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1、广东地质2006 年 3 月 GUANGDONGGEOLOGY 第 21 卷第 1 期 广西平钟公路下岩隧道水文地质特征和防排水措施陈 亚 林(广东省地质勘查局 704 地质大队，湛江 524018)摘 要 介绍广西平钟公路下岩隧道的水文地质特征，开挖后围岩渗漏水的主要形式和综合防排水设计及各防排水工序工艺。说明在充分了解水文地质特征前提下，严格按设计和施工技术规范进行施工、检测，隧道渗漏水的“癌症”会得到有效的防治。关键词 隧道石灰岩水文地质特征防水排水措施随着山区高速公路建设的不断发展，公路隧道工程建设项目日趋增多，但隧道的防水问题一直以来是困扰隧道工程施工及影响质量的难题之一，被戏称为公
2、路隧道工程的“癌症” 。究其原因：一是对围岩水文地质条件认识不足；二是对防排水施工工序工艺不够重视，以致一些隧道工程建成或通车后，渗漏水严重，不得不对其进行治理、修补，给企业、国家造成巨大的经济损失和不良社会影响。广西平（乐）钟（山）高速公路工程于 2003 年 10 月开始修建，预计 2006 年初建成通车。其中下岩隧道处于 K154+720K155+270 段，为分离式隧道，两洞路中心线间距约 25 m。隧道内设有照明、通风、通讯、消防、屏蔽门等设施，预留洞室、预埋管线种类数量繁多，故隧道对防排水质量要求很高，防水等级为一级。为确保隧道衬砌表面、安装设备孔眼内及底板面不渗、不漏，针对隧道围
3、岩的水文地质特征及实现业主提出的隧道质量目标 “干燥、安全” ，采取了相应的防排水措施。1地貌、地质条件11 地形地貌隧道位于低山地带的峰丛峰林洼地间，地段内山体陡峭，多陡崖和溶蚀洼地。隧道通过地段主要为峰丛间的陡坡垭口部位，两侧进出口端为溶蚀洼地，洼地内分布有少量的松散粘土，东南侧钟山方向洼地则较宽阔，其间分布一面积较大的水塘。本文 2005 年 11 月收到，12 月改回。2 广东地质 第 21 卷12 地层岩性隧道通过的地层为中泥盆世东岗岭组（D 2d） ，为灰、浅灰色中厚厚层状灰岩夹少量白云岩及白云质灰岩，岩体以较完整的层状结构为主，岩石较致密坚硬，层理较清晰，产状稳定，倾角较平缓，一
4、般在 340202025，岩层走向与隧道走向近正交。第四纪残坡积层，分布在缓坡及坡脚，为褐红褐黄色的粘土。厚 0.03.0 m 之间。基岩弱风化层顶面埋深约 03.0 m，层厚约1.010.0 m，微风化层顶面埋深约 1.019.5 m。13 岩体结构构造洞体穿过地段岩体均质性较好，风化微弱，具层状结构，岩溶裂隙弱发育，但进、出口的山脚处岩石风化相对较强烈。岩体受构造运动影响不很强烈，未发现褶皱和断层及软弱岩（夹）层。为此岩体主要结构面为岩层层理和节理。2水文地质特征21 岩溶发育情况隧道虽处于岩溶峰丛峰林地带,由于各山体多被其间的洼地、垭口分离，地形陡峭，汇水及补给面积小，大气降水排泄通畅，
5、加之断裂及裂隙不太发育，地下水不丰富，岩溶形态以溶隙、溶孔和小溶洞为特征，属岩溶弱发育区，仅在钟山方向洞口左侧山体坡脚下发育有几个大体沿层面溶蚀而成的不规则状溶洞，长度一般不超过 34 m，高、宽在 13 m 间，洞内少有钟乳石等岩溶附生物，分布高程 180190 m，比洼地水塘水面高出 35 m，洞内无水。22 地下水补排条件和动态变化隧道范围属区段性的地下水补给区，地下水类型主要为浅层岩溶裂隙水，RK154+850 右侧垭口是地段内地表降水和地下水的分水岭。其间发育有少量的消水洞和岩溶裂隙（下降）泉，由于汇水补给面积有限，泉眼水量不丰。垭口南段松散层下的浅层岩溶裂隙水主要由 RK155+1
