徐立新

(中鐵十九局集團第二工程有限公司 遼寧遼陽 111000)

1 工程概況

小安隧道全長13 430 m，位于四川省廣元市境內，單洞雙線隧道，線間距4.6 m，設計縱坡為3‰、－15.3‰的人字坡。隧道除D5K360＋391～D5K356＋199段位于半徑R＝7 000 m的左偏曲線上及D5K366＋311～D5K366＋828段位于半徑R＝7 000 m的右偏曲線上外，其余地段均為直線。隧址區(qū)屬構造侵蝕低中山峽谷區(qū)地貌，地形起伏大，地面高程550～1 626 m，自然坡度20°～55°，隧道洞身最大埋深約808 m，屬于揚子準地臺西北邊緣地帶，位于近東西向的米倉山臺穹西緣，處于北東向與東西向兩構造的結合部位，即龍門山褶皺帶和大巴山褶皺帶的交接地帶[1]。主要地層巖性為泥巖、頁巖、灰?guī)r夾泥灰?guī)r、炭質灰?guī)r。不良地質為巖溶、順層、有害氣體、高地應力等，特殊巖土為石膏。

2 巖溶管道狀態(tài)及分析

2.1 巖溶管道狀態(tài)

施工過程中，揭示巖溶管道于D5K358＋815～D5K358＋848段從隧道左側不規(guī)則斜穿至隧道右側，平面上巖溶管道與線路斜交，交角約23°。兩端呈大角度分別向上、向下發(fā)育，在D5K358＋815附近巖溶管道位于隧道左側拱腰輪廓線上側，大角度斜向上發(fā)育；D5K358＋822～D5K358＋848段巖溶管道主要位于隧道洞身，從左側逐漸過渡到右側，形狀從直徑1～3 m近似圓形逐漸變?yōu)樾毕蜷L條形；D5K358＋848附近巖溶管道部分位于隧道右側拱腰至邊墻部位，管道底部位于輪廓線3 m以外，軌面高程8.4 m以下。管道壁為灰?guī)r，管道內水流量約400 m3/d，計算雨季正常降雨條件最大涌水量14 786 m3/d。圖1為巖溶管道。

2.2 成因及巖性分析

經(jīng)過物探和鉆探綜合應用以及現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)D5K358＋850～D5K358＋810段為發(fā)育巖溶管道，揭示地層巖性為二疊系下統(tǒng)灰?guī)r、白云質灰?guī)r[2]。通過物質成分來源分析主要為地質歷史時期形成的巖溶管道，管道內溶蝕裂隙發(fā)育，巖體不均勻破碎，裂隙內部充填黏性土，夾碎石、角礫。據(jù)探測，此巖溶管道斜向下通往嘉陵江方向。

3 巖溶管道改道引排方案

3.1 方案比選

方案一:由于巖溶管道位于拱頂左側，采用鋼帶增強聚乙烯波紋管順接管道上游出水口，自拱頂將水道過渡至隧道右側，并設置落水井，鋼帶增強聚乙烯波紋管沿隧道縱向順接至巖溶管道下游原巖溶管道，將巖溶管道水排出隧道[3]。本方案涉及拱頂排水措施要求特別高，一旦出現(xiàn)滲漏會影響接觸網(wǎng)帶電安全，極有可能中斷行車[4]，且此方案施工難度大，操作困難。圖2為巖溶管道改道引排示意圖(一)。

圖2 巖溶管道改道引排示意(一)

方案二:在線路左側設置落水槽，頂部順接上游巖溶管道，下部與暗挖過水通道連接，將巖溶管道地下水引入左側暗挖過水通道后，再經(jīng)過隧底過水涵洞引致右側暗挖過水通道[5]，右側過水通道最終與下游原巖溶管道順接，將巖溶管道內地下水排出隧道。本方案通過綜合改道引排措施，大大降低運營安全隱患，且施工方便，便于操作[6]。圖3為巖溶管道改道引排示意圖(二)。

圖3 巖溶管道改道引排示意(二)

