２０１４年第９期 （总第２４７期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪ Ｎｏ．９，２０１４ （Ｓｕｍ Ｎｏ．４７）２ 尖山Ｉ号隧道涌水分析及反坡排水方案 李维明 （贵州省公路工程集团有限公司） 摘要：随着特长公路隧道等基础设施建设陆续展开，地质灾害预防与治理成为特长隧道设计与施工中面临 的主要问题。其中，施工涌水成为隧道施工中最常见的地质灾害，尤其是反坡隧道施工，洞内涌水向工作面 汇集，若没有及时抽排，不仅降低围岩稳定性，影响正常的施工生产，在有大量高压涌水的情况下，甚至酿成 重大安全事故。以甘肃尖山Ｉ号隧道的反坡排水为例，对涌水类型及涌水对施工影响进行简略介绍，采用简 易水均衡法对尖山Ｉ号隧道的涌水量进行估算，提出反坡排水方案的选择方案及保证措施。 关键词：特长隧道；涌水；反坡排水；保证措施 中图分类号：Ｕ４４５ １工程概况 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８—３３８３（２０１４）０９—０１１３—０１ 围内的大气降水部分或全部涌人隧洞，则平均的涌水量可按 照公式（１）计算 Ｑ印＝（１ ０００・７／・Ｆ・ ・Ｒ）／３６５ （１） 式中：Ｑｃｐ为涌水量（ｍ’／ｄ）；Ｆ为地表的补给面积（１０ ｍ ）； 田为折减系数；Ｒ为年平均降雨量，ｒａｍ；ｏｔ为渗水系数（无量 纲）。 尖山Ｉ号隧道为分离式隧道，位于大方县西１２ ｋｍ处， 起于遵义市大方县东关乡田坪村，止于大方县竹园乡尖山 村。左幅隧道起点桩号为ＺＫ１７４３＋８０４，终点桩号为 ＺＫ１７４５＋２６０，单幅全长１ ４５６ ｍ，最大埋深约２６６ ｍ；右幅隧 道起点桩号为ＹＫ１７４３＋７９５，终点桩号为ＹＫ１７４５＋２１０，单 幅全长１ ４１５ ｍ，最大埋深约２６７ ｍ。左右幅隧道平面线性进 口及洞口段均为直线，出口段均位于Ｒ＝２ ０００ Ｉｌｌ圆曲线上。 左右幅隧道均为下坡，左幅隧道纵坡为一０．６４３％，右幅隧道 纵坡为一０．６４７％。隧道区地形条件较复杂，山高谷深，属中 亚热带湿润季风气候，雨量充沛，年均降雨量９５４ ｍｍ，地下 水主要类型为基岩裂隙水。 ２涌水的类型及对施工不良影响 ２．１涌水的类型 根据水文地质剖面进行分段计算，尖山Ｉ号隧道涌水量 估算结果见表２所示。 表２尖山Ｉ号隧道涌水量估箅 ＺＫ１７４３￣８０４ ＺＫＩ７４４＋ｌ０４ ３０ｏ ３０ ４ｏ ９５４ Ｏ．９８４ ｎ１５ ０．５０ １９２．８ ￣１７４４￣１０４一硼 ＋６５４ ５５０ １１０－１５０大端 ９５４ １．纠 ｎ３８ ０．５０ ７１２ （１）干燥；（２）渗水：沿岩石或软弱结构面渗出的雨状滴 水；（３）线状涌水（线流）；隧道岩体内部水分汇集而成的现 状水流；（４）帘幕式涌水：沿断层、裂隙或节理流出的呈帘幕 状的涌水；（５）股状涌水：按涌水量大小可以分为小股状涌 水、中等股状涌水、大股状涌水和特大股状涌水。 ２．２涌水对施工的影响 ｚＫＩ７劓＋６５４－Ｉｉｌ７４５￣７０ ４１６ ２００－２６６觥 ９５４ ２．４４４ ０．１５ ０，０５ ￣１７４５＋７０一硼７４５＋２６０ ｌ９０ １３０ Ｉ蜘大端 ９５４ ０．１９１ ０．３８ ０．４５ ４７９ ８５．２ §计 １枷 Ｉ枷 ４反坡排水方案的选择 ４．１集水坑接力式反坡排水 隧道涌水对施工的具体不良影响及原因分析见表１所 示。 表１涌水对施工的影响 施工影响 岩体破坏，隧道失稳．作业危险 隧道积水。淹没施工设备 隧道淤积泥沙 隧道基础薄弱 原因分析 含有软弱控制面的围岩，遇涌水就容易产生整体失 稳现象 隧道开挖的过程中使得含水层或含水的破碎带、大 溶洞显现，从而发生较大的集中涌水 坡度较大隧道施工对排水电机扬程要求相对较高，应采 用集水坑反坡道排水方式，在隧道施工过程中分段开挖反坡 排水沟，在每一段的终点开挖集水坑，设抽水机一台，把积水 抽至最后一段反坡，最后一个抽水机将积水排除洞外，采用 接力的方式将水抽至洞外的污水沉淀处理池。 ４．２ 长距离管道配合小集水泵收集式反坡排水 隧道岩体内的水分通过断层破碎带或充填泥化粘 土的大溶洞等时，携带大量泥砂造成隧道淤积。 围岩基础长期受水分的侵蚀造成稳定性差 影响水库发电及附近人民生活 地面塌陷 隧道开挖地表水涌人隧道，从而切断了生活和生产 的用水水源 地下水下渗到隧道，并携带走大量的泥沙，在真空 吸蚀和冲蚀的作用下，导致地面塌陷等现象。 对坡度较缓的隧道反坡道施工排水，适合采用较长距离开挖 固定式集水坑作为泵站，用小集水泵将开挖面的积水抽到最近的 集水坑内，再用大功率的泥浆泵ｉ酊丑排水管道 ｝到洞外。 由于尖山Ｉ号隧道坡度较缓，因此采用长距离管道配合 小集水泵收集反坡排水。考虑隧道反坡施工较长以及水泵 扬程等因素，每幅隧道拟设置固定式排水泵站３座，每４００ ｍ 设置一座。泵站水仓容量按５ ｒａｉｎ的汇水量加上施工用水 （每工作面２０～３０ ｍ ／ｄ）合计确定，其结构尺寸为３ ｒｎ（长） ｘ３ ｍ（宽）ｘ１ ｍ（深）。水泵排水能力递增原则自下而上递 ３涌水量的估算 目前涌水量的估算主要有简易水均衡法、水文地质比拟 法以及水动力学法等三种方法，采用简易水均衡法对尖山Ｉ 号隧道的涌水量进行估算。根据水文地质条件，假设一定范 收稿日期：２０１３—１２—１１ 增选配，水泵型号为ＧＭＺ１００—３０—８０，抽水能力８０ ｍ ／ｈ，工 作水泵按使用１台，备用１台，检修１台配备，同时为防止突 水，设置利用高压风管作为１套应急排水系统。需要配用的 设备及位置见表３所示。 （下转第１１５页） 作者简介：李维明（１９６９一），男，贵州湄潭人，高级工程师，研究方向：公路工程施工管理工作。 ・ｌ１３・ 第９期 姜恒磷：实例探析公路施工中湿喷桩试桩施工技术 总第２４７期 以便掌握钻杆钻人深度、搅拌深度，保证设计桩长。 （２）施工中如发现搅拌钻头和水泥土产生同步旋转的 “抱球”现象，应及时改进叶片角度，防止搅拌不良。施工中 注意监测仪器设备的工作情况是否正常。 表３水泥搅拌桩检测结果 整压力，处理浆管密封不严；清除水泥中的杂物；操纵喷浆阀 门，由开到关，由关到开，反复多次；二是换五档提升，加快提 升速度，同时还应密切注意计量仪器表读数，发现喷浆量不 足应整桩复打时，则喷浆量应不小于设计用量。 （７）桩体强度不匀：控制提升速度，保证均匀提升、喷浆 和搅拌；经常检查输浆管路、计量称和泥浆泵压力，保证平衡 均匀送浆；遇松软土层或粘土层，应调整输送转速，使喷浆均 匀。 （８）断桩：经常检查输浆管路、计量称和空压机压力，确 保输浆通畅，若堵塞，应立即停钻清理；对已经发生的断桩， 应将上部断桩打去，用水泥砂浆补足桩长，或在邻位补桩或 变更设计处理。 ４结语 （３）施工中钻杆提升至地面以下１ｍ时宜用慢速，提升 至地面以下０．３～０．５ ｍ时，停止喷浆，搅拌５ ｒａｉｎ，以保证桩 头均匀密实。 （４）施工中应严格控制喷浆及停浆时间，确保每根桩长 度。每根桩施工完成后，应及时检查浆喷入量。如发现喷浆 不足或中断，应详细记录产生原因、位置及复打情况。 在公路湿喷桩施工中，必须严格按照湿喷桩作业方案程 序及施工工艺要求，精心组织，合理安排，对湿喷桩试桩施工 工艺作也总结．取得湿喷桩施工适用的机具及机具的各项施 工技术参数。 参考文献： （５）卡钻则需停止钻进，查明原因，实行慢速钻进。若 位置较浅，可用其它方法疏松土层后再钻，若提升时卡钻应 停喷浆，侍正常后再喷，也可改进钻头。遇停电或机械故障 等原因导致喷浆中断时需复打，复打重叠孔段大于１ ｍ。 （６）喷浆不畅或堵塞时，一是检查泥浆泵运行情况，调 （上接第１１３页） 表３ 尖山Ｉ号隧道设置泵站位置及选用设备 ［１］ 王宏力，巩天真，和建刚，孙补．某变电站三重管高压旋喷桩试 桩分析［Ｊ］．电力学报，１９９６，（２）：４５—４６． ［２］ 曹德洪．浅谈浆喷桩施工质量控制与管理［Ａ］．