合武铁路大别山隧道防排水施工设计优化

喻天金,唐 可,焦 苍

(沪汉蓉铁路湖北有限责任公司,武汉 430071)

合武铁路大别山隧道防排水施工设计优化

喻天金,唐 可,焦 苍

(沪汉蓉铁路湖北有限责任公司,武汉 430071)

大别山隧道为合武铁路最长的隧道,在隧道施工设计中综合采用了各种防排水措施。详细介绍隧道内无砟轨道道床底板排水施工设计,建议适当强化隧道底部排水措施,无砟轨道底板与隧道底板间采用界面剂进行防水,为类似工程提供参考。

大别山隧道 防排水 施工设计

1 工程概况

新建合肥至武汉铁路大别山隧道地处大别山腹地的湖北省麻城市境内,穿越大别山山脉孟匠岩主峰,进口位于木子店镇洗马河村丁家沟,出口位于三河口镇碧绿河程鹏畈村。进口里程 DK212+426,出口里程DK225+682,隧道全长13 256m,大别山隧道是合武线最长的隧道,纵断面如图 1所示。

图1 大别山隧道纵向布置示意

隧道内设人字坡,采用无砟轨道整体道床,为单洞双线电气化客货共线铁路隧道。线间距为 4.6 m,隧道内轨顶面以上有效面积为 92m2。

隧道设无轨运输斜井两座,一号斜井位于隧道右侧,与线路小里程方向平面交角为 38°,综合坡度为9.19%,斜长 646.88 m。二号斜井位于隧道右侧,与隧道中线正交,综合坡度为 8.2%,斜长1 076.87m。

隧道位处剥蚀中低山区,最大埋深约 530 m。隧道出露地层主要有下元古界大别山群片麻岩组合和K1白垩系花岗岩系列及少量第四系坡洪积层。隧道洞身范围内发育有 2处接触带、3处断层、5处节理密集带,断层和接触带处地表均表现为峡谷或冲沟,其中出露于 DK214+770处的Fd3桃李冲-张广河断层预测隧道开挖时最大地下出露水量为3 000 m3/d。

2 隧道防排水设计

2.1 防排水原则

隧道采取“防、排、截、堵相结合,因地制宜,综合治理”的原则;在地下水与地表水联系密切且对水环境有严格要求地段,采取“以堵为主,限量排放”的原则。

2.2 防排水设计

1)隧道内设双侧高式水沟及中心水沟,两侧墙下部设泄水孔排水。侧沟主要用于汇集和排除地下水,并将地下水引入中心管沟,同时起到沉淀的作用。中心管沟主要用于排水,同时汇集道床顶部积水,疏干底板下积水,见图 2。

2)全隧道初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设EVA防水卷材加土工布防水,防水卷材厚度≥1.2 mm,土工布质量≥300 g/m2。

3)全隧道防水卷材背后设置 φ50mm环向排水盲沟,纵向间距 8 m/环,防水卷材下端泄水孔高程处设置 φ80 mm纵向排水盲沟。纵向盲沟 8～10 m一段,纵向盲沟两端及环向盲沟下端采用圆弯接入隧道侧沟 ,见图 3。

4)全隧道纵向施工缝采用涂界面剂防水,拱、墙环向施工缝设置中埋式止水带(纵向间距 8 m/环)防水和 φ50mm波纹管外包土工布排水;仰拱环向施工缝设置中埋式止水带防水;变形缝处设置橡胶止水带及聚硫密封胶防水,并设置排水暗槽排水,见图 4。

5)当隧道内有单个漏水点时应埋设硬塑料管引排至洞内侧沟。

6)初期支护后有大面积渗漏水或大股地下出露水时,采用围岩注浆。

7)在开挖过程中,如发现底部有集中地下水出现,需埋设盲沟排水,盲沟采用外径 89 mm,壁厚 3.5 mm的钢花管内衬 φ80mm的塑料透水管组成,引排至隧道中心管沟。

8)隧道二次衬砌采用掺外加剂的防水混凝土,抗渗等级不低于 P8。

9)DK213+935～DK213+990、DK 214+730～DK214+860、DK218+771 ～ DK218+821、DK222+740～DK222+810、DK225+8～DK225+73段Ⅴ级围岩断层破碎带地表水及地下水较发育,设计采用 5 m超前预注浆堵水。

10)DK213+350～DK213+410、DK213+905～DK213+935、DK213+990 ～ DK214+20、DK218+509～ DK218+555、DK 219+360 ～ DK219+410、DK227+533～DK227+574段Ⅳ级围岩接触带地表水、地下水较发育,设计采用开挖后 3 m径向注浆。

