地下水對(duì)山嶺隧道施工的影響及防治措施研究

王兆明

（中交路橋華北工程有限公司，北京100100）

1 引言

山嶺隧道是地下建筑，所以該工程具備一定的隱蔽性，并且施工的過程及工序也相對(duì)較為復(fù)雜。地下水問題也是一直以來影響山嶺隧道施工的主要因素。因?yàn)榈叵滤a(chǎn)生的活動(dòng)及作用能夠在很大程度上改變隧道內(nèi)部的水環(huán)境，從而影響山嶺隧道的穩(wěn)定性。因此，就地下水對(duì)山嶺隧道施工所造成的影響及防治措施進(jìn)行分析有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 地下水對(duì)隧道工程的危害

地下水所產(chǎn)生的活動(dòng)及作用是非常關(guān)鍵的，絕大多數(shù)的隧道工程事故都是由地下水的作用所引發(fā)的。在施工期間，隧道在通過巖溶裂隙、斷層破碎帶時(shí)會(huì)與地表水或者地下水產(chǎn)生一定的水力聯(lián)系。而隧道在建設(shè)時(shí)需要穿過大型溶洞時(shí)，山嶺隧道會(huì)逐漸被分割成單獨(dú)的水力聯(lián)系單元，這樣能夠直接對(duì)隧道建筑的安全性、使用周期以及耐久性等造成影響。

3 地下水對(duì)隧道施工的影響

3.1 對(duì)山嶺隧道造成的直接影響

我國(guó)地勢(shì)多為險(xiǎn)峻復(fù)雜類型，導(dǎo)致山嶺隧道在施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)涌水冒泥的現(xiàn)象。在這樣的施工環(huán)境下，一旦發(fā)生地下水災(zāi)害，隧道建設(shè)將面臨停工，停工時(shí)間少則幾月，多則幾年，在很大程度上降低了隧道施工的效率和收益。在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，我國(guó)80%的山嶺隧道在施工過程中都會(huì)遇到地下水災(zāi)害[1]。由此可知，地下水對(duì)于山嶺隧道施工來說有著極為重要的作用。一般造成坍塌的原因有2 方面：一方面是圍巖存在易碎性；另一方面則是圍巖的應(yīng)力重分布或者爆破山體時(shí)產(chǎn)生的震感推動(dòng)了失穩(wěn)進(jìn)程，導(dǎo)致地下水發(fā)生了作用。

3.2 對(duì)山嶺隧道造成的間接影響

隧道中的地下水的長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)建筑體產(chǎn)生一定的腐蝕性，所以地下水的存在會(huì)在不同程度上對(duì)隧道造成腐蝕。其所具備的腐蝕作用是不容小覷的，能夠通過不斷地侵蝕導(dǎo)致地下水形成一定的侵蝕性，這種特性一旦與混凝土等成分相結(jié)合就會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，揮發(fā)出很多具備可溶性鹽以及膨化性鹽的物質(zhì)。長(zhǎng)期處于高滲透的環(huán)境之下，膨化性鹽會(huì)逐漸導(dǎo)致混凝土變得松弛，而可溶性鹽則會(huì)致使混凝土出現(xiàn)移動(dòng)變遷的現(xiàn)象，時(shí)間長(zhǎng)了就導(dǎo)致山嶺隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生崩塌，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)較大的坍塌事故。

3.3 分布規(guī)律對(duì)山嶺隧道造成的影響

氣候變化、巖性結(jié)構(gòu)、人類活動(dòng)以及地勢(shì)等因素都會(huì)對(duì)山嶺隧道中地下水的水位、質(zhì)量及噸數(shù)造成影響。儲(chǔ)水容量與蓄水結(jié)構(gòu)的好壞與山嶺隧道的巖性構(gòu)造方面有著直接的聯(lián)系。而當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境、地勢(shì)等因素能夠直接決定地下水的排泄以及補(bǔ)給徑流。這些因素之間密切聯(lián)系，促使地下水在山嶺隧道中形成了一定的分布規(guī)律。由于山嶺隧道的挖掘工程是集水通道形成的一個(gè)緩慢過程，這個(gè)過程破壞了原生態(tài)的地下水環(huán)境，地下水向人為的方向滲透，嚴(yán)重地?cái)_亂了自然規(guī)律。

