合武鐵路大別山隧道防排水施工設(shè)計(jì)優(yōu)化

喻天金,唐 可,焦 蒼

(滬漢蓉鐵路湖北有限責(zé)任公司,武漢 430071)

合武鐵路大別山隧道防排水施工設(shè)計(jì)優(yōu)化

喻天金,唐 可,焦 蒼

(滬漢蓉鐵路湖北有限責(zé)任公司,武漢 430071)

大別山隧道為合武鐵路最長(zhǎng)的隧道,在隧道施工設(shè)計(jì)中綜合采用了各種防排水措施。詳細(xì)介紹隧道內(nèi)無(wú)砟軌道道床底板排水施工設(shè)計(jì),建議適當(dāng)強(qiáng)化隧道底部排水措施,無(wú)砟軌道底板與隧道底板間采用界面劑進(jìn)行防水,為類(lèi)似工程提供參考。

大別山隧道 防排水 施工設(shè)計(jì)

1 工程概況

新建合肥至武漢鐵路大別山隧道地處大別山腹地的湖北省麻城市境內(nèi),穿越大別山山脈孟匠巖主峰,進(jìn)口位于木子店鎮(zhèn)洗馬河村丁家溝,出口位于三河口鎮(zhèn)碧綠河程鵬畈村。進(jìn)口里程 DK212+426,出口里程DK225+682,隧道全長(zhǎng)13 256m,大別山隧道是合武線最長(zhǎng)的隧道,縱斷面如圖 1所示。

圖1 大別山隧道縱向布置示意

隧道內(nèi)設(shè)人字坡,采用無(wú)砟軌道整體道床,為單洞雙線電氣化客貨共線鐵路隧道。線間距為 4.6 m,隧道內(nèi)軌頂面以上有效面積為 92m2。

隧道設(shè)無(wú)軌運(yùn)輸斜井兩座,一號(hào)斜井位于隧道右側(cè),與線路小里程方向平面交角為 38°,綜合坡度為9.19%,斜長(zhǎng) 646.88 m。二號(hào)斜井位于隧道右側(cè),與隧道中線正交,綜合坡度為 8.2%,斜長(zhǎng)1 076.87m。

隧道位處剝蝕中低山區(qū),最大埋深約 530 m。隧道出露地層主要有下元古界大別山群片麻巖組合和K1白堊系花崗巖系列及少量第四系坡洪積層。隧道洞身范圍內(nèi)發(fā)育有 2處接觸帶、3處斷層、5處節(jié)理密集帶,斷層和接觸帶處地表均表現(xiàn)為峽谷或沖溝,其中出露于 DK214+770處的Fd3桃李沖-張廣河斷層預(yù)測(cè)隧道開(kāi)挖時(shí)最大地下出露水量為3 000 m3/d。

2 隧道防排水設(shè)計(jì)

2.1 防排水原則

隧道采取“防、排、截、堵相結(jié)合,因地制宜,綜合治理”的原則;在地下水與地表水聯(lián)系密切且對(duì)水環(huán)境有嚴(yán)格要求地段,采取“以堵為主,限量排放”的原則。

2.2 防排水設(shè)計(jì)

1)隧道內(nèi)設(shè)雙側(cè)高式水溝及中心水溝,兩側(cè)墻下部設(shè)泄水孔排水。側(cè)溝主要用于匯集和排除地下水,并將地下水引入中心管溝,同時(shí)起到沉淀的作用。中心管溝主要用于排水,同時(shí)匯集道床頂部積水,疏干底板下積水,見(jiàn)圖 2。

2)全隧道初期支護(hù)與二次襯砌之間拱墻鋪設(shè)EVA防水卷材加土工布防水,防水卷材厚度≥1.2 mm,土工布質(zhì)量≥300 g/m2。

3)全隧道防水卷材背后設(shè)置 φ50mm環(huán)向排水盲溝,縱向間距 8 m/環(huán),防水卷材下端泄水孔高程處設(shè)置 φ80 mm縱向排水盲溝。縱向盲溝 8～10 m一段,縱向盲溝兩端及環(huán)向盲溝下端采用圓彎接入隧道側(cè)溝 ,見(jiàn)圖 3。

4)全隧道縱向施工縫采用涂界面劑防水,拱、墻環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式止水帶(縱向間距 8 m/環(huán))防水和 φ50mm波紋管外包土工布排水;仰拱環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式止水帶防水;變形縫處設(shè)置橡膠止水帶及聚硫密封膠防水,并設(shè)置排水暗槽排水,見(jiàn)圖 4。

5)當(dāng)隧道內(nèi)有單個(gè)漏水點(diǎn)時(shí)應(yīng)埋設(shè)硬塑料管引排至洞內(nèi)側(cè)溝。

6)初期支護(hù)后有大面積滲漏水或大股地下出露水時(shí),采用圍巖注漿。

7)在開(kāi)挖過(guò)程中,如發(fā)現(xiàn)底部有集中地下水出現(xiàn),需埋設(shè)盲溝排水,盲溝采用外徑 89 mm,壁厚 3.5 mm的鋼花管內(nèi)襯 φ80mm的塑料透水管組成,引排至隧道中心管溝。

8)隧道二次襯砌采用摻外加劑的防水混凝土,抗?jié)B等級(jí)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級(jí)圍巖斷層破碎帶地表水及地下水較發(fā)育,設(shè)計(jì)采用 5 m超前預(yù)注漿堵水。

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級(jí)圍巖接觸帶地表水、地下水較發(fā)育,設(shè)計(jì)采用開(kāi)挖后 3 m徑向注漿。

圖2 Ⅱ級(jí)圍巖地段中心管溝示意(單位：cm)

