王辰晨 張彥龍 林海山 張豹

摘要：文章針對中山頂隧道洞內(nèi)滲漏水及地表塌陷病害，結(jié)合中山頂隧道洞內(nèi)滲漏水調(diào)查及排水系統(tǒng)，分析地表范圍內(nèi)精細(xì)水文地質(zhì)并進行了水連通實驗，查明中山頂隧道滲漏水原因以及隧道地下水水力聯(lián)系，提出中山頂隧道滲漏水綜合防治建議。

關(guān)鍵詞：隧道;滲漏水;水連通實驗;綜合防治

文獻標(biāo)識碼：U457+.2-A-31-103-3

0 引言

高速公路隧道滲漏水病害是影響隧道結(jié)構(gòu)安全、行車安全最嚴(yán)重的威脅之一，巖溶發(fā)育多雨地區(qū)高速公路隧道滲漏水病害更加普遍。

廣樂南高速公路為廣州到樂昌高速公路南段，自廣樂高速公路開通以來，中山頂隧道出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，根據(jù)統(tǒng)計兩行車隧道共有滲漏水點74處，其中在北行K169+940～K170+040和南行K169+350～K169+530處尤為突出，對隧道內(nèi)行車安全造成了一定影響。

基于此，進行中山頂隧道滲漏水原因調(diào)查，提出針對性的滲漏水綜合防治措施。

1 工程概況

中山頂隧道地處廣東省英德市，距英德市市區(qū)約12 km，進口段位于橫石塘鎮(zhèn)新建村旁的山坳處，出口段位于英城鎮(zhèn)獨山村北側(cè)約800 m的武廣高速鐵路的棄土場內(nèi)，出口段距東側(cè)的武廣高速鐵路約550 m。

根據(jù)工程勘察資料顯示，隧道區(qū)為巖溶發(fā)育地區(qū)，山體表面可見多處巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶溝、石芽等巖溶現(xiàn)象。

隧道區(qū)域地下水主要為構(gòu)造裂隙水和碳酸鹽類巖溶水，存在幾處間歇性巖溶上升泉出露地表，最大泉流量為3 000 m3/d。

2 滲漏水調(diào)查及排水系統(tǒng)檢查

2.1 地表調(diào)查

為了更好地了解與分析地表水對隧道涌水量的影響，根據(jù)1∶1 000中山頂隧道水文地質(zhì)工程地質(zhì)平面圖，通過地表分水嶺進行分區(qū)，將隧道匯水區(qū)分為四個區(qū)。

通過隧道區(qū)地表調(diào)查得出地質(zhì)災(zāi)害主要問題表現(xiàn)為巖溶地面塌陷，調(diào)查結(jié)果共發(fā)現(xiàn)不同大小不同規(guī)模塌陷共計18處。

匯水區(qū)及塌陷分布如圖1所示。

2.2 洞內(nèi)調(diào)查

本次工作調(diào)查隧道洞身襯砌部分滲漏水病害以及隧道排水系統(tǒng)情況，具體調(diào)查結(jié)果如下：

（1）左線洞身襯砌（北行，樂昌方向）

隧道左線洞身襯砌共有滲漏水病害48處：浸滲痕跡36處，有明水流出12處，病害狀況值均為“1”。

（2）右線洞身襯砌（南行，廣州方向）

隧道右線洞身襯砌共有滲漏水病害34處：浸滲痕跡29處，有明水流出5處，病害狀況值均為“1”。

（3）隧道排水系統(tǒng)

隧道整體排水是往樂昌端排出，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查量測，樂昌端洞口排水溝寬約1.3 m，水深約8 cm，水流流速約1 m/s，隧道整體排水系統(tǒng)較通暢。

3.1 實驗方案

連通實驗屬于一種較為直接的研究地下水流動的技術(shù)，利用某種示蹤物質(zhì)在上游點的投放，并在下游點利用儀器進行監(jiān)測，來證明兩監(jiān)測點間是否有水力聯(lián)系。本次連通實驗共設(shè)置了兩個投放點和五個接收點，目的是為了驗證兩個投放點即落水洞處（TF01）、沼澤處（TF02）與另外五個接收點即隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）、涵洞處（JS03）、泉處（JS04）、隧道內(nèi)部處（JS05）之間的連通性與水力聯(lián)系。

