富水粉细砂地层铁路隧道降水施工技术

唐国志

摘 要：隧道是在铁路建设过程中经常会遇到的建设工程，而在富水粉细砂地层的隧道施工中，由于开挖面经常出现涌水、涌泥、涌砂等现象，存在着塌方的风险，严重影响施工安全、进度、工期，在这种地质条件下做好降水成为工程施工的关键。

关键词：隧道；降水；富水粉细砂；CRD工法

前言

隧道是在铁路建设中经常遇到的建设工程，而在一些富水粉细砂地层开挖隧道，开挖面涌水涌泥涌砂等会破坏围岩的稳定性，这就需要做好地下水降水，文章将就如何做好铁路隧道的降水施工进行介绍。

1 富水粉细砂地层简介

在隧道施工中，富水粉细砂地层是一种施工难度较大的地层，这种地层围岩的成岩性较差，围岩在土质较为干燥时，土质的情况较为稳定，而当施工路段处于地下水较多的地段时，由于其长期受到地下水的浸泡侵蚀，再加上施工作业时会造成一些扰动，容易产生塌方的危险，同时由于地下水的原因会造成施工路段出现涌水、涌泥、涌砂的现象，对于在此地层上进行隧道施工造成了极大的困扰，而且在这种地质条件下，其他措施如管棚，注浆等，效果都不太理想，工法大都采用六部CRD法。

2 第三系富水粉细砂地层施工中需要注意的问题

在第三系富水粉细砂地层进行隧道施工时会面临着如下地层状况：富水粉细砂地层隧道施工的围岩质地较软，其所含有的土质多为泥质弱胶结整体的岩石性不高、渗透系数小、地下水的水位较高，土层中的含水率为4%-19%之间，含水率较高。由于此种土层的地质结构不均匀，造成土层中的地下水的渗透以孔隙渗水为主，使得整段的土层结构较为复杂。粉细砂岩中的土层结构、胶结以及土壤中的含水情况各部分各不相同，同时当进行铁路隧道施工时，由于受到地下水的渗透浸泡影响以及其他因素的影响，使得铁路隧道的开挖面的土壤的稳定性随着时间的持续而显著降低，极大的增大了铁路隧道的难度。同时在此种土层中进行施工时会面临着以下问题：（1）由于受到地下水的浸泡导致铁路隧道施工时的围岩出现一定程度的软化，从而造成铁路隧道在进行施工的过程中由于围岩层之间的粘性层层缺失而导致土层的粘性下降，从而造成在施工的过程中导管的上方以及拱脚背后出现脱空，从而造成铁路隧道的上断面出现沉降变形致使隧道变形以及拱架接腿等地方无法进行施工。（2）同时由于周边的地下水位过高，致使在进行铁路隧道施工的过程中会受到地下水的影响，在进行铁路隧道的施工的过程中，由于地下水的压力较大，容易形成水涌与砂涌的现象，同时水涌呈现的是喷射状的，不容易进行疏堵，渗水导致拱脚、基底受潮形成淤泥状，不利于施工机械的展开，同时由于受到地下水的浸泡导致土层松软，在进行铁路隧道施工的过程中在进行下台阶的挖掘作业时经常会出现大幅度的沉降，而平均沉降量通常会达到600mm以上，在进行底板的挖掘时会突然出现一定的收敛，而收敛量的收敛值最大可以达到300mm以上。（3）在进行铁路隧道的作业时经常会遇到水囊，水囊是指在地层中存在的积水区域，在进行铁路隧道的作用过程中遭遇到水囊而使得水囊中的水大量的涌出，从而造成突水涌砂，使得铁路隧道中的掌子面以及拱墙后方的初期支护松脱，使得围岩容易产生松动，容易因支护变形而导致的塌方。

3 粉细砂地层铁路隧道综合降水技术措施

由于富水粉细砂地层在受到地下水的侵袭下对铁路隧道施工造成了极大的困难，在隧道施工过程中需要做好降水作业，主要有超前水平真空降水、台阶轻型井点降水及深井降水相结合的综合降水技术措施。（如图所示）

3.1 超前水平真空降水施工工艺

在开挖轮廓线拱顶120度范围，施打一排超前水平降水管，外插角度6-10度，孔径Φ70，管子采用Φ32无缝钢管，环向间距0.75m。每排真空管采用Φ75主管连接，主管接入真空泵；支管包双层100目滤网；支管和主管间采用32mm钢丝软管连接，并在连接部位加设阀门，控制管井降水。主管与真空泵间采用Φ75钢丝软管连接。

3.2 真空轻型井点降水施工工艺

在真空轻型井点降水的施工过程中采用的复式真空泵与离心式水泵和水气分离器等的组成，同时根据降水位置的不同又可以将其分为台阶侧壁竖向降水和掌子面水平降水等。同时对于真空井点的降水系统是由点井、钢管连接管以及集水总管和一些抽水泵等组成，主管与支管采用的是不同直径的PVC管，插入土层的井点降水管使用双层的100目的过滤网进行包裹过滤，并将井点降水管与抽水的主管相连接，主管直接与真空泵向连接，而对于主管与支管之间则可以采用透明钢丝软管进行连接，并在各连接部分添加一定的阀门来对降水量进行一定的控制，在进行真空降水作业时需要保证真空负压控制在-0.06MPa以下从而确保抽水量。对于真空轻型井点的降水管的埋设需要在降水支管的下端钻孔，孔呈梅花狀，并在抽水管的顶端包裹过滤网进行一定的过滤避免杂质进入到真空泵中造成泵的卡死，同时在降水管的固定上采用的是在降水管与所钻孔的孔壁之间使用干净的粗砂进行填充，而后将钻孔的孔口封紧。完成了对于真空轻型井点降水的管线的布设后，在进行铁路隧道的降水系统运行之前首先需要进行试运行，确保管线的连接处无漏水、漏气等现象，如果在试运行时发现泄漏现象应当及时予以解决。同时对于抽水设备的供电需要具备备用线路，避免当主线路供电出现问题时影响降水作业，由于此种方法主要依靠的是真空来实现降水的，因此，在进行隧道的降水作业时需要定时对排水管线的真空度进行一定的测量，如果发现出现问题需要及时予以处理。

3.3 深井降水的施工工艺

相较于真空轻型井点降水，深井降水管的井深要深的多，将降水管布设于斜井两侧边墙部位，且各降水管的间距为10米，降水管在两侧呈梅花形进行布设。对于降水管的挖掘使用正循环的工程钻机来进行钻孔，并使用泥浆护壁成孔。完成了降水施工的管线布设后，需要进行降水作业，在每座管井处使用一台潜水泵与一台真空泵以及两座降水管井，所使用的潜水泵的排水量需要大于单座井的出水量，由于使用的真空负压的方式来进行抽水，对于管路中的真空度需要控制在-0.06MPa以下，在进行降水作业时需要将两台泵同时开启，且在进行铁路隧道的施工前需要保证抽水2天以上，铁路隧道的降水施工需要沿着铁路的施工线路进行，并在施工完一座抽水井的基础上立即投入抽水泵进行抽水，保障隧道的正常施工。

4 结束语

在一些地下水较为丰富的路段进行铁路隧道的施工时，需要采用降水的方式来将地下水位进行降低，避免其渗入到施工路段从而形成涌水、涌泥、涌砂等影响铁路隧道的施工的现象发生。这种降水施工技术在实践中经济可行，操作方便，并取得了明显的效果，值得推广。

参考文献

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