劉彌

摘要：現(xiàn)階段，在社會(huì)發(fā)展下，我國的各個(gè)領(lǐng)域不斷進(jìn)步。根據(jù)某既有高鐵隧道突水病害綜合整治實(shí)例，使用瞬變電磁法和地質(zhì)雷達(dá)法對病害段落進(jìn)行綜合物探，通過區(qū)域巖溶地下水系統(tǒng)分析及隧道巖溶水徑流分析溶巖隧道突水成因，展開對巖溶管道探明及下穿既有高鐵隧道順坡排水廊道等整治措施的研究，達(dá)到隧道兩側(cè)突水整治的目的。現(xiàn)場通過整治達(dá)到了預(yù)期的效果，可為同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：可溶巖隧道;下穿既有高鐵;兩側(cè)突水;排水廊道

引言

近年來，我國高鐵隧道規(guī)模不斷增加，并且在高鐵建設(shè)當(dāng)中角色越來越凸顯。同時(shí)高鐵隧道受工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及自然因素等條件的影響，導(dǎo)致隧道在運(yùn)營過程中各種病害開始不斷暴露。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，隧道病害中襯砌滲漏水病害較為常見，而且造成的危害非常大，已經(jīng)引起越來越多相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。探討高鐵隧道襯砌滲漏水病害的成因;并且探討隧道襯砌注漿技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，為今后的高鐵隧道襯砌滲漏水病害處治提供參考。

1概述

突泥突水超前預(yù)報(bào)對于復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的隧道施工至關(guān)重要，尤其對富水地區(qū)在建鐵路隧道項(xiàng)目，可以有效避免突泥突水問題對隧道施工的致命影響，減少由此帶來的人員傷亡、機(jī)具設(shè)備毀損事故，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前地質(zhì)超前預(yù)報(bào)物探法中，地震波反射法以預(yù)報(bào)距離長、工作效率高、便攜等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。該方法能有效預(yù)報(bào)構(gòu)造類病害（斷層破碎帶、溶洞溶腔），但無法對流體類病害（富水帶/突泥突水）進(jìn)行有效預(yù)報(bào)，使地震波反射法類的設(shè)備預(yù)報(bào)能力受到局限。在此背景下，近年引進(jìn)俄羅斯TGS360Pro地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)（簡稱TGS360Pro系統(tǒng)），在地震波反射成像技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入以巖體動(dòng)力學(xué)屬性為研究對象的動(dòng)態(tài)流體分析法（DFM），該方法能對流體類病害進(jìn)行有效預(yù)報(bào)，擴(kuò)展了地震波反射法對隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)能力，實(shí)現(xiàn)全面預(yù)報(bào)斷層破碎帶、溶腔溶洞、富水帶/突泥突水3類主要地質(zhì)病害。該方法的激震方式以錘擊為主，既適用于鉆爆法施工，也適用于隧道掘進(jìn)機(jī)施工;傳感器既可布置在掌子面，也可布置在邊墻。同時(shí)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理智能化，20min即可完成處理過程。TGS360Pro系統(tǒng)除通常預(yù)報(bào)構(gòu)造類地質(zhì)病害外，其技術(shù)獨(dú)特性為：在流體預(yù)測中獨(dú)具一套非地震解釋技術(shù)的解譯方法，通過建立巖體動(dòng)力學(xué)模型而研發(fā)的DFM，根據(jù)反射波屬性建立圍巖應(yīng)力梯度變化的根本關(guān)系，從而解決對水富集的預(yù)報(bào)。該方法獲得3項(xiàng)美國專利，并在大量應(yīng)用案例中得到驗(yàn)證。

2高鐵隧道突水病害綜合整治方案

2.1斷面尺寸、襯砌結(jié)構(gòu)、支護(hù)措施及施工方法

結(jié)合現(xiàn)場機(jī)具設(shè)備的配置情況和施工方法，廊道內(nèi)凈空尺寸為3.8m×3.5m（寬×高），采用C35鋼筋混凝土模筑襯砌。廊道臨近既有運(yùn)營隧道施工，既有線40m范圍內(nèi)采用機(jī)械開挖，單臂掘進(jìn)機(jī)施工，40m范圍外采用控制爆破開挖，爆破振速按3.5cm/s控制。下穿正洞段設(shè)置管棚工作室，采用一環(huán)30m長φ108大管棚超前支護(hù)注漿加固拱部巖柱，廊道每開挖0.6m應(yīng)立即施作錨網(wǎng)噴初期支護(hù)，并及時(shí)架立型鋼鋼架加強(qiáng)支護(hù)，澆筑二次襯砌。根據(jù)正洞出水情況，設(shè)置集水鉆孔將正洞拱頂及巖溶管道地下水引入廊道排走。

