地下水对山岭隧道施工的影响及防治措施

地下水对山岭隧道施工的影响及防治措施
  摘要:随着国民经济的发展和交通的建设,我国从上世纪开始便建造了许许多多的隧道。不论是在隧道建设过程中,还是建后运营维护时,地下水问题一直是影响着隧道工程的重要因素之一。地下水的活动和作用会改变隧道含水环境,对山岭隧道造成影响,影响隧道稳定,因此认识地下水对隧道施工的影响和做好防排水措施至关重要。
        关键词:地下水;山岭隧道施工;影响;防治措施
        1地下水对隧道施工的影响
        在隧道施工当中,地下水对其产生的影响有:第一,直接影响。在山岭隧道施工,涌水冒泥可以说是经常出现的问题类型,当在施工中该类灾害出现时,则将会使工程停工,在大大影响施工效率的同时对经济效益产生了较大的影响。同时,该类灾害的出现也将导致岩体失稳情况的发生,尤其是结构当中围岩弱点。其主要具有两种类型,第一种为围岩易碎,另一种即因围岩应力重分布形成震动作用,在对失稳过程加快的情况下对施工安全造成隐患。第二,间接影响。地下水的存在,将对隧道形成一定的腐蚀作用,在长时间腐蚀下,且能够同混凝土等材料当中的部分物质发生化学反应,形成较多具有膨化性、可溶性的盐物质。在高渗环境下,这部分膨化性盐则会对混凝土材料形成一定的松弛影响,使其在形成移动变迁
的情况下对隧道结构稳定性产生影响,进而导致塌陷事故的发生。第三,分布规律。我国的岩性构造、人类活动以及气候变化等都将对地下水的质量以及水位等产生影响,在现有地质水文条件下,要想建设成一个具有丰富水量、完整的水带,两项因素十分关键,即补给水源以及蓄水,是否能够形成储水容量以及蓄水结构,则同当地的岩性构造具有直接的连接,而地势地貌、气候条件等将会对地下水排泄、补给径流条件产生影响。这部分因素的存在,都使得地下水在隧道当中将具有一定的规律。而在隧道开挖工程当中,其则正是一个逐渐对集水通道形成的过程,不仅将原有的地下水环境进行改变,且在改变水流向的情况下对原有的自然状态形成扰乱。长时间之后,就会将在通道当中沉积的泥沙碎石等都涌进隧道当中,并因此使水、泥沙出现大量涌出情况。
        2隧道突涌水成因
        隧道之所以发生突涌水是因为存在地下水,所谓地下水即存在于地下岩土体内裂隙、孔隙和溶洞中的水,根据其埋藏条件可以分为上层滞水、潜水和承压水,根据其赋存位置可以分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。不同的赋存状态导致具有不同的性质。
        ① 孔隙水由于其存在于岩体孔隙中,含水量主要取决于含水层岩土体孔隙的体积与数量。如果含水层岩土体孔隙大,则孔隙水水量大,透水性好,水质好,相反,如果含水层
岩土体孔隙较小,则孔隙水含水量较小,透水性也较差。②裂隙水则为存在于基岩中的水,由于基岩裂隙分布的不均匀性,导致裂隙水分布、水动力性质等参数较为复杂。裂隙水不仅受底层构造的影响,底层岩性对其也有较大影响。③岩溶水就是存在于岩溶底层中溶隙中的水,岩溶水具有水量大,在各个方向上很不均匀的特性,而且受气候影响较大。
        山岭隧道突水、涌水的影响因素较多,其中涌水量的大小主要有静态储水量和动态储水量两部分组成,所谓静态储水量,也就是隧道周围岩体内空隙中的含水量,其大小与含水岩土体规模和其储存水的能力有关。而动态储水量则表明隧道围岩中的水体系与地表水等有水力联系,其含水量巨大,与其水系有关。山岭隧道周围的地下水受多种因素的影响,一般包括地层岩性、地形地貌和地质构造成因等因素,由于其复杂性导致围岩富水很不均匀。根据统计分析发现,砂岩底层中隧道涌水多为线型流水,而在板岩地层中,隧道涌水多为多处渗水,灰岩底层中一般多为股状水流。
