风梅垭隧道涌水涌泥砂原因分析及整治方案

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  [摘要]本文介绍了崇遵高速公路风梅垭隧道在施工过程中发生的涌水、涌泥砂情况,分析了其形成原因,介绍了施工过程中的应急治理措施,并对永久性治理提出了作者的见解。
  [关键词]公路隧道 涌水 涌泥砂原因分析 整治方案
   一、工程概况
   风梅垭隧道位于重庆市与贵州省交界处,崇遵高速公路的北起点,左线长2700米,右线长2560米,隧道埋深在25~300米之间。建筑限界为:净高7米,净宽10米。两洞中线间距38米。按新奥法设计和施工,采用锚喷与复合式衬砌。
   二、地质情况
   隧址位于酒店垭背斜的西北翼,该背斜为北东宽展、西南狭窄的不对称背斜,受其影响隧址区内北东向断层、褶皱发育,导致隧址区地表岩层产状变化较大,隧址区内褶皱有2条,断层构造主要有9条。(见下图所示)
  
  
   三、水文地质情况
   我单位施工段隧道区内可溶岩和非可溶岩相间分布,该地区降雨量较大,地表水沿山坡形成地表径流,F5、F7、F8断层区域可溶性岩分布较多,水流沿风化带渗入地下深部,为地下水富集区。
   四、涌水、涌泥砂情况
   隧道洞身穿越O2B+SH宝塔组和十字铺组灰岩和泥质灰岩岩溶和地下水丰富,其良好的导水性使地表水和地下水沿破碎带进入隧道,而发生涌水和涌泥砂现象。
  
   第2、3情况涌水及涌泥砂、溶洞都位于隧道开挖面拱顶范围,涌水流量为开始时流量很大并持续5-10分钟,之后流量降低至开始时的1/2~1/3,持续2小时~48小时。涌水量随时间变化情况如下:
   表2
  
   五、原因分析
   1、发生涌水水源为地下水层富水区
   根据流量变化情况,隧道开挖至富水区下部,首先大量山体空腔水涌出,与之相连的地下暗流沿开挖面流出,直至水流枯竭。与流量变化曲线相吻合。
   2、发生涌水根本原因为断层带影响
   因断层范围可溶与不可溶岩层相间分布更为显著,切裂隙方向与隧道前进方向几乎垂直。起到导流作用。另外断层带岩体破碎,泥砂含量大。
   3、有小型地下暗河流经隧道主线位置
   于溶洞位置洞壁光滑且水量减小时观察到洞内涌出光滑的石状物,可以判断该位置长年有水流流动。
   当时根据以上分析结论制定相应的整治方案,取得了良好的效果。
   六、整治措施
  1、总的原则
   洞外于洞内的治理同时进行;对泥砂以堵为主,对涌水以控制和疏导为主;治理时以长远考虑。
   2、治理方案
   针对表1中的几种情况采取了不同的治理措施。
   针对第一种情况,采取了疏导措施,于流水处设置导水软管,将水流引至隧道洞侧排水管,在洞壁相应位置布置橡塑排水板。达到治理的目的。
   如下图所示
  
   针对第二种情况我们采取了超前支护小导管注双液浆结合20号工字钢拱架的施工方案,首先控制了隧道周边水的流向,加强了隧道的承压能力。该方案的治理效果明显。如下图
  
   针对第三种情况,我们对溶洞涌出物进行了堵截,对水流进行了疏导,如下图所示
  
  风梅垭隧道出口段水量很大,我们从该隧道的施工过程中掌握了很多施工经验。在施工中采用了分区防水技术,给隧道的质量又增加了一道保障,我们到目前为止一直在观察隧道内及周边的水位、水流情况,作好后期的资料收集工作。圆满完成风梅垭隧道的施工任务。
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