浅析喀斯特地貌地质条件下隧道初支渗水的处治--中国期刊网

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浅析喀斯特地貌地质条件下隧道初支渗水的处治

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：付忠锋

[导读] 摘要：随着城市地铁施工的开展，越来越多的城市开始修建地铁。

        中冶（贵州）建设投资发展有限公司贵州省贵阳市 550000
        摘要：随着城市地铁施工的开展，越来越多的城市开始修建地铁。地铁隐藏在地下的特点一旦受到渗漏水的侵害，将会对地铁的运营造成极大的安全隐患，初支的渗水治理为防水及二衬施工提供一个良好的工作条件，本文通过对喀斯特地貌地质条件下不同岩性的初支渗漏水的初支进行分析，供类似工程借鉴。
        关键词：城市地铁；喀斯特；初支渗漏水；处治
        1、工程概况
        贵阳轨道交通1号线第四工作段，主要包括雅关站至蛮坡站区间隧道贯通点（YDK18+000）～蛮坡站区间、蛮坡站、蛮坡站～安云路站区间、安云路站、安云路站～北京路站区间（YDK21+871.32）。
        雅～蛮区间暗挖，在本工作段范围长度1249m，隧道埋深为40～250m；蛮～安区间全长1848m，隧道埋深为38～159m；安云路站～北京路站暗挖区间隧道，全长388m，隧道埋深为6～12.5m；蛮坡站暗挖站台隧道全长166m，隧道埋深为32～85m；安云路站暗挖段全长116m，隧道埋深为10～20m。
        2、工程地质
        贵阳市地质属于典型的喀斯特地貌地质，轨道交通1号线地质复杂多变、隧道埋深起伏大，地下水位位于隧道上方，隧道开挖揭露的岩溶、裂隙水发育强烈，通过对本工作段所施工范围内地质的汇总，主要地质有：中～强风化的白云岩、泥（质）灰岩、石灰岩、泥页岩、可（硬）塑红粘土等，其特性表如下：
        不同岩层特性及分布范围

        3、隧道初期支护渗水的危害
        3.1、对工程的危害
        初支渗水对于工程来说，初支渗水会对初支背后岩体造成持续冲刷，导致初支背后出现空洞、甚至垮塌；对于二次衬砌来说，如不处理会导致二次衬砌出现渗漏水、衬砌开裂，在寒冷地区还会导致二次衬砌混凝土的脱落，对施工和后期运营威胁极大。
        3.2、对环境的破坏
        初支渗水会破坏工程周边的生态环境，由于水的不可压缩性，甚至可能因为水的流失导致山体失稳、地面塌陷，给周边环境造成破坏。
        4、渗漏水的分类
        4.1、渗漏水的分类
        初支渗漏水的处治，首先需要明确渗漏水的特征，然后依据其特征进行堵水方式的选择。在进行初支注浆堵水前，要先对渗漏水的形式进行研究，根据1号线第四工作段的研究汇总，不同的岩层可发育成的渗漏水主要有：水囊型渗漏水、岩溶管道渗漏水、发散型裂隙渗漏水、汇集型裂隙渗漏水、岩层交界带渗漏水[1]。
        水囊型渗漏水：一般属于季节性或有补给源，通过冲刷形成的水囊，多见于白云岩、石灰岩、灰岩；
        岩溶管道渗漏水：一般补给源水量充足，依靠持续冲刷将裂隙扩大成管道，多见于白云岩、石灰岩、灰岩；
        发散型（汇集型）裂隙渗漏水：由于岩层的不同或裂隙发育程度的不同，导致在接近隧道附近时，裂隙水呈发散型（汇集型），渗水点分布范围较大（集中），多见于泥（质）灰岩、泥页岩；
        岩层交界带渗漏水：不同岩层交叉、互层，导致某一段落的隧道渗漏水状况不一。
        不同的渗漏水成因不同，要根据水的成因选择合适的处理方法，因此，在注浆处理前，探明渗水形式十分重要。
        4.2、渗漏水形式的查探
        地质雷达扫描：将扫描设备在渗水部位扫过，对成像结果进行分析，主要用于探测是否为水囊型渗水。
        钻孔探测：在渗水部位及周边打设不同角度的钻孔，依据钻孔的出水量进行判断，若新钻孔排出的水将原渗水点的水分担，说明为岩溶管道或汇集型裂隙渗漏水，反之为发散型裂隙渗漏水。对于岩溶管道渗漏水和汇集型裂隙渗漏水的区分在于多打设几个不同角度孔，若随着打孔数量的增多，渗水量持续减少，说明为汇集型裂隙渗漏水，若随着打孔水量的增多，渗水量或减少或不变时，说明为岩溶管道渗漏水[2]。
        对于岩层交界带渗漏水的判断，一是根据开挖期间围岩变化进行判断；二是根据渗漏水情况进行判断，若现场揭露的渗漏水呈条形分布时，岩层交界带渗漏水的可能性极大。
        5、注浆方式的选择
        依据初支渗漏水情况的不同，采取不同的注浆处理方式。
        5.1、先排后堵法
        先排后堵法主要针对于水囊型的渗漏水。
        注浆前，先沿渗水点部位打设1个或多个出水孔，将水囊内的水进行引排大部分水体后，进行注浆堵水[3]。若水囊有持续补给源的，应增加泄水孔的水量，然后进行注浆封堵，使其转变为岩溶管道渗漏水或裂隙渗漏水，避免水囊存水较多，影响注浆效果，若水囊体积较大时，可考虑采用回填混凝土或吹砂后注浆的方式进行处理。此类注浆易采用水：水泥=1：0.5～1：1的浆液进行。
        5.2、速凝堵水法
        速凝堵水法主要针对小直径岩溶管道类渗漏水，由于岩溶管道渗漏水的特点是持续性强、水流量较大，利用浆液凝结速度快的特点，利用水泥浆结石率高、结石速度快的特点对岩溶管道进行封堵。