        3隧道水害防治措施
        3.1隧道防排水设计目的
        应对隧道防排水设计意图做到充分理解,防排水设计要以排水为主,辅助以堵、截、引等手段,并依据长期防排水的实践经验,依据具体情况设计排水设施并进行合理布置。
要增加排水设施在隧道地下水较多的地方,实现顺利排水。在初期支护中应该对第一道工序实行引截排的防排手段。山岭隧道开挖中根据其涌水的实际情况,做好记录,并进行引排。通过混凝土堵截和引水导管的引导在初期支护中形成一定的排水设施,混凝土渗水在喷混凝土后大为改观,从而达到防水效果。
        3.2环向排水管
        第一,围岩渗流水引排。在该项工作中,要充分联系围岩的涌水情况做好记录,做好对应引排措施的处理。如存在较为集中的涌水情况,在进行喷锚处理前,要通过开缝摩擦锚杆的应用统一做好导水处理,如用水面积较大,在进行喷锚处理前,则需要做好软式透水管的设置,以此进行排水,如果经过检查发现涌水情况较为严重,则需要做好汇水孔的设置。在完成喷锚工作以后,使喷射混凝土同岩石面间形成汇水孔,通过汇水孔实现漏水向纵向排水管的传输,之后将其排到中心排水沟当中。第二,背面排水管。在进行二次衬砌处理前,需要重点做好混凝土面的检查,在将其表面存在的钢筋网断头以及锚杆进行处理后对不平位置进行喷补修凿,以此使材料表面具有较好的平顺性、能够对柔性防水板要求相符合。之后,根据设计要求在边墙以及拱部位置做好软式透水管的设置。当表面存在渗
        漏水问题时,则需要根据渗漏水量使用透水管做好其引导处理,也可以根据情况对环向软式排水管进行增加,通过塑料锚固螺栓做好绑牢处理。
        3.3全断面帷幕注浆防水
        对于需经过不良地质的隧道,为了防止隧道涌水,在隧道开挖前要对隧道进行全断面注浆,堵住隧道围岩内空隙,固结松散的岩土体,阻断地下水涌入隧道的通道。通过超前注浆,可以将地下水截断在隧道围岩以外,避免地下水对围岩与支护结构的损害,不仅如此,还可提高围岩整体性,提高围岩强度,减小由于隧道开挖引起的围岩松动,减少裂隙的产生。隧道超前注浆一般有如下几种常见方式:
        ①周边封闭后预注浆,隧道开挖后,周围水体由静水变为动水,再想通过注浆防水就非常困难,所以注浆一般采用超前注浆,利用将夜产生一定厚度的防水圈层,防止地下水的涌入。②双侧壁导坑法注浆,在隧道两侧开挖导坑,在导坑内对隧道进行超前注浆,导坑还可对隧道排水减压。此种方法适用于断面较大的情况,但是成本较高。③地面注浆,此方法采用在地面向下垂直注浆,方法简单,易操作,但是只适用于埋深较浅的隧道,而且工程量大,消耗材料多。
        3.4水压衬砌结构防治涌水
        在采用预注浆方法后,地下水并不能完全被堵住,研究发现,还有渗漏水现象的存在,还可能产生较大的水压力,因此需要采用水压衬砌结构进行二次加固,水压衬砌结构需要与围岩紧密贴合,一般情况下采用锚喷混凝土的方式,而且需要建设仰拱,形成封闭圆环。如果水压较大的情况下,才对地下水进行从隧道内排出的措施,根据水力学原理,当排出少量地下水时,水压力降低幅度较大,可一定程度上缓解作用在衬砌结构上水压力。
        结语:
裂隙水        通过对长期的工程实践总结,对隧道防治突水、涌水问题进行简单介绍,总结了隧道突水、涌水产生的原因,分析隧道突水对隧道的不良影响,相应的提出一些隧道水害防治的措施,引起相关人员的重视,提供隧道防治水的方法与方案,为相似工程提供借鉴作用。
        参考文献:
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