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1、八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工一、隧道防排水原则一、隧道防排水原则n防排水工程是隧道工程的重要组成部分之一。防止地下水侵入隧道内部，保持隧道内干燥是保证隧道结构安全和运营安全的重要前提。然而，由于隧道修建在地表之下，地层中存在各种不同类型的地下水，这些地下水总是试图通过各种孔隙侵入隧道内部，从而造成隧道渗漏水。隧道渗漏水对隧道的不良影响是全方位的，主要包括对隧道施工、结构安全和运营环境构成威胁。n隧道防排水工程是一个复杂的有机联系的系统工程，实践证明，地下防排水工程是集材料、规划、设计、施工、维护为体的综合性、系统性工程，它们之间既有各自独立，又有关联。材料是基础规划与设计是前提，施工是
2、关键，维护是保证已成为专家们的共识。n为了保证公路隧道结构安全和必需的运营条件，我国公路隧道设计规范(JTG D702004)规定公路隧道应达到下列防水要求防水要求：n(1)高速公路、一级公路、二级公路隧道防排水应做到拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水，冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结，车行横洞、人行横洞等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。n(2)三级公路、四级公路隧道应做到拱部、边墙不滴水，路面冒水，不积水，设备箱洞不渗水，有冻害地段的隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n针对公路隧道的防排水要求和目前公路隧道普遍出现的渗漏水情况，隧道防排水应遵循“防
3、、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。n“防”是指采取防水混凝土或附加防水层等措施，使隧道工程具有一定防止地下水渗入的能力，防止地下水透过防水层、衬砌结构渗入洞内。隧道工程设计时应优先考虑采用防水混凝土提高隧道结构的自防水能力。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n“排”是指对已经渗入隧道区域的地下水采取自流排水或机械排水的方式排出隧道区域，以减小渗水压力，防止积水和冻害发生，创造良好的防水环境和隧道运营环境。n“截”是指采用截水沟、截水导坑等措施，截断流向隧道区域的水流，即把所有可能流向隧道的地表水、地
4、下水的通道截断，减轻隧道防排水压力。n“堵”是指采用注浆或嵌填等各种方法对隧道围岩裂隙、隧道结构本身存在的渗漏水路径进行封堵。防、排、截、堵应有机结合，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的防水目的。二、隧道防水系统（一）施工中的止水和排水n隧道施工防水排水一般情况以排为主，特殊条件下以堵为主，采取截、堵、排相结合的综合措施。n施工前必须先做好洞顶、洞口和隧道周围地表的防排水工作，主要内容有：（1）平整洞顶地表，排除积水。所有坑洼、陷穴、探坑、钻孔等，应用不透水土壤回填夯实；湿陷性陷穴和岩溶孔洞等特殊地质应按设计认真处理。（2）整理对隧道有危害的流水沟渠，必要时以圬工铺砌，防止下渗，并使
5、水流畅通、远离洞口；洞顶设有高压水池时，必须防渗漏、防溢；避免在洞顶安置生活区。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n（3）洞口边、仰坡坡顶外天沟应确保截水引流，路堑纵坡向隧道内为下坡时应在洞口设置横向盲沟，路基边沟应挖成反坡排水。如为临时水沟须用防水砂浆抹面封闭。n（4）隧道洞口、辅助坑道口或井口的排水系统必须尽早完成并应妥善处理出水口，防止冲刷矿渣危害农田和水利设施。n在隧道开挖出水后，必须采用不同的措施，以保证施工的安全。施工过程中水的控制包括了两方面的内容，即止水及排水。止水即通过人工措施，控制水涌入开挖面内的规模，排水即用适当的导流方式，将出现在开挖面的水引入施工排水沟将其排出洞外。
