鐵路隧道施工的“控製排水”原則
發布時間:2014-08-09
隨著國家對基礎建設的進一步加大投入,鐵路隧道工程得到了前所未有的發展。“多、長、大、深”,即數量多,長度大、大斷麵、大埋深,是今後隧道工程的發展趨勢。
然(ran)而(er),隨(sui)著(zhe)隧(sui)道(dao)工(gong)程(cheng)的(de)發(fa)展(zhan),與(yu)隧(sui)道(dao)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)相(xiang)應(ying)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)問(wen)題(ti)也(ye)逐(zhu)漸(jian)暴(bao)露(lu)出(chu)來(lai),並(bing)且(qie)也(ye)日(ri)益(yi)嚴(yan)重(zhong),比(bi)如(ru),與(yu)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)息(xi)息(xi)相(xiang)關(guan)的(de)地(di)下(xia)水(shui)問(wen)題(ti)越(yue)來(lai)越(yue)引(yin)起(qi)人(ren)們(men)的(de)關(guan)注(zhu)。一(yi)般(ban)而(er)言(yan),不(bu)論(lun)在(zai)施(shi)工(gong)中(zhong)還(hai)是(shi)在(zai)通(tong)車(che)後(hou),隧(sui)道(dao)結(jie)構(gou)時(shi)刻(ke)處(chu)於(yu)地(di)下(xia)水(shui)的(de)包(bao)圍(wei)之(zhi)中(zhong),1985年以前的有關規範、規gui則ze,幾ji乎hu都dou未wei把ba隧sui道dao工gong程cheng建jian設she與yu環huan境jing工gong程cheng作zuo為wei一yi個ge係xi統tong來lai考kao慮lv,沒mei有you關guan於yu隧sui道dao開kai挖wa及ji地di下xia水shui對dui生sheng態tai環huan境jing影ying響xiang評ping價jia的de專zhuan門men條tiao款kuan和he規gui定ding。在zai實shi際ji工gong程cheng中zhong,突tu出chu了le以yi排pai為wei主zhu,大da多duo數shu隧sui道dao工gong程cheng(特別是山嶺隧道),不論湧、
滲水的(de)補(bu)給(gei)來(lai)源(yuan)及(ji)水(shui)量(liang)大(da)小(xiao)與(yu)否(fou),施(shi)工(gong)中(zhong)多(duo)不(bu)作(zuo)預(yu)處(chu)理(li),因(yin)而(er)使(shi)隧(sui)道(dao)成(cheng)了(le)泄(xie)水(shui)洞(dong),吸(xi)取(qu)了(le)周(zhou)圍(wei)大(da)量(liang)的(de)地(di)下(xia)水(shui),造(zao)成(cheng)地(di)下(xia)水(shui)的(de)流(liu)失(shi),產(chan)生(sheng)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)環(huan)境(jing)問(wen)題(ti)。
1 “以排為主”的主要缺點
經驗證明,地下水處理“以排為主”,隧道施工過程中以及後來的隧道運營期,長期排放地下水,在隧道內存在不同程度的水害,且逐年發展,影響襯砌結構和行車安全;環境方麵造成工程地區含水層被疏幹,使生態環境惡化,主要表現為:地表和泉、井枯竭;生活,工農業用水缺乏,地表沉降、土壤沙化、水土流失等。嚴重影響了人民的生活和生產建設。
(1)地下水從隧道大量流失,圍岩中的地下水通道(岩層節埋裂隙或岩溶管道)中zhong的de充chong填tian物wu被bei水shui衝chong走zou,貫guan通tong性xing愈yu來lai愈yu好hao,致zhi使shi洞dong內nei流liu量liang不bu斷duan增zeng大da。貴gui昆kun線xian稞ke納na隧sui道dao通tong車che後hou湧yong水shui頻pin率lv逐zhu年nian提ti高gao,開kai始shi時shi數shu年nian一yi次ci,以yi後hou每mei年nian一yi次ci,近jin年nian來lai一yi年nian數shu次ci;剛剛修建的渝懷線武隆隧道,2002年湧水量最大為200×104m3/d,2003年湧水量猛增到780×104m3/d,為中國曆史上所罕見。
(2)隨著隧道內湧水量的增多,襯砌
滲漏變形、路麵翻漿冒泥、排水溝淤塞漫流等將逐年嚴重。大瑤山隧道建成後,1990年5月,一次湧水200m3,流沙埋沒軌道使行車中斷。在岩溶地區,岩溶管道湧水由於經常帶有大量泥沙,直接影響行車安全,為害特別嚴重。
(3)隧道地下水如果以排為主,施工中一般不再采取預
