富水地质条件对隧道施工的影响及对策

富水地质条件对隧道施工的影响及对策,第1张

富水地质条件对隧道施工的影响及对策,第2张

1.地下水的地质环境
我国西南地区山地多,地质复杂,地下水丰富。哀牢山主峰区有一条公路隧道,是两条水系的分水岭。这条高速公路位于亚热带地区,每年6月至10月为雨季,年降雨量丰富。道路海拔1600-2200m,隧道采用双隧道单向交通双车道结构,上下隧道分离。单个隧道总长6727m,上、下隧道埋深分别为309m和331m。虽然隧道埋深超过300米,但由于地表水和地下水丰富,地质条件非常差。
隧道地质构造属上三叠统T3y地层-万水组,少数属鹿马组T3l地层。地质次级褶皱发育,被走向断层扰动破坏,由于地层重复,构造重叠交错,向斜破碎不完整。隧道围岩岩性比较复杂,硬岩有板岩、碳质板岩、弱变质灰岩等。超基性侵入岩体。软岩包括砂岩和泥岩。由于山体受大断层和次级构造影响,隧道穿越碳质板岩、自稳性差的泥岩、熔结极其发育的灰岩、富水砂岩和断裂带,因此强度低,自稳能力差,岩性经常退化,地质条件恶劣,施工难度很大。
2。地下水的补给形式
隧道经过地区的水文地质条件极其复杂。这条隧道位于一条河流的发源地。隧道地表有三条常年沟渠,隧道两次穿越河流的中风层。地表水和地下水极其丰富。由于岩石节理裂隙发育,地表水易于补充地下水。路线区有松散孔隙水、碳酸盐岩溶水和基岩裂隙水三种类型,其中基岩裂隙水分布最广,以碎屑岩裂隙水为主。
松散层孔隙水在砂土中相对丰富,受大气降水补给,径流排泄不畅,常年滞水,粘性土相对较差。隧道内碳酸盐岩中仅出现少量灰色灰岩,有空间隙水和碳质岩石裂隙水补给。基岩裂隙水广泛分布于各类碎屑岩、变质岩和岩浆岩中,其中以碎屑岩裂隙水为主。基岩裂隙水受大气降水、地表水等水源补给,水力梯度大,排水运输速度快。
路线附近的农民,以前在隧道的山上有两条农田灌溉渠,常年有水。隧道进洞400m后,两条农田灌溉渠内的水干涸,说明渠内的水已经沿着裂缝从隧道排出,说明山体裂缝发育,地表水很容易沿着裂缝进入隧道。
裂隙水从岩体裂隙中楔入,降低了岩体的粘聚力、内摩擦角和机械强度,容易引起滑坡。因为隧道段常年有裂隙水从岩体中涌出,特别是在岩性变化的界面处。总之,由于水文地质条件复杂,水是影响隧道施工的主要因素。
根据施工的地质现场记录卡,也可以证明隧道几次塌方的地段就是地下水丰富的地段。因此,在相同的围岩条件下,水的有无对岩体的整体稳定性影响很大。换句话说,构成隧道围岩稳定性的因素不仅取决于围岩的类型或强度,而且水的影响也成为最重要的因素。
在整个施工过程中,水的问题始终是困扰施工安全、质量和进度的关键问题,工程的质量在一定程度上取决于水处理的成功与否。
3。地下水的处理措施。地下水治理的总体思路是:堵、疏、防相结合的综合治理原则。
3.1碳质板岩地区裂隙水的处理。碳质板岩具有高度的片理性。片岩间的充填物主要是有机质、滑石和蛇纹石,较宽的片岩间也有砂质充填物。方解石脉沿横向片岩节理侵入,开挖后很可能沿一侧坍塌,或沿穿透较深的节理发生较大滑坡。在这样的围岩条件下,裂隙水也最容易富集,也最容易发生大规模的滑坡。因此,在这样的围岩条件下,做好地下水的处理就显得尤为重要。
3.1.1超前支护通过超前预报提前发现富水情况后,对开挖的支护进行加固,在富水地段的掌子面增设排水孔,等流量小于14L/s,钻4 ~ 8m长的超前钻孔,插入花洞超前导管,并注入C.S浆液,C.S浆液的配比为水泥:水玻璃= 1。