第一天開始在隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）兩處布置監(jiān)測儀器進行背景值觀測;第二天上午11：20左右，分別在沼澤處（TF02）投放1 kg羅丹明，在落水洞處（TF01）投放1 kg熒光素鈉，在隧道左線北出口處（JS01）、隧道右線北出口處（JS02）、涵洞處（JS03）、泉處（JS04）、隧道內(nèi)部處（JS05）五個點進行取樣以及觀測。

3.2 監(jiān)測結(jié)果分析

本次示蹤實驗為便于檢測，選用熒光素鈉和羅丹明作為示蹤劑，監(jiān)測儀器為多功能野外在線地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測儀。實驗項目開展之前需要先在室內(nèi)制作熒光素鈉和羅丹明的標(biāo)準(zhǔn)曲線，熒光素鈉和羅丹明標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合度較好，在儀器量程范圍內(nèi)均能滿足本次實驗的精度要求，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖2所示。

在取樣過程中，始終未觀察到水體的顏色變化。圖3所示為五個接收點的熒光素鈉與羅丹明濃度隨監(jiān)測時間的變化曲線，其中，橫坐標(biāo)軸表示監(jiān)測的時間間隔，單位是h，縱坐標(biāo)軸表示監(jiān)測水樣中的示蹤劑濃度（羅丹明與熒光素鈉），單位是μg/L。其中，橫坐標(biāo)軸上的零刻度表示的是5月8日上午11：20，為投放示蹤劑的時刻，即零刻度之前表示監(jiān)測的是羅丹明與熒光素鈉的背景值濃度，零刻度以后表示投放后開始監(jiān)測的示蹤劑濃度。在監(jiān)測期間，5月7日14：00發(fā)生第一次降雨，日降雨量為10.5 mm，雨量等級屬于中雨;5月8日凌晨1：00發(fā)生第二次降雨，日降雨量為8.3 mm，雨量等級屬于小雨。

從圖3可知，在隧道左線北出口處（JS01），投放示蹤劑前后，羅丹明與熒光素鈉的濃度變化不大，投放后的濃度與背景值相差不大，可認(rèn)為未檢測到羅丹明與熒光素鈉;在右線北出口處（JS02），投放后的羅丹明有明顯增加，可認(rèn)為檢測到羅丹明;涵洞處（JS03）、泉處（JS04）的羅丹明與熒光素鈉濃度在投放前后變化也不大，可認(rèn)為未檢測到羅丹明與熒光素鈉;隧道內(nèi)部處（JS05）在投放后熒光素鈉濃度有明顯增加，羅丹明濃度則變化不大，可認(rèn)為檢測到熒光素鈉而未檢測到羅丹明。

3.3 實驗結(jié)果

通過地下水連通實驗，得到結(jié)果如圖4所示，并得出如下結(jié)論：

（1）在隧道內(nèi)（JS05）處檢測到了來自落水洞處（TF01）投放的熒光素鈉，說明隧道內(nèi)（JS05）與落水洞（TF01）處兩點間存在水力聯(lián)系。

（2）在右線北出口處（JS02）檢測到了來自沼澤處（TF02）的羅丹明，說明兩點存在水力聯(lián)系。

4 綜合防治建議

中山頂隧道位于巖溶較發(fā)育地區(qū)，地下水豐富，滲漏水病害頻發(fā)。隧道滲漏水嚴(yán)重的原因主要是由于地表存在塌陷，在降雨期間地表水匯入塌陷處，沒有得到有效引排，匯水通過地質(zhì)裂隙滲流到隧道內(nèi)部，造成隧道嚴(yán)重的滲漏水病害。針對隧道滲漏水處治，建議分為地表塌陷的處治以及洞內(nèi)引排水處治。

地表塌陷處治方式主要采取塌陷處充填夯實、修筑截排水溝的形式。洞內(nèi)邊墻滲漏水、施工縫滲漏水等采取的防治措施包括邊墻打泄水孔、施工縫引排等方式。

5 結(jié)語

高速公路隧道滲漏水病害是養(yǎng)護工作中重點關(guān)注的地方，結(jié)合隧道地表水文地質(zhì)調(diào)查與隧道洞內(nèi)滲漏水檢查初步分析隧道滲漏水原因，進一步通過水連通實驗驗證隧道地下水水力聯(lián)系，明確隧道滲漏水來源，并進行針對性防治處治。為同類工程的隧道滲漏水病害原因調(diào)查提供思路，為隧道滲漏水綜合防治處治及設(shè)計施工提供參考與借鑒。

參考文獻

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收稿日期：2021-03-18

作者簡介：

王辰晨（1993—），碩士，工程師，主要從事公路隧道試驗檢測、設(shè)計、咨詢等工作。