圖3 無(wú)縫地段防排水系統(tǒng)斷面布置示意

圖4 施工縫防水示意(單位：cm)

3 隧道防排水設(shè)計(jì)優(yōu)化

防排水設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是根據(jù)隧道施工中遇到的各種情況,由設(shè)計(jì)院提出相應(yīng)的對(duì)策,確保隧道防排水滿足運(yùn)營(yíng)要求。

1)當(dāng)隧道內(nèi)有單個(gè)漏水點(diǎn)時(shí)應(yīng)埋設(shè)硬塑料管引排至洞內(nèi)側(cè)溝。

2)全隧道側(cè)溝、中心管溝、環(huán)縱向排水盲溝、連接側(cè)溝與集水井的橫向排水管必須保持疏通,站后施工單位在施工完畢時(shí)應(yīng)及時(shí)清理建筑垃圾,做到“工完料清”,對(duì)隧道側(cè)溝施工的薄弱質(zhì)量通病(如施工縫、蜂窩、麻面等)要加強(qiáng)施工質(zhì)量控制,保持隧道排水通暢。

3)設(shè)計(jì)中隧道無(wú)砟軌道道床板與中心明溝之間兩側(cè)各 90 cm寬地段設(shè)置有 2%橫坡,在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制,必要時(shí)開(kāi)槽引排,禁止無(wú)砟軌道底板積水現(xiàn)象發(fā)生。

4)開(kāi)通后,建立定期排水系統(tǒng)維修養(yǎng)護(hù)機(jī)制。

5)對(duì)于地下水出露較大的地段,為確保仰拱及底板結(jié)構(gòu)安全,結(jié)合工程實(shí)際按照“釋壓排水”的原則進(jìn)行處理。

①在隧道地下出露水量較大的地段,所有Ⅱ級(jí)圍巖底板地下出露水地段隧道中心管溝檢查井在找平層下(即檢查井蓋板面下約 40 cm)向四周鉆設(shè)引水孔,橫向引水孔應(yīng)穿透檢查井側(cè)墻深入圍巖中,縱向應(yīng)穿透檢查井側(cè)墻深入至中心管溝兩側(cè)碎卵石濾層中,檢查井縱、橫向兩端各布設(shè)兩孔,橫向布孔不得破壞隧道側(cè)溝至檢查井的排水管。引水孔孔徑為 φ50 mm,插入 φ50 mm壁厚 3.5mm鋼花管,見(jiàn)圖 5。

②在隧道地下出露水量較大地段,沿隧道中線排水槽布設(shè)引水孔,引水孔孔徑為 φ42 mm,引水孔縱向間距 1.0m,引水孔由隧道中線向橫向兩側(cè)的外傾角為 40°,深入圍巖中不小于 50 cm,引水孔中插入 φ42 mm壁厚 3.5mm鋼花管,將地下水引排至中心管溝或中心排水槽,縱向引水孔間距可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況和引水效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,見(jiàn)圖 6。

③在隧道地下出露水量較大的地段,所有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖底板地下出露水地段在中心管溝檢查井無(wú)砟軌道墊層 C30混凝土底高程處向下鉆設(shè)引水孔,引水孔深入圍巖中不小于 50 cm,插入 φ50 mm壁厚 3.5 mm的鋼花管。

圖5 有仰拱襯砌段集水井引水孔布置(單位：cm)

圖6 隧道無(wú)砟軌道底板地下出露水處理示意(單位：cm)

4 建議

1)隧道無(wú)砟軌道道床板與中心明溝之間兩側(cè)各90 cm寬地段設(shè)置有 2%橫坡,必要時(shí)開(kāi)槽引排,禁止無(wú)砟軌道底板積水現(xiàn)象發(fā)生。

2)在后續(xù)鐵路無(wú)砟軌道隧道設(shè)計(jì)時(shí),適當(dāng)加密隧道底部排水措施,如適度擴(kuò)大中心管溝周?chē)姆礊V層,保證排水效果。

3)在后續(xù)鐵路無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)時(shí),無(wú)砟軌道底板與隧道底板間采用界面劑進(jìn)行防水。

4)如遇到局部地下出露水量較大時(shí),可借鑒武廣鐵路隧道地下出露水治理的成功經(jīng)驗(yàn),在側(cè)溝鉆垂直孔釋壓排水。

5)全隧道側(cè)溝、中心管溝、環(huán)縱向排水盲溝、連接側(cè)溝與集水井的橫向排水管必須保持疏通,站后施工單位在施工完畢時(shí)應(yīng)及時(shí)清理建筑垃圾,做到“工完料清”,對(duì)隧道側(cè)溝施工的薄弱質(zhì)量通病(如施工縫、蜂窩、麻面等)要加強(qiáng)施工質(zhì)量控制,保持隧道排水通暢。

6)開(kāi)通后,建立定期排水系統(tǒng)維修養(yǎng)護(hù)機(jī)制,及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

[1]張民慶,孫國(guó)慶,彭峰.圓梁山隧道高壓富水區(qū)徑向注漿技術(shù)研究及應(yīng)用[J].隧道建設(shè),2004(05)：21-27.

[2]王汝澄.鐵路隧道防排水有關(guān)問(wèn)題的探討[J].隧道建設(shè),1994(02)：5-9.

[3]劉文武,史煥祥.鐵路隧道防排水工程的質(zhì)量控制[J].鐵道建筑,2004(08)：48-49.

U453.6

B

1003-1995(2010)03-0037-03

2009-12-15;

2010-01-20

喻天金(1964— ),男,武漢市人,高級(jí)工程師。

(責(zé)任審編 王 紅)