2.2凍脹作用

隧道內(nèi)溫度較低，水長期結(jié)冰凍脹導(dǎo)致施工縫及伸縮縫處封水材料張開或脫落，水流入后沿二襯外保溫層漫流至整個(gè)二襯及保溫層之間，導(dǎo)致保溫板及二襯之間在溫度較低的情況下結(jié)冰，造成保溫層脫落，局部嚴(yán)重部位由于保溫層的導(dǎo)流造成了導(dǎo)流積水，從而形成較大的冰柱體，順墻面流下的水均流入檢修道內(nèi)，檢修道內(nèi)排水不暢導(dǎo)致積水結(jié)冰，從而導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。隧道所處區(qū)域最大降水量650mm，最大積雪厚度250cm，最大季節(jié)凍土深度250cm，年平均氣溫1.2℃，極端最低氣溫達(dá)-42.6℃。二襯混凝土無法承受季節(jié)性凍脹產(chǎn)生的脹力，發(fā)生開裂，為滲漏水“開路”，尤其是在施工縫及襯砌裂縫處，滲漏水病害不斷發(fā)生，造成鋼筋銹蝕、混凝土開裂、襯砌保護(hù)層厚度不足等現(xiàn)象。由此說明，凍脹產(chǎn)生的脹力一旦使防排水體系失效，地下水便從隧道結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)、“三縫”以及由凍脹力產(chǎn)生的裂縫中流出，滲漏水病害也隨之產(chǎn)生。

2.3應(yīng)急處理措施

水害發(fā)生后，為保證運(yùn)營安全，現(xiàn)場立即采取了以下應(yīng)急處理措施：鑿槽引排滲漏水整治處理;拱部射水處出水點(diǎn)封閉處理;邊墻泄水孔及擋水處理;排水系統(tǒng)改造。并在第一時(shí)間搶通左側(cè)水害段集中出水點(diǎn)的排水泄壓廊道，直接揭示側(cè)溝背后溶腔。經(jīng)過現(xiàn)場應(yīng)急處理后，從拱頂至邊墻泄水孔水量逐漸減少，泄壓廊道完全揭示溶洞后，左側(cè)泄水孔無水流出，巖溶水從揭示的溶蝕裂隙、溶腔流出。根據(jù)突水歷時(shí)和突水點(diǎn)的突水、衰減順序推斷，本次突水主要水源應(yīng)分屬于多個(gè)巖溶管道系統(tǒng)，即隧道右側(cè)巖溶管道系統(tǒng)和隧道左側(cè)巖溶管道系統(tǒng)，若想徹底解決水害段突水問題，仍需探明兩側(cè)巖溶管道系統(tǒng)。

2.4加密橫向排水管

根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 744-2016），外水壓力折減系數(shù)βe與地下室活動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，隧道洞壁越干燥，滲水量越小，外水壓力折減系數(shù)βe越小。從現(xiàn)場災(zāi)害情況來看，隧道洞內(nèi)出現(xiàn)長段落突涌水，為了增強(qiáng)排水能力，增加排水通道，減小襯砌外水壓力，對隧道橫向排水管進(jìn)行加密（圖1）。既有橫向排水管縱向間距50m布置一道，加密后縱向間距25m布置一道，設(shè)置時(shí)應(yīng)避開變形縫、施工縫、預(yù)留洞室以及預(yù)埋管線。

2.5隧道襯砌注漿流程

（1）表面清洗：沿裂縫走向左右約30～50cm的襯砌表面清洗干凈，確定縫隙位置及水源。（2）布孔：在滲漏水縫隙左右各30～50cm范圍內(nèi)按梅花型布置鉆孔，注漿孔沿裂縫走向間距50cm。（3）鉆孔：用電鉆根據(jù)布孔點(diǎn)鉆孔，以30°～45°角斜入結(jié)構(gòu)并進(jìn)入混凝土內(nèi)，在鉆孔部位安裝注漿嘴，安裝時(shí)要盡量深設(shè)，露出1～1.5cm在襯砌外并擰緊。（4）注漿：注漿采用電動(dòng)注漿機(jī)進(jìn)行，注漿后需要在較長的一段時(shí)間內(nèi)觀察止水效果，如有滲漏現(xiàn)象，則逐步擴(kuò)大打孔注漿范圍，直至裂縫處停止?jié)B漏。（5）封孔：待注漿堵漏全部完成并觀察1h無變化時(shí)，方可將注漿釘子砸出。當(dāng)注漿壓力達(dá)到0.4MPa或漿液從周圍孔眼流出時(shí)，停止該孔注漿，轉(zhuǎn)移至下一孔。重復(fù)以上流程，直到所有的注漿口都已經(jīng)完成注漿并充滿注漿材料。

結(jié)語

通過對本既有高鐵隧道突水病害采取的綜合整治措施，隧道病害整治效果良好，達(dá)到了整治的目的，可為同類地質(zhì)條件工程施工提供參考。

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