3.2 方案確定

結合現(xiàn)場施工組織、設備類型、作業(yè)空間、運營安全等因素影響，充分考慮巖溶管道構造類型、地質巖性、充填物、地下水流量變化及后期維護等情況，遵照“以排為主、加強結構、綜合治理”的原則，確定采用方案二組織實施[7]。圖4為巖溶管道改道引排平面布置示意圖。

圖4 巖溶管道改道引排平面布置示意

3.3 實施方案

通過巖溶管道改道引排綜合配套措施的應用，成功解決了隧道運營過程中水患帶來的不利影響。

3.3.1 落水槽施工

在D5K358＋822處線路左側設置落水槽引排拱部地下水，初期支護采用 22工字鋼，C25噴射混凝土，厚28 cm，襯砌采用C35鋼筋混凝土，厚48 cm，巖溶空隙及與襯砌之間范圍采用C35素混凝土回填，落水槽斷面尺寸為4.44 m×4 m。為了保證結構穩(wěn)定及排水效果，落水槽與巖溶管道出水口接觸位置，修鑿臺階，確?；炷梁穸冗_25 cm[8]。圖5為落水槽加固縱斷面示意圖。

圖5 落水槽加固縱斷面示意

3.3.2 暗挖過水通道

D5K358＋825～D5K358 ＋857隧道左側外3 m設置暗挖過水通道與落水槽相接，暗挖過水通道采用復合式襯砌，初期支護采用 14工字鋼，C25噴射混凝土，厚18 cm，二襯采用C35鋼筋混凝土，厚30 cm，斷面尺寸為4 m×4 m(寬×高)，根據(jù)巖溶管道發(fā)育情況及地下水摻雜物，水流量隨季節(jié)變化情況，為防止過水通道堵塞[9]，縱坡坡度設置為14.7%，同時于過水通道兩端分別設置沉淀池，起到消能和沉渣的作用，沉淀池深80 cm，池壁采用C35鋼筋混凝土，厚20 cm。過水通道與過水涵洞之間設置一道柵欄門，起到排水擋渣的作用。圖6為暗挖過水通道縱斷面。

圖6 暗挖過水通道縱斷面

3.3.3 過水涵洞施工

隧底設置過水涵洞與兩側暗挖過水通道相連，過水涵洞采用C40鋼筋混凝土框架結構[10]，框架涵內凈尺寸2 m×1.6 m(寬×高)，底板厚度42 cm，頂板厚32 cm，邊板厚30 cm，縱坡為1%。框架涵施工前需檢查基底地基承載力，并利用無損探測設備查明地質情況，如地質情況不能滿足設計要求可采用換填、樁基托梁、鋼花管注漿等方式對地基進行加固處理[11]。圖7為過水涵洞配套設施圖。

圖7 過水涵洞配套設施

過水涵洞與上下游暗挖過水通道順接，順接半徑2.53 m；下游暗挖過水通道縱坡采用5%，其襯砌結構、斷面尺寸與上游過水通道相同。下游過水通道最終與下游原管道相接，過水通道斜上方空腔采用C35混凝土回填封閉，與巖溶管道連接位置仍修鑿成直角，混凝土厚度不小于25 cm。

3.3.4 檢查洞室及檢查井

D5K358＋857處線路左側設置檢查洞室和檢查井，用于運營期間相關設備管理單位對該巖溶管道引排設施的檢查[12]，檢查井頂面高程與水溝電纜槽蓋板相同，內凈尺寸1 m×1 m，井壁采用C35鋼筋混凝土，壁厚25 cm。

4 結束語

在我國大規(guī)模地下基礎設施建造過程中，地下水不僅給施工帶來較大的干擾，而且在開通運營后對行車安全造成諸多安全隱患。本文通過落水槽＋暗挖過水通道＋過水涵洞＋檢查洞室＋檢查井的工程措施有效地解決了小安隧道巖溶管道改道引排技術難題，施工措施采用合理，施工難度較小，后期維護、檢修便利。通過本文的闡述希望能在今后建設過程中針對類似問題的處理有所幫助和啟發(fā)。