图2 Ⅱ级围岩地段中心管沟示意(单位：cm)

图3 无缝地段防排水系统断面布置示意

图4 施工缝防水示意(单位：cm)

3 隧道防排水设计优化

防排水设计优化主要是根据隧道施工中遇到的各种情况,由设计院提出相应的对策,确保隧道防排水满足运营要求。

1)当隧道内有单个漏水点时应埋设硬塑料管引排至洞内侧沟。

2)全隧道侧沟、中心管沟、环纵向排水盲沟、连接侧沟与集水井的横向排水管必须保持疏通,站后施工单位在施工完毕时应及时清理建筑垃圾,做到“工完料清”,对隧道侧沟施工的薄弱质量通病(如施工缝、蜂窝、麻面等)要加强施工质量控制,保持隧道排水通畅。

3)设计中隧道无砟轨道道床板与中心明沟之间两侧各 90 cm宽地段设置有 2%横坡,在施工过程中严格控制,必要时开槽引排,禁止无砟轨道底板积水现象发生。

4)开通后,建立定期排水系统维修养护机制。

5)对于地下水出露较大的地段,为确保仰拱及底板结构安全,结合工程实际按照“释压排水”的原则进行处理。

①在隧道地下出露水量较大的地段,所有Ⅱ级围岩底板地下出露水地段隧道中心管沟检查井在找平层下(即检查井盖板面下约 40 cm)向四周钻设引水孔,横向引水孔应穿透检查井侧墙深入围岩中,纵向应穿透检查井侧墙深入至中心管沟两侧碎卵石滤层中,检查井纵、横向两端各布设两孔,横向布孔不得破坏隧道侧沟至检查井的排水管。引水孔孔径为 φ50 mm,插入 φ50 mm壁厚 3.5mm钢花管,见图 5。

②在隧道地下出露水量较大地段,沿隧道中线排水槽布设引水孔,引水孔孔径为 φ42 mm,引水孔纵向间距 1.0m,引水孔由隧道中线向横向两侧的外倾角为 40°,深入围岩中不小于 50 cm,引水孔中插入 φ42 mm壁厚 3.5mm钢花管,将地下水引排至中心管沟或中心排水槽,纵向引水孔间距可根据现场具体情况和引水效果进行适当调整,见图 6。

③在隧道地下出露水量较大的地段,所有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩底板地下出露水地段在中心管沟检查井无砟轨道垫层 C30混凝土底高程处向下钻设引水孔,引水孔深入围岩中不小于 50 cm,插入 φ50 mm壁厚 3.5 mm的钢花管。

图5 有仰拱衬砌段集水井引水孔布置(单位：cm)

图6 隧道无砟轨道底板地下出露水处理示意(单位：cm)

4 建议

1)隧道无砟轨道道床板与中心明沟之间两侧各90 cm宽地段设置有 2%横坡,必要时开槽引排,禁止无砟轨道底板积水现象发生。

2)在后续铁路无砟轨道隧道设计时,适当加密隧道底部排水措施,如适度扩大中心管沟周围的反滤层,保证排水效果。

3)在后续铁路无砟轨道设计时,无砟轨道底板与隧道底板间采用界面剂进行防水。

4)如遇到局部地下出露水量较大时,可借鉴武广铁路隧道地下出露水治理的成功经验,在侧沟钻垂直孔释压排水。

5)全隧道侧沟、中心管沟、环纵向排水盲沟、连接侧沟与集水井的横向排水管必须保持疏通,站后施工单位在施工完毕时应及时清理建筑垃圾,做到“工完料清”,对隧道侧沟施工的薄弱质量通病(如施工缝、蜂窝、麻面等)要加强施工质量控制,保持隧道排水通畅。

6)开通后,建立定期排水系统维修养护机制,及时进行养护维修。

[1]张民庆,孙国庆,彭峰.圆梁山隧道高压富水区径向注浆技术研究及应用[J].隧道建设,2004(05)：21-27.

[2]王汝澄.铁路隧道防排水有关问题的探讨[J].隧道建设,1994(02)：5-9.

[3]刘文武,史焕祥.铁路隧道防排水工程的质量控制[J].铁道建筑,2004(08)：48-49.

U453.6

B

1003-1995(2010)03-0037-03

2009-12-15;

2010-01-20

喻天金(1964— ),男,武汉市人,高级工程师。

(责任审编 王 红)