涌水处理

涌水处理（共11篇）

涌水处理 篇1

随着我国高速公路的快速发展, 以及施工技术的提高, 高速公路逐步向山区延伸。在山区高速公路的修建过程中, 因地形条件限制, 隧道工程占线路比例较大。在山岭隧道修建过程中经常遇到涌水等地质灾害, 往往给施工过程中及隧道修建后带来较大影响。在涌水处理过程中选择合理、经济的处理方法, 有着重大的技术价值和经济意义。

1 涌水对隧道工程的影响

在山岭隧道的修建过程中, 涌水为隧道施工中的常见地质灾害。在隧道开挖工程中, 因对开挖工作面前方地质情况预报不准确造成的涌水事故, 将发生施工人员伤亡并造成较大的经济损失。

在隧道衬砌施工完以后, 因涌水处理不彻底, 而使衬砌渗漏水, 造成隧道侵蚀破坏, 特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下, 对衬砌和隧道设备的腐蚀性更严重, 路面积水环境恶化, 降低了路面与轮胎的摩擦力。寒冷地区反复的冻融循环, 造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏;衬砌与围岩之间, 由于冻胀引起拱圈变形、破坏。隧道路面层因涌水而使路面冒水, 在寒冷地区从而形成冰坡, 冰锥, 是行车安全得不到保障。隧道内的各种附属设施和设备对于绝缘与防锈都有严格要求, 隧道不渗水是其正常工作的必要条件, 因此搞好隧道的涌水处理, 保证隧道不渗不漏, 是保证隧道行车安全和长期使用的重要条件。

2 工程概况

朱家岩隧道右线是沪蓉西高速公路宜昌至恩施段上的一座两车道长隧道, 隧道起点桩号为YK51+841~YK53+127, 全长1286米。建筑界限总宽为9.75m, 净高为5.0m, 纵坡为+2805%。由于隧道进口端无进洞条件, 因此隧道施工由出口端往进口端施工。

朱家岩隧道地层多为可溶性碳酸类岩石地下水极其发育, 主要有孔隙水、基岩隙水和岩溶洞隙水, 补给源为大气降水, 这种地质条件施工极易出现涌水等地质灾害。

3 涌水情况及处理方法

3.1 涌水情况描述

当隧道开挖至YK52+164时, 通过超前探孔揭露前方围岩裂隙发育, 并有涌水现象, 根据现场实际情况, 通过对涌水量的测定, 并不需要通过帷幕来进行堵水, 并揭示前方并无溶洞发育。确定采用“排、堵、防排结合”的方案处理涌水。通过加强初期支护的方法先进行开挖, 开挖后采用压住水泥浆进行堵水, 最后采用加强防水层, 加大和加密涌水段环向透水管盲沟及横向泄水管来加强排水。

3.2 初期支护

根据现场实际地质情况, 将原设计的S5复合式衬砌, 支护参数为:L=2.5m, 局部Φ22药卷锚杆、C20喷射混凝土厚6cm、C25防水衬砌混凝土厚30cm;变更为S3复合式衬砌, 支护参数为:双层Φ6钢筋网, 间距为20×20cm、L=3.5m, Φ22药卷锚杆梅花型布置, 间距1.0m (环) ×1.0m (纵) 、Φ22格栅钢架纵向间距为1.0m、C20防水喷射混凝土厚22cm C25防水衬砌混凝土厚40cm, 仰拱采用40cm厚C25防水衬砌混凝土。洞身开挖前采用超前锚杆进行预支护, 超前锚杆采用L=3.5mΦ22药卷锚杆, 环向间距40cm, 纵向每2.0米设一环, 外插角10~20°, 根据实际岩体节理面产状确定锚杆的最佳方向。超前锚杆应保持不小于1.0m的水平搭接长度, 为加强共同支护作用, 将超前锚杆尾端与格栅钢架主筋焊接在一起。隧道洞身开挖遵循“短进尺、弱爆破、紧支护、勤监测”的原则施工, 每掘进一循环, 都要对前方地质进行超前短探孔预报, 对涌水量进行测量。因涌水段离洞口较远, 高差较大, 用高扬程水泵三次井点降水进行排水。对涌水集中点采用透水软管引流到积水井, 以防止漫流, 影响施工。涌水段开挖一定长度后, 及时进行仰拱的开挖和仰拱混凝土及仰拱填充的施工, 使断面尽早形成环向封闭。洞身开挖后应及时进行监控量测, 提高观测频率, 随时注意变化。

3.3 注浆堵水

涌水段顺利开挖和初期支护后, 经过一段时间的观察和监控量测, YK52+160~YK52+080段存在几股集中的涌水以外, 其余均为渗水, 只是喷射混凝土表面有少量水流出。涌水集中处的水量与地表降水有关系, 地表雨量大, 涌水的水量也大。