3.1.2钢纤维混凝土应在初期支护开挖后立即喷射。钢纤维采用佳美科RC6535BN,参数为35Kg/m3,初始喷涂厚度为3 ~ 5 cm。在侧墙富水区增设排水孔,插入φ42橡胶软管将水从侧墙引出。如果面积较大,排水孔应布置成梅花形,并架设16 #工字钢。采用WTD25L=350mm螺栓锁紧,螺栓间距80cm,梅花布置,然后喷混凝土找平工字钢。除引水区外,混凝土喷射后的侧墙不允许有线状漏水,否则,将另钻排水孔,重新喷射钢纤维混凝土进行封堵。
3.1.3二次支护通过贴洞壁将初期支护的胶管延伸至下部排水沟,并根据初期支护后侧壁滴水情况布置弹簧排水管。泉水排水管紧贴洞壁,从洞顶沿同一桩号通向下方排水沟。一般可在15米处设置排水管,但滴水严重的地方可在3 ~ 5米处增设排水管,并可依次铺设350g/m2土工布和防水板。浇筑二衬混凝土时,为避免混凝土浇筑过程中橡胶管被挤压堵塞,沿橡胶管方向包裹一层3mm厚的铁皮。由于弹簧排水管本身具有一定的强度,所以不需要采取特殊的保护措施。
3.2石灰岩地区岩溶水治理的特点:集中且量大,水面相对来说不是很宽,因为石灰岩的节理不发育板岩、砂岩,孔隙水、裂隙水相对较少,但地下水从溶洞排出,水头压力几乎不受外界阻力的降低,外界水压力全部作用于直接阻断水头的岩石表面。如果保水岩面失去支撑力,水就很难不流了。
3.2.1在石灰岩地区,这种溶洞会经常出现。溶洞出现后,要么会有高压岩溶水,要么会有大量的泥沙流,液体压力很大,破坏性很大。因此,超前支护尤为重要。前方地质条件探明后,再打排水孔排水排砂,因为岩溶水具有量大、集中的特点。在石灰岩地区,如果岩石条件较好,围岩能达到ⅲ~ⅳ级,可以不注浆加固,但必须在水流降到14L/s以下才能开挖,以免开挖后由于水压过大,支护过薄而坍塌。
3.2.2初期支护开挖后,若溶洞直径小于0.8m,用16 #工字钢堵孔,在五点钢板上钻φ42孔,引φ42橡胶管排水,用土工布包裹橡胶管内口,然后用泵送混凝土充填空空洞。如果洞穴直径达到1米或更大。
3.2.3在二次支护出现空洞的位置,应至少安装一根弹簧排水管。其他方面与前面的二次衬砌法相同。
3.3砂岩地区孔隙水和裂隙水的处理。砂岩一般呈块状和层状。块状砂岩,砂质结构,粒径2 ~ 0.5 mm,遇水浸泡后结构变松散,强度降低。层状砂岩,粉砂质结构,粒径0.05 ~ 0.005毫米,层理发育,席状更为发育。其三维抗压强度差异很大,δ C > 60 MPa,而δa和δb在5 ~ 20 MPa之间。节理发育良好,受水影响较大。当层面和节理面被水饱和时,它们之间的结合力大大减弱。具有高度面理的砂岩一般产于两种岩石的接触面之间,由于强烈的地质改造而发生蚀变。该地区蚀变砂岩和地下水往往十分发育。
大部分块状砂岩能达到公路岩石分类中ⅳ级围岩的标准,节理一般不发育。孔隙水对隧道开挖支护后的稳定性影响不大,不需要提前支护。初期支护可采用喷射混凝土封闭,二次支护一般形式。层状砂岩的支撑是指碳质板岩80cm的支撑。除裂隙水外,砂岩地区孔隙水也相对发育。初期支护后,由于孔隙水的流失,稳定变形比较大。隧道开挖半径为:r孔 r撑,其中r孔=5.95m(隧道开挖半径),r撑=0.12m(开挖预留变形)。松圈的影响范围比较大。

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