4 山嶺隧道施工對(duì)地下水的防治措施

4.1 收集山嶺隧道施工資料

對(duì)目前現(xiàn)有的山嶺隧道施工資料以及隧道地勘探資料等進(jìn)行收集與整理，成立專門的資料收集小組，來對(duì)所有的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，從而與自身的工程項(xiàng)目特點(diǎn)相結(jié)合，展開合理的規(guī)劃與安排。大量的結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)表明，掌握數(shù)量構(gòu)造中所存在的規(guī)律特征能夠?qū)ψ罱K的結(jié)果造成影響。所以說，在施工開始之前收集大量有關(guān)于山嶺隧道的相關(guān)資料并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、地質(zhì)情況等進(jìn)行了解和掌握，與理論資料相融合，清楚地掌握和記憶施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌，這是修建山嶺隧道的基本前提，也是最為重要的一步。相關(guān)資料的收集能夠?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境的了解和分析提供充足的依據(jù)。

4.2 合理地選址

在修建山嶺隧道之前，選擇合適的地理位置至關(guān)重要。在選址過程中需要對(duì)所有的影響因素展開充分的考慮，特別是地下水所有可能造成的不利影響。在選址時(shí)，應(yīng)該盡量避免面積較大且易碎的區(qū)域、地形下具有暗河的區(qū)域以及巖溶發(fā)生較為頻繁的地質(zhì)區(qū)域。選擇山嶺隧道的修建位置時(shí)要對(duì)該地區(qū)的地下水展開充足的考慮。因?yàn)榈貙又械膸r性、地質(zhì)構(gòu)造、地勢(shì)地貌等都會(huì)對(duì)地下水造成一定的影響，并且地下水在形成期間所需的條件也略有不同。因此，在修建山嶺隧道之前需要大量地收集資料，并從中選擇出符合山嶺隧道修建條件的區(qū)域，從中選擇出合適的修建地址。

4.3 防治水層縫隙對(duì)山嶺隧道施工帶來的影響

4.3.1 孔隙水的防治措施

為了有效地緩解挖掘山嶺隧道過程中發(fā)生大量滲水現(xiàn)象，需要在隧道容易發(fā)生涌水的階段提前做好鉆孔測(cè)試，施工期間科學(xué)合理地應(yīng)用導(dǎo)管、比例運(yùn)算以及注漿材料等。在注漿完成第2 天需要檢查易滲漏處是否進(jìn)行了加厚處理。

4.3.2 裂隙水的防治措施

裂隙水會(huì)導(dǎo)致隧道在斷層破碎帶發(fā)生塌方。為了妥善解決這一問題，需要選擇合適的方法對(duì)坍塌部位的內(nèi)側(cè)展開加厚修補(bǔ)，以此來控制坍塌的范圍。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生坍塌的位置要進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)救，并對(duì)整個(gè)隧道的質(zhì)量情況進(jìn)行檢測(cè)。盡早發(fā)現(xiàn)問題盡快處理，避免造成更大的損失。

4.3.3 溶隙水的防治措施

在防治溶隙水期間，可以充分利用高新技術(shù)來對(duì)不良地質(zhì)和構(gòu)造等進(jìn)行推斷與掌握，這樣便于在施工之前準(zhǔn)備隧道施工所需要的支護(hù)材料以及災(zāi)害預(yù)防所需要的信息與資料，可以在第一時(shí)間尋找到問題的有效解決方式，避免出現(xiàn)停工現(xiàn)象，引發(fā)不必要的損失。

4.4 腐蝕性地下水的處理

在山嶺隧道施工期間需要制定好地下水的防腐措施，首先，需要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)腐蝕環(huán)境，并展開較為詳細(xì)的分析，以地下水對(duì)隧道的腐蝕性機(jī)理作為出發(fā)點(diǎn)，以改善隧道抗腐蝕性能和表面防腐處理為目標(biāo)，提出了以下幾項(xiàng)防治措施：（1）對(duì)地基展開有針對(duì)性的處理方式；（2）選擇適合山嶺隧道修建的水泥及骨料；（3）科學(xué)合理地設(shè)計(jì)混凝土配比；（4）在合理范圍內(nèi)使用外加劑；（5）施工期間做好隧道的表面隔離工作。如果地下水的腐蝕性較強(qiáng)時(shí)，則需要對(duì)基礎(chǔ)、樁基承臺(tái)等處進(jìn)行黏土回填，并進(jìn)行夯實(shí)。

5 結(jié)語

為了保證隧道施工的安全性及施工后的安全運(yùn)營(yíng)工作，需要做好山嶺隧道施工資料的收集工作，展開合理的選址并針對(duì)水層縫隙對(duì)山嶺隧道施工帶來的影響進(jìn)行分析，妥善處理好腐蝕性地下水的危害，確保山嶺隧道的施工可以順利完成。