6、n止水及排水控制措施的方法有很多种，采用何种措施为宜则主要取决于出水量、所需要控制水的时间及控制能力。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工1排水n排水包括两个方面，一是减少地表水的下渗，二是把从岩壁上疏导到排水沟中的水有组织地加以排除。隧道施工洞内排水方式参见表2-8-1。n导水方法：导水方法：为了防止进入开挖面的地下水随意流动而造成软化岩石等不利的情况，在排水的同时，有时需配合使用适当的导流方法予以控制。导水方法有很多种：n当开挖面局部出现渗水，裂隙漏水或规模有限的泉水时可采用“插软管”法。即光在开挖面的出水处插上直径为2060mm的橡皮软管，并用快速硬化砂浆将其固定在岩面上，然后将其附近的
7、水路用砂浆封锁，软管通到排水沟。这样可将开挖面出现的地下水集中起来，导流到施工排水沟中。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n当开挖面局部出现较强的裂隙水，插软管不能满足要求时，可用塑料管导水。塑料管的截面形状为V或U型，将其放置在出现裂缝水处，然后用快速硬化的砂浆或喷混凝土固定，裂缝水在无阻力的状态下，流入V或U型排水管，如果塑料管在施工后还留在岩壁内，则需注意其与设计的排水系统的联接。n当开挖面上较大范围内出现带有泉水性质的地下水时，如果插软管不能满足要求，而用塑料管又太费工时，可使用带波纹状的塑料薄膜来导水。即薄膜与岩体接触的一面有凹形流线，在另一面为光滑面，开挖面上的地下水则沿薄膜上的
8、凹形流线流向排水沟。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n当隧道开控面上静水压力较大，并有可能出现大量的地下水以致出现塌陷水时，需采用钻排水眼的导水方法。钻排水眼可在隧道开挖之前进行，也可在隧道开挖之后再钻排水眼。n钻孔应使用轻型探水钻机或凿岩机钻孔，钻孔孔位（孔底）应在水流的上方，钻孔时孔口应有保护装置，以防人身及机械事故，采取排水措施保证钻孔排出的水迅速排出洞外，超前钻孔底应超前开挖面1020m，最少也应超前12个循环进尺。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n隧道截面开挖前钻的排水眼，又称水平排水眼，平行于隧道的纵轴，遇以下情况可考虑采用开挖前钻排水眼：开挖前钻排水眼：开挖面有可能大量涌
9、水；有可能出现突然的，不可控制的塌陷水如岩溶水、大裂隙水、暗水坑等；有必要排掉地下水以减轻岩石的自重，如对滚动状岩石等；静水压力很大，有可能造成支护结构承载力不足，例如在流砂型地层中。开挖前钻的排水眼直径在35100mm之间，钻眼尽可能深进岩层。在钻眼内插入上表面带有细长口的塑料管，地下水沿细长口流入插管内，在管的端头通常接上软管，将水排到排水沟中。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n开挖前钻水眼的作业要点有：开挖前钻水眼的作业要点有：根据水文地质和地质构造情况判定地下水流方向，确定钻孔位置、方向、数目和每次钻进深度。加强钻孔附近坑道支护，清理坑道，准备好排水设施。根据估计水量、水压，对探水
10、眼孔口进行加固，设套管安装水阀以控制放水眼流量和预先释放掘进前方的高承压水。根据隧道排水能力，控制放水眼的流量。为防止高承压水突然涌出，钻孔必须在高压滞水层前，预留1520m的不透水层作为防护；宜经常保持1520m的超前距离，以保证施工安全。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n开挖前钻水眼的作业要点有：开挖前钻水眼的作业要点有：钻孔时如发现岩层变松或粘土量增多，或沿钻杆向外流水超过正常凿岩供水量或出现空气变冷、发生雾气、有水声、顶板淋水、底板流水加大等其他涌水征兆，应即停钻并不得抽动钻杆，一面监视水情，一面撤离人员再行治理。n当开挖面上出水量较大，静水压力较大，但不会出现上面提及的特别严重的
11、岩溶水时，通常采用开挖后钻排水眼的方法，以避免由于喷射混凝土时封锁水路，形成水流梯度，静水压力增大的情况。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n当岩体渗水性较大，毛细管内部存有较多的地下水，要排除岩体内的毛细水可采用真空吸水法，另外当下坡开挖时钻眼排水不能自流，也可采用真主吸水法将定位置的地下水吸走。真空吸水法与钻眼排水的作业方法及工作原理不同，真空吸水法是将一个真空导管插入岩石内，通过真空泵将水吸入导管内，再通过软管将水排入排水沟。这种方法的优点为减少钻眼的工作量，适应局部使用，主要缺点为降低水位引起地层下沉，干扰自然水文状态。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n隧道开挖工程中，对地下水位