        5.3、替代堵水法
        主要针对直径较大的岩溶管道类渗漏水。当岩溶管道直径较大时，可对岩溶管道进行分流--即钻设多个直径小的管道来代替大的岩溶管道，然后对大直径岩溶管道采用泵送混凝土或吹砂注浆的方式进行封堵，然后对打设的管道进行注浆处理。

        5.4、围圈堵水法
        主要针对发散型裂隙渗漏水。将渗漏水范围自外向内进行注浆堵水处理，将渗漏水进行集中处理。

        5.5、扩散堵水法
        主要针对汇集型渗漏水的处理。将渗水部位直接打设注浆管进行注浆堵水，一般注浆完成后会在周边附近出现新的渗漏水点，然后在对新的渗漏水点进行注浆处理，直至周边不再有新的渗漏水点产生。
        5.5、截断堵水法
        主要针对岩层交界带渗漏水。由于岩层交界带两端渗漏水状况不一，截断堵水就是在岩层交界带注浆进行加强，使其注浆参数与渗漏水严重的岩层一致。

        6、浆液的选择
        一般来说，纯水泥浆能够堵漏住的渗水，堵漏效果较好、持续时间较长，而添加外加剂的水泥浆堵住的渗漏水易出现反复，因此在选择浆液时要特别注意。
        针对不同水流量选用不同配合比浆液，经试验所得数据如下表：
        不同水流量、不同浆液配比效果统计表

        通过上表可以看出，浆液配比与渗漏水流量有直接关系，渗漏水能够起到稀释浆液的作用，能够影响浆液的扩散，浓度较高的浆液在渗漏水较小时，易将注浆管堵塞而不能扩散出去，达不到很好的效果，而渗漏水流量较大时，单靠水泥浆液已经不能满足注浆效果。水玻璃的掺量直接影响浆液的凝固速度，只有当渗水量较大时添加效果较好。
        通过现场实际试验得出结论：
        当渗漏水水流量＞5000L/min时，注浆浆液采用水灰比为1：1～1.5：1（质量比）、水玻璃掺量为水泥浆与水玻璃比为1：0.5（体积比）的注浆效果较好，再增大水玻璃的掺量效果不是很明显。经现场实际试验，当水泥浆的水灰比为1：1时，注浆效果最佳；
        当渗漏水流量介于1000～5000L/min时，采用水灰比为1：0.5～1：1（质量比）的纯水泥浆注浆效果较好，但偶尔出现堵管，经现场实际调整，当水泥浆的水灰比调整至1：0.8（质量比）左右时，注浆效果最佳且不易堵管；
        当渗漏水流量＜1000L/min时，采用水灰比1：1～1.5：1（质量比）的纯水泥浆液注浆效果较好，经现场实际试验，当水泥浆的水灰比为1.05：1（质量比）时，注浆效果最佳。
        7、结束语
        由于卡斯特地貌条件下本文对初支渗漏水进行分类研究、如何选择最佳注浆堵水方式、建议的确定最优浆液配比进行施工经验的总结，为以后的类似处理提供参考。
        参考文献：
        [1]隧道渗水处理采用的施工技术[J].柴应诏，李睿鑫.四川水力发电.2019（S1）
        [2]公路隧道渗水原因分析及处治技术[J].杨锦峰.公路交通科技（应用技术版）.2018（12）
        [3]隧道初期支护渗水衬砌防排水处理[J].张勇.科技创新导报.2010（01）