注漿等(deng)封(feng)堵(du)措(cuo)施(shi),則(ze)地(di)下(xia)水(shui)往(wang)往(wang)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)施(shi)工(gong)的(de)正(zheng)常(chang)進(jin)行(xing)。武(wu)隆(long)隧(sui)道(dao)曆(li)次(ci)特(te)大(da)湧(yong)水(shui)都(dou)造(zao)成(cheng)施(shi)工(gong)場(chang)地(di)嚴(yan)重(zhong)毀(hui)壞(huai),大(da)量(liang)機(ji)械(xie)設(she)備(bei)被(bei)埋(mai)在(zai)汙(wu)泥(ni)裏(li),隧(sui)道(dao)內(nei)泥(ni)沙(sha)堆(dui)積(ji)達(da)一(yi)米(mi)多(duo)厚(hou),影(ying)響(xiang)了(le)施(shi)工(gong)的(de)正(zheng)常(chang)進(jin)行(xing)。此(ci)外(wai),南(nan)嶺(ling)隧(sui)道(dao)(衡廣複線),梅花山隧道(貴昆線),平關隧道(盤西線)等,都曾因洞內大量湧水而使施工受到嚴重影響。
(4)dixiashuichangqiyousuidaodaliangpaizou,dixiashuiweijiangdi,shidongdingdibiaoshishuibingfashengchenjiangbianxingdezhuyaoyuanyin。lirujingtongxiantaoshansuidaoshigongzhongdedaliangyongshuishidibiao“四道溝”所有泉水幹枯,從而截斷了該溝下遊發電用的水源和農業用水,造成嚴重後果;武隆隧道預測最大湧水量達到1300×104m3/d,山頂不遠即為國家級風景區仙女山風景區,常年大量地下水的隨意排走必將會對仙女山的環境造成嚴重的影響。
“以排為主”對洞頂地表生態環境的破壞,將產生長期的不良影響,而這是我國當前法律所禁止的。《中華人民共和國環境法》和《中華人民共和國水資源保護法》的頒布,國家對新工程從立項到驗收,都要進行環境評定,法規規定,“開采礦藏或者興建地下工程,因疏幹排水導致地下水位下降、枯竭或者地麵塌陷,對其單位或個人的生活和生產造成損失的,采礦單位或者建設單位應當采取補救措施,賠償損失”(水法第二十六條)。並bing且qie隨sui著zhe人ren們men的de環huan保bao意yi識shi和he法fa製zhi觀guan念nian的de增zeng強qiang,聽ting任ren地di下xia水shui大da量liang流liu失shi的de現xian象xiang越yue來lai越yue行xing不bu通tong了le,因yin此ci,無wu限xian製zhi排pai水shui原yuan則ze不bu能neng適shi應ying我wo國guo經jing濟ji發fa展zhan和he社she會hui進jin步bu的de要yao求qiu。
2 “控製排水”原則的提出
隨著我國經濟建設的飛速發展和以往施工規範中“以排為主”造成日益嚴重的水資源流失和環境惡化問題,一種新的思想,即“控製排水”的思想應運而生。 2001年9月實施的新的《隧道設計規範》中規定:隧道防排水應采取“防、排、截、堵結合,因地製宜”的原則,所謂“控製排水”,即是在富水地區修築隧道時采取“以堵為主,限量排放”的方法,也稱為“大堵小排”,“大堵”是控製流量,“小排”是減小隧道襯砌壓力的主要手段。其核心是根據實際情況,按“以堵為主,防排結合”,排放流量根據施工的要求,水文地質情況等加以控製。
3 “控製排水”條件下鐵路隧道標準襯砌斷麵的受力分析
對於以往按“排水原則”laishejisuidao,chenqijiegoushouliheweiyanwendingxingyingxiangshifouxuyaokaolvwaishuihezaidezuoyongheruhekaolvwaishuihezaidengwenti,xianxingsuidaoguifanshangshangmeiyouzhefangmiandelilunheyijukeyong。youqiduiyufushuideduancengposuidaiheyanrongfayuqu,zhexiediquwangwangyeshizaochengdixiashuiliushidezuizhuyaodiqu,fushuideduancengposuidaiheyanrongfayuqukaiwahou,ruobucaiqucuoshi,qiyongshuiliangshijudade,lilaikaiwadesuidaoyongshuididaiyejuedabufenjizhongzaizhexiediqu,ruzhongliangshansuidao、大瑤山隧道、南嶺華隧道、華鎣山隧道以及子關、大巴山隧道等等都是出於這種情況。對於這些地段,用何種方法來進行“控製排水”,若采用“控製排水”,如何來設計隧道襯砌結構,還需要進行深入研究和解決。在這裏,就采用 “控製排水”條件下進行設計和施工時,簡單分析隧道標準斷麵襯砌結構的受力情況。
對於富水的斷層破碎和富水的岩溶發育區,圍岩的級別比較低,基本在IV級圍岩和VI級之間,愉懷鐵路一單線電氣化深埋隧道,其襯砌為曲牆帶仰拱的標準V級圍岩甲型襯砌,
鋼筋混凝土結構,其中鋼筋采用Φ25的螺紋鋼筋,間距25