12、高的场合，要排除地下水对地下水位高的场合，要排除地下水，在无水环境下安全有效率地进行作业。除上述排水措施外，有时还要采取隔断地下水措施。可以用抽水泵排除涌水，以保持地下水位在开挖底面以下，进行无水环境下的作业，还可以强化地层，保持地层的稳定。一般说降低地下水位既可以从地表降低地下水位，也可从隧道内降低地下水位。多采用降水槽、井点降水、深井点降水及真空深井点降水等方法，构造如图2-8-1所示八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工图图2-8-1 降低地下水位法的原理降低地下水位法的原理a）排水工法；）排水工法；b）浅井点工法；）浅井点工法；c）深井点工法；）深井点工法；d）负压）负压深井点工法深井点
13、工法采用井点降水施工技术规定：采用井点降水施工技术规定：n井点的布置应符合设计要求。当降水宽度小于6m，深度小于5m时，可采用单排井点。井点间距宜为11.5m；n 有地下水的黄土地段，当降水深度为36m时，可采用浅井点；当降水深度大于6m时，可采用深井井点降水；n 滤水管应深人含水层，各滤水管的高程应齐平；n 井点系统安装完毕后，应进行抽水试验，检查有无漏气、漏水情况；n 抽水作业开始后，宜连续不间断地进行抽水，并随时观测附近区域地表是否产生沉降，必要时应采取防护措施。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工深井井点降水施工技术要求：深井井点降水施工技术要求：n在隧道两侧地表面布置井点，间距为25
14、35m，井底应在隧道底面以下35m；n作好深井抽水时地面排水工作；n在深埋较浅的隧道中，可用深井泵降水，在洞外地面隧道两侧布点进行深井泵降水，井位一般呈梅花形设置在隧道两侧开挖线以外；n在均质砂质土，亚粘土地层，可在洞内使用井点降水法降低地下水位。其动力设备为真空泵和射流泵。真空泵功率消耗小，重量轻，价格较低，宜优先选用。一般井点降水深度为35m。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工2止水止水n为了阻止水进入隧道内，需根据不同的情况采用不同的止水措施。喷射混凝土和围岩注浆堵水是隧道施工防水的主要措施。n当围岩又大面积裂隙渗水，且水量、压力较小时，可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。应注意此时需加
15、大速凝剂用量，进行连续喷射，且在主裂隙处不喷混凝土，使水流能集中到主裂隙流入盲沟，通过盲沟排出。n当水量较大、压力大时，可采用注浆堵水。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工n围岩注浆堵水：是在压力的作用下（可达100个大气压），将液体物质注射到隧道围岩的富水区段地层岩体中去，（作用：）封堵地层中的渗水裂隙，减少流向隧道的渗水，同时还可起到加固围岩以及沿开挖面形成一个受力拱膜的效果。n两种注浆方式：既可在隧道开挖前从地表钻孔实施，也可在隧道开挖后通过径向或超前向围岩钻孔注浆来完成。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工注浆工法注浆工法n材料：材料：注浆材料应具有良好的渗入性，良好的流动性，较好的强
16、度和粘结力，较高的结石率和良好的稳定性。n常采用的注浆材料有：水泥浆液、水泥水玻璃浆液和化学浆液。n一般情况下应尽可能采用固体颗粒材料。水泥类浆液可以压入颗粒不小于0.6 mm的粗砂；水玻璃类可压入颗粒不小于0.10 mm的粉砂；木质素类可压人颗粒不小于0.03 mm的泥土；丙烯酰胺类粘度近似水，可压人颗粒不小于0.013 mm的泥土。只有在固粒材料浆不能达到压浆处理的要求（如岩层裂隙细微注浆困难或涌水量大、流速大）时才考虑采用化学浆液。八、隧道防排水施工八、隧道防排水施工施工参数选取：n浆液的压注性和应用范围浆液的压注性和应用范围，不仅取决于浆液本身性能(渗透性、粘度、固体颗粒的粒径和含量、凝胶时间等)和岩层的渗透系数、裂隙大小或岩体颗粒尺寸(如砂层)，和注浆压力、泵量和压注方式等注浆工艺也有关。因此，选择时应根据各种因素综合考虑，选用一种或几种最合适的注浆材料和配方，配合使用以充分发挥各种材料的特点，达到合理的技术经济指标。n注浆孔数目及其布置注浆孔数目及其布置直接影响注浆效果和成本。布孔时应根据地下水情况、岩层裂隙状态、设备能力、浆液有效扩散半径、注浆孔密度和偏斜率等条件，采用计