浙江省公路学 会２００５年年会论文集［ｃ］．２００６，（６）：４５—４６． ［３］李先庆．振动、夯打沉管灌注桩在软土地基的应用［Ｊ］．山东冶 金，２ｏｏＯ，（５）．４５—４７． 停机检查，并及时地进行保养和维修确保设备正常运转。 （５）对隧道内的抽水设备要进行定期的安全检查，并派 专人负责管理，做到２４ ｈ轮流值班，建立严格的值班管理制 度。 ５．３应急预案 尖山Ｉ号隧道施工穿越小型煤矿采空区，因此在排水系 统上布设了１套设备和管路作为应急措施。布设的管路在 每个泵站处的高压水管上开口，在正常情况下，将闸阀关闭， 若出现涌水现象，则立即关闭进水闸阀，同时打开排水阀进 行应急抽排，在特殊情况下，洞内高压风管也可以改造利用 上作为排水管道。 针对隧道反坡施工排水的困难的特点，对隧道内突发涌 选用山东淄博博山润神渣浆泵公司生产的高效耐磨泥 浆泵，泥浆泵扬程３０ ｍ，流量８０ ｍ ／ｈ，功率２２ ｋＷ。泵站之 间采用中１００ ｍｍ排水管长距离输送，小集水泵用中８０ ｍｍ 消防软管将积水收集并输送至最近的较大的集水泵站内。 集水坑设于洞内左侧，每隔１４０ ｎｌ设置１处，尺寸为２ Ｉｌｌ （长）×３ ｍ（宽）×１ ｍ（深）。 ５其他保证措施 ５．１组织管理保证 在反坡排水施工时，合理、可靠的排水设备和系统固然 重要，但是只有强有力组织管理才能保证达到预期的效果。 为此成立了专业排水队，每个排水队设队长１人，副队长１ 人，设备检修人员２人，２个排水工班，工班长１人，泵站管 理１人。还制定严格的值班制度。每个隧道作业面的隧道 排水日常工作坚持队长和副队长进行轮流２４ｈ值班制，并通 过对抽水记录表的制定进行统一的组织管理，发现问题应及 时的汇报、分析、处理、解决。 ５．２安全技术措施 水事故，抽水设备损害，水位突然升高，建立必要的逃生系 统，在掌子面及隧道内设置应急灯，在隧道内作业区放置救 生衣，并保持隧道内通信畅通，发生突发事故后及时上报项 目部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案。 ６小结 （１）对地下涌水的类型和施工影响进行了概述，根据尖 山Ｉ号隧道的水文地质条件估算了涌水量，为地下涌水的处 理提供依据。 （２）根据涌水特征，提出长距离管道配合小集水泵收集 式反坡排水方案，并进行了施工技术设计，对突发性的涌水 易采用快速封堵、分流减压、及时上报等应急方案。 （３）根据地下涌水特征的估算，综合利用国内外特长隧 道反坡排水的处理方法与经验，成功的解决了尖山Ｉ号隧道 施工涌水处理的技术难题，具有较大的参考价值。 参考文献： （１）对技术人员进行专业的安全技术培训，针对重要的 技术特点和操作要领要进行重点讲解和现场示范。 （２）要确保排水设备电路安装和转向是否正确，设置接 地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一 闸一漏。 （３）施工人员对隧道内排水沟及集水坑内污泥杂物要 及时进行清理，对管路要定期检查维修，定期用清水进行冲 洗，防止污泥及杂物进入而发生堵塞。 ［１］重庆交通科研设计院主编．公路隧道设计规范［Ｍ］．ｊＢ京：人 民交通出版社，２００４． ［２］ 钟桂彤．铁路隧道［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９６． ［３］徐，黄润秋．深埋特长隧道及其施工地质灾害［Ｍ］．成都： 西南交通大学出版社，２０００． ［４］刘志刚，赵勇．隧道隧洞施工地质技术［Ｍ］．北京：中国铁道出 版社，２００１． ［５］王大纯．水文地质学基础［Ｍ］．北京：地质出版社，１９８６． ［６］沈照理．水文地质学［Ｍ］．北京：科学出版社，１９９１． ［７］周德彬．歌乐山隧道高压富水地段综合施工技术［Ｊ］．工程技 术。２００２． ・（４）当水位下降到超过底座，并且间隙出水时，应立即 ｌｌ５・