6、50 右边的泉眼顺山坡向洼地水塘排出，该泉眼除雨季丰水时有少量地下水流出外，大部分时间干涸，该两泉点涌水量约 0.51 L/s，分布高程分别约为 174 m、176 m。该泉眼枯水季和雨季水位相差约 23 m。除上述泉眼之外，地段内尚有几处溶隙状的消（涌）水（孔）洞，在雨季丰水时起着短暂的涌水和消水作用。由于隧道经过地段岩溶发育程度弱，水文地质条件比较简单，岩溶地下水不丰富。地下水位一般低于 175180 m 的高程，对隧道的影响不大。23围岩渗漏水的主要形式隧道开挖后，围岩渗漏水的主要形式有：（1）裂隙渗漏，分布于进出口浅埋段，主要是由大气降水后通过岩层的节理裂隙渗透所至，水量不大，初期支护
7、后表现为于砼表面有较明显水迹，无滴水现象。明显受季节性影响。 （2）溶隙溶孔漏水，分布于进出口及 类围岩段，主要是小溶隙、溶孔储水，开挖后经开挖面或与开挖面相通的裂隙流出，个别有一定的水压力，渗漏形式为线形喷第 2 期 陈亚林：广西平钟公路下岩隧道水文地质特征和防排水措施3射、涌水、滴漏水等，初期支护后仍有明显的涌水、滴水现象。受季节性影响不明显。 （3）溶洞季节性涌水，一般为小型溶洞，属山顶地表消水洞，仅见于左洞左侧近出口（LK155+227）一处，溶洞顶部（与开挖面接触处）长宽大小为 80 cm150 cm，为不规则状，雨季或大雨时，有较大的水量泄出，最大流量为 17.16 L/s，特殊处
8、理并初期支护后仍有较大水量流出，旱季则干涸无水。3综合防排水设计及施工下岩隧道排水系统根据石灰岩水文地质及实际涌水情况，依据有关规范及业主要求，总体按“以排为主，防、排、堵相结合”的原则进行设计，如图 1。图 1 隧道综合防排水系统31 排水设计隧道进出口段及局部溶蚀发育，地下水发育，故设置纵、横向排水管有利于水的排放，消除地下水对衬砌的压力。初期支护与防水板之间设 MF3015 环向塑料盲沟，设置间距为 10 m，局部水量大时可适当增加，在隧道两侧墙脚初期支护与二次衬砌之间用 100 弹簧软式透水管作为纵向排水，隧道底板两侧设两道排水沟，沟底拱坡为 3，汇流洞内流水。环向塑料盲沟与纵向透水管
9、紧密相连接，在纵向排水管与水沟之间设 100PVC 管用塑料三通相连接（图 2） ，使围岩的裂隙水经环向透水管、纵向排水管及横向引水管引至隧道边沟排出洞外。4 广东地质 第 21 卷、PVC、 10、2、MF35、10PVC、2510、EA、-3%图 2 三通管连接及衬砌排水大样示意图32 防水设计在初期支护与二次衬砌之间设 EVA 复合防水板，防水板采用两布一膜，防水板与喷射混凝土层和衬砌混凝土之间设置土工布，其作用兼作排水层及缓冲层，防止喷射混凝土凸凹不平或衬砌振捣破坏防水板。二次衬砌采用抗渗能力不小于 0.8 MPa 的防水混凝土，工作缝设置 GPZ-A3 型橡胶止水带（352 mm8
10、mm） ，沉降缝、变形缝处除设置 GPZ-A3 型橡胶止水带外，另设置浸沥青木丝板。33排水系统施工环向塑料盲沟设在喷射混凝土面与防水板之间，一般地段每 10 m 设一道，遇水量较大地段设置 2 道，先将 MF3015 环向塑料用 0.2 mm 厚塑料布和细格铁丝网用水泥钉固定在喷射混凝土面上（图 3） 。 图 3环向塑料盲沟大样34防水系统施工341防水板铺设详细检查初期支护的表面，清除钢筋头、网片、铁丝等凸出、尖锐的物体，防止将防水板刺破、C25、MF301.EVA第 2 期 陈亚林：广西平钟公路下岩隧道水文地质特征和防排水措施5或损坏。检查喷面是否平整，原则上凹部的矢跨比要符合 1/10
