公路隧道施工渗水问题及防治技术要点研究

陈锐刚

摘 要：文章结合（G69）银百高速甜水堡至庆城段湿陷性黄土隧道群工程施工过程中出现渗流的情形，从施工机械设备和施工方案选择、施工工艺、围岩监控量测等方面具体分析隧道施工渗水综合防治策略，旨在能够更好地促进隧道工程施工建设发展。

关键词：湿陷性黄土隧道工程；渗水问题；防治技术

中图分类号：U459.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0107-02

黄土是我国西北部分地区的一种特殊土壤，新黄土大多具有湿陷性的特点。在湿陷性黄土地区修建隧道具备以下两个特点：第一，需要对湿陷性黄土地基进行处理。第二，黄土隧道在开挖和施工之后拱顶沉降较大，由此会导致隧道结构失去稳定。在这样情况下，为了能够确保隧道工程顺利完成，需要结合黄土隧道地区的实际地质情况来选择适宜的隧道开挖方式，减少隧道拱顶沉降的发生，在一定程度上减少隧道围岩变形，从而确保黄土隧道施工顺利进行。

1 湿陷性黄土隧道工程特点和技术发展现状

1.1 工程特点

湿陷性黄土隧道工程特点具体表现在以下几个方面：第一，黄土隧道成洞开挖操作过程在本质上是围岩土体的卸荷过程，具体表现为围岩土地呈现出竖向的发展特点，在其侧面压力减小的同时剪力压力会增大，相应的隧道地基总体压缩应力减少。第二，黄土隧道出口和进口一般会穿越具有一定倾斜程度的黄土边坡，在这个边坡上很容易受到降雨的冲击，进而导致黄土地基出现浸水的问题。第三，湿陷性黄土隧道工程的成洞方法暗挖法和盾构法，如果开挖洞口较小，那么将不利于隧道底部湿陷性黄土的加固操作。第四，受黄土土层自身特点的影响，隧道在开挖的过程中会导致拱顶发生松动，由此引发土层开裂的问题。

1.2 湿陷性黄土隧道工程施工技术现状

在社会经济和科技的发展支持下，我国黄土地区逐渐建设了很多黄土隧道，在一般情况下，黄土地层从上到下分别是湿陷性黄土、非湿陷性黄土和基层岩。我国早期湿陷性黄土隧道工程施工方法比较单一，且在具体施工中还会涉及到人工施工的问题，稍有不慎就会引发一系列隧道塌陷事故。

2 郭阴山1#隧道工程概述

银川——百色高速公路（G69）甜水堡至庆城至永和段，K88+400-K93+900，线路总长度5.5KM，项目沿线湿陷性黄土较多，具体有以下几种形式：第四系全新统湿陷性黄土（Q4al），属冲积成因，局部为冲洪积成因，主要分布在现代河流Ⅰ级阶地、河漫滩部位，湿陷性黄土厚度一般小于10m；第四系上更新统湿陷性黄土（Q3al），属冲积成因，沿河谷分布，形成两岸Ⅱ级低阶地的主体，湿陷性黄土厚度一般10～30m；第四系上更新统湿陷性黄土（Q3eol），属风积成因，为马兰黄土，主要分布在塬坡表部及其过渡地带部位，湿陷性黄土厚度一般20～40m之间。另外，速调如果在垂直节理裂缝位置上发育，很容易出现塌陷的问题，围岩总体性能不稳定，洞身基础不牢固，在施工中很容易出现湿陷的问题。

3 湿陷性黄土隧道工程防渗水施工方案的制定

第一，了解黄土的特点。在湿陷性黄土隧道工程施工之前，需要相关人员了解黄土的特点，即黄土呈现黄红色，空隙较多，颗粒基本松散，颗粒含量较高。由于黄土的特点，在浸水的情况下具有一定的强度和抗压缩性的特点，一旦失去支撑，土地将会快速被瓦解。结合黄土的这种特点，在湿陷性黄土隧道工程施工建设中首先需要做好排水工作，通过排水将黄土的含水量减少。第二，TGP206预报技术的应用。在湿陷性黄土隧道工程施工之前，相关人员应用TGP206预报技术，在充分发挥加深炮孔探测和地质素描结合作用的基础上，从多个角度构建了完整的施工地区地质超前预报体系，为整个工程施工建设管理提供了重要组织支持。第三，施工方案的确定。在湿陷性黄土隧道工程施工中严格遵循先探测、管超前、严格防控渗水、加强支护处理、多次勘测测量、趁早衬砌施工的原则开展施工。（1）进行洞口防护加固处理。在湿陷性黄土隧道工程施工过程中需要做好排水工作，永久边坡需要应用拱形骨架进行防护处理。（2）洞身施工。湿陷性黄土隧道工程隧道开挖采用三台阶七步法，第四，Ⅳ、Ⅴ级围岩采用挖掘机直接开挖操作，通过机器开挖在最大限度上减少施工队周边围岩的破坏。湿陷性黄土隧道工程施工工序如图1所示。第四，防渗水施工准备。在防渗水施工操作之前需要实现对超声波电磁焊设备的合理使用，特别是要加强对电磁焊的合理使用。在湿陷性黄土隧道工程防渗水施工中，通过应用电磁焊减少人为原因对防水板的破损。在准备好器械之后进行施工现场的准备，具体操作如下：工作台车准备就位；检查铺设面的光滑度和平整度，严格按照规范施工；对初期支护外露的锚杆和尖锐物，需要施工人员应用水泥砂浆进行抹平处理；清理施工现场；检查防水材料的质量是否符合施工质量标准。