11、D/L1/6 的要求 2（式中 D 为初期支护的基层相临两凸面凹进去的深度，L 为初期支护的基层相临两凸面之间的距离，如平整度不符合要求应用砂浆找平） 。经检查初期支护表面符合要求后先铺设防水板，防水板采用无钉铺设，根据初喷面平整度确定防水板预留量，先在隧道内拱顶弹出中心线，计算出悬挂防水板水泥钉的排距，排距：拱部应为0.50.7 m，侧墙为 1.01.2 m1。钉好水泥钉，将预先横向连接并卷好的 EVA 防水卷材贴初期支护混凝土面环向展开。将防水板背后布带吊环悬挂并固定在水泥钉上，纵向前后两圈 EVA 防水板搭接及焊接宽度不小于 10 cm，采用手动热熔接器双道粘合。342接缝焊接防水板的搭
12、接宽度等于 10 cm1，用 SYW-B 型自动调温电热式双道塑料热焊机焊接，焊机采用上下双金属网花施压辊，由双链条、双链轮驱动，用螺丝弹簧杆调整工作压力，能够焊接不同厚度的防水卷材。焊接时由中央电热楔将两防水层加热熔化，然后由上下驱动施压辊压在一起。焊缝宽度不小于 25 mm1。 对于不能适用热焊机焊接的边角及急需修补的地方可采用偏喷嘴热风焊枪焊接。焊枪通过焊嘴吹热风加热，使防水板达到熔融状态，然后用压辊加压，使两片防水板熔贴在一起。343焊缝质量检查（1）目测检查焊缝，焊迹应透明，无杂质，无气泡。（2）对焊缝抽检进行室内实验，抗拉强度大于母材强度。（3）对焊缝间的空腔作充气检查，将 5#注
13、射针与压力表相连，用打气筒打气，当压力表达到0.10.15 MPa 时停止充气，保持 15 min，压力下降 10%以内为合格 3 。344防水混凝土防水混凝土等级 C25，抗渗指标大于 S8，二次衬砌砼采用整体式衬砌台车施工，长度为 12 m，采用砼输送泵灌注混凝土，边墙混凝土的坍落度 1216 cm，拱部混凝土的坍落度 1518 cm，越到拱部其坍落度越大，但其上限不能超过 18 cm，否则砂浆和粗骨料易分离 2。边墙混凝土的厚度为 6085.4 cm，拱部的混凝土厚度为 60 cm。混凝土的震捣采用内外震捣法，保证混凝土的模内流动，对混凝土的密实有利。345橡胶止水带为确保二次衬砌的防水
14、效果，在施工缝处设置 GPZ-A3 型橡胶止水带（352 mm8 mm） ，止水带采用 10 mm 钢筋卡（不破坏止水带）固定在端部混凝土居中对称位置，要求止水带偏离中心不能超过 3 cm3。在沉降缝、伸缩缝处加设浸沥青木丝板。止水带的敷设如图 43。 6 广东地质 第 21 卷、GPZ-A3、图 4 止水带预埋与施工缝大样（单位 mm）35特殊地段的防排水措施本隧道存在一处较大的小溶洞漏水现象, 该洞属明显的季节性消水洞。为达防排水目的，采取“堵、排、引”相结合的原则：先用锚杆钢筋网喷射砼将洞口封闭并预留注浆孔，待喷射砼达到强度后再注水泥浆堵截。为防止封堵不严密而产生漏水现象，于喷射砼下部设
15、一漏斗形集水装置，漏斗底端与一软式透水管连接引至排水沟内排出洞外。施工时要注意堵水砼的密实及设置排引水管各环节的畅顺性。4结束语通过对下岩隧道水文地质特征的充分了解，采用综合防排水技术，并严格各施工环节施工工艺，按照设计规定和施工规范进行操作，大大提高了隧道的防排水能力，确保了工程质量。现已完工的衬砌工程经受了近一年的考验，衬砌砼表面未发现有渗漏现象，防水效果非常明显。实践证明：虽然隧道的防排水问题一直是隧道施工中的难题，但只要提高施工人员的工程质量意识，充分了解围岩的水文地质特征，采取正确的防排水措施，规范各施工工序工艺操作及提高施工技术水平，严格各项检测试验环节，相信隧道施工中的“癌症 ”会得到根治。5参考文献1 公路隧道工程施工技术规范（GB50086-2001）S. 北京：中国计划出版社，20022 关宝树. 隧道工程施工要点集 M. 北京：人民交通出版社，2003 3 吕成康主编. 隧道工程试验检测技术. 北京：人民交通出版社，20001.待灌混凝土空间；2.1/2 设计衬砌厚度