4 濕陷性黄土隧道防渗水工程施工工艺

4.1 洞口段施工

隧道洞口段的支护、衬砌结构在施工操作的过程中往往会受到横纵两个方面的荷载影响，同时还会在不同程度上承担山体的纵向压力。在三面受力的情况下，湿陷性黄土公路隧道的结构安全难以有效保证，湿陷性黄土公路隧道的地层围岩比较软弱，穿越的地层是第四系全新统黄土状土、第四系列更新统新黄土、第四系更细统老黄土。土质虽然均匀，但是总体结构十分疏松，层位复杂。在夏季施工的时候，湿陷性黄土公路隧道会出现渗水或者挂水的现象，加上地区气候的反复无常、降水较多，隧道洞室在开通之后仍然还会面临比较严重的渗水现象，严重影响了运输车辆的行走。为此，结合工程施工的实际情况需要采取如下的进洞技术措施：第一，洞顶截、排水沟。调查洞顶水，了解水流的基本走向、流量等，结合实际情况科学设置排水沟，从而有效减少地表水的向下渗透。第二，加强量测工作。现场量测是工程施工的重要组成，不仅能够为工程施工提供重要指导，而且还能够通过检测更为全面的获取围岩动态和支护工作状态信息，为工程修正和初期支护提供重要支持。第三，明洞段的开挖施工。湿陷性黄土隧道防渗水工程施工任务繁重、工期紧张，因此，为了能够尽早进洞，在明洞段施工的时候施工人员可以应用迂回的施工技术，具体是在下行线的出口应用拉斜坡，并提前在明洞的范围内开挖出足够的施工作业空间。

4.2 洞口防护和超前支护

4.2.1 洞口防护

在开挖之前需要先完成公路隧道洞口的截水沟、洞口土方、边仰坡防护施工，并做好相应的边坡防护。在湿陷性黄土地区公路隧道洞口位置上利用混凝土导向墙或者钢架打造用于隧道施工的超前钢管。

4.2.2 超前支护

湿陷性黄土地区公路隧道洞口明挖端两端40m的范围内应用大管棚进行支护操作，并在长管棚子上设置导向墙，导向墙应用C20型号的混凝土。导向墙的內部还需要设置一个工字型钢架，钢架外面焊接导向管。

4.3 支护工序

第一，在湿陷性黄土公路隧道防渗水工程施工中为了能缩短围岩的暴露时间，在安装拱架前初喷3-5cm喷射混凝土对围岩进行封闭，以便在地下水没有渗透到围岩表面之前及时封闭围岩，有效防止围岩裂缝水渗出之后可能出现的一系列崩塌。第二，提升高钢架加工精准度，在施工操作的时候需要采用高强螺栓连接，通过节段拼装来节省操作时间，从而有效缩短洞内作业安装时间。第三，在支护操作中所有锚杆孔要应用煤电钻钻探成孔，在这个过程中要尽可能避免因为使用用水不恰当而对围岩带来的浸泡。

4.4 衬砌施工

第一，一次衬砌施工。伴随工程开挖的深入进行，在工程开挖一次之后衬砌一环。在实际施工中，衬砌一般会应用到工字钢拱架、小块钢模板。混凝土从隧洞的外部和拌合站配合拌和，之后应用混凝土罐车进行运输处理。第二，中心水沟、仰拱填充施工。在一次衬砌施工完成之后，相关人员需要做好仰拱的施工处理，使得衬砌施工尽快形成一个闭合环状。同时，中心水沟的开挖施工和仰拱开挖施工同步进行。第三，衬砌之后的透水盲管施工。湿陷性黄土隧道拱墙防水层和初期支护环设置50mm的软式透水管盲沟，墙体纵向还设置了80mm的软式透水管。结合实际设计情况，为了防止透水管渗漏影响整个工程衬砌的厚度，在喷射混凝土的时候需要在其中埋设一个100mm的钢管。第四，二次衬砌之后进行注浆操作。公路工程防渗漏工程在二次衬砌之后如果仍然存在渗漏水问题，需要相关人员进行二次衬砌操作，且二次注浆需要根据二次衬砌渗漏水的实际情况进行布置安排，在二次衬砌注浆操作的时候可以以电冲击的方式来击锤成孔。为了确保二次衬砌注浆效果，需要相关人员严格检查注浆材料，特别是要检查注浆材料的流动性、稳定性、快速凝结性等。

4.5 围岩监控量测

在湿陷性黄土施工中，由于黄土塑性变形较大，且变形周期长，因此，在工程施工中的监控量测将会变得十分重要。在开挖围岩操作之后要及时进行封闭处理，做好对围岩的监控量测。湿陷性黄土隧道防渗水工程施工中的量测项目在做好软弱围岩的处理之外还需要针对支护薄弱点进行更深入的布线控制。在黄土隧道中沿线路纵向需要平均每20m安排一个观测断面，在洞口及其浅埋地段则是需要适当的将量测断面进行加密处理。

5 结语

综上所述，在文章研究的湿陷性黄土隧道防渗水工程施工中，通过防渗漏施工之前的准备、初期支护、防水层设置、洞口防护和超前支架、防水板铺设、搭接焊缝质量的检查和防护、岩土洞过渡带的防渗漏设计、混凝土材料的防渗漏、柔性复合式防水层等方面的工艺，对湿陷性黄土地区公路隧道防渗漏施工工艺的优化策略，之后再由专门组织检查之后发现该工程没有再出现渗漏问题，可见文章所研究的施工工艺对湿陷性黄土地区公路隧道防渗漏工程起到了重要指导。

参考文献

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