按照施工方案, 采用压注M30水泥浆进行堵水。注浆管采用L=3.5m, Φ42钢花管, 间距为1.0m (纵向) ×1.0m (环向) , 梅花型布置, 钢花管前部钻注浆孔, 孔径6~8mm, 孔间距10~20cm, 梅花型布置, 钢花管前端加工成锥型, 尾部预留不少于30cm的止浆段。钻孔完成后, 所有孔都用压力水从孔底进行清洗, 并穿入钢花管, 尾端用砂浆进行锚固。水泥浆液水灰比采用0.75, 水泥采用325普通硅酸盐水泥, 注浆压力为1.0~2.0MPa。在注浆施工前应对注浆系统的设备运行进行调试, 以提高注浆的施工质量。注浆过程中, 水泥浆液要连续搅拌, 因为水泥是颗粒性材料不搅拌就会离析沉淀, 甚至结块造成材料的浪费。注浆施工在压力达到最大压力时持续注浆, 直至相邻的注浆管都有浆液溢出时才停止注浆, 进行下一个注浆施工。注浆施工完以后, 通过几次降雨的观察, 原来几股集中有水涌出的地方, 现在水量明显减小, 只是有少量水流出, 整个涌水段只有三个地方小范围的有水渗出现象, 压注水泥浆基本达到了堵水效果。

3.4 防排水

在注浆结束后, 通过监控量测数据反映此段已变形稳定, 可以进行二次衬砌的施工。隧道拱墙部布设防水层, 防水层采用1.2mm厚的PVC防水板和双层300/m2的土工布配合使用。在施工防水层之前, 应对所有的注浆管和锚杆尾端多余部分割除, 并用砂浆抹平, 以防止扎破防水板, 影响防水层质量。为尽快疏导防水层背后的积水, 在防水层与初期支护之间环向设置TR加劲型软式透水管盲沟, 将原设计的Φ50透水管每10m布置一环, 变更为Φ100透水管每5m布置一环;两侧初期支护边墙脚处设置Φ100 TR加劲型软式透水管纵向盲沟, 且沿隧道两侧全长设置, 并于环向盲沟相连;纵向盲沟通过边墙Φ100PVC泄水孔与隧道内排水沟连接, 泄水孔2.5m布设一处;对单个涌水点, 用Φ50 TR加劲型软式透水管直接引排至边墙泄水孔。在施工缝和沉降缝位置, 都设置XZ-322-30型中埋式橡胶止水带进行防水。衬砌混凝土采用防水混凝土, 抗渗标号不低于P8, 防水混凝土外加剂采用FS型防水剂, 掺量按每立方米25kg计算, 可以等量取代水泥。二次衬砌施工采用经济、快速有效的全液压钢模衬砌台车整体浇筑。

4 结论

朱家岩隧道右线涌水段, 在施工中通过上述处理后, 经过几次降雨的观察, 衬砌表面干燥无渗水现象。实践证明, 在山岭隧道涌水段施工中, 只要我们认真针对现场实际情况选择合适的处理方案, 并且加强防排水设计及其施工质量, 涌水段二衬混凝土表面渗漏水现象是完全可以防止的。

摘要：简要介绍隧道涌水对隧道工程的影响, 结合朱家岩隧道右线涌水段处理实例, 对其处理施工方法和技术措施进行了详细陈述, 为相类似工程提供一定的参考。

关键词：隧道:涌水施工,处理方法

参考文献

[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.

[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.

[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.

[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.

[5]揣连成, 杜士斌, 卜丽华.隧洞工程涌水处理的对策和措施[J].水利水电技术, 2005 (5) :53-55.[5]揣连成, 杜士斌, 卜丽华.隧洞工程涌水处理的对策和措施[J].水利水电技术, 2005 (5) :53-55.

涌水处理 篇2

涌水钻孔封堵技术探讨

在地质勘探或煤矿注浆堵水中,经常会遇到钻孔涌水现象,若不及时采取有效措施,涌水会稀释泥浆,使得岩粉沉积于孔底,造成烧钻、埋钻事故.以金龙11-补1孔涌水为例,分析了钻孔涌水层位和导水通道,根据钻孔涌水情况,制定并实施了封堵方案,使得孔内涌水得到根治,确保了钻孔安全施工,同时也消除了承压水涌入矿井的隐患.

作 者：刘世禄 侯广尧 刘洪林  作者单位：刘世禄(新密市安全生产监督管理局,河南,新密,452371)

侯广尧,刘洪林(郑州祥隆地质工程有限公司,河南,新密,452371)

刊 名：中州煤炭 英文刊名：ZHONGZHOU COAL 年，卷(期)： “”(9) 分类号：P634.8 关键词：钻孔涌水   注浆   封堵   下行注浆法  

潮汐河石英岩矿区涌水量预测 篇3

关键词：水均衡法；矿坑涌水量；预测

引言

潮夕河石英岩矿位于陕西省城固县老庄镇，矿区亚热带季风气候区，雨量充沛，四季湿润，雨热同季，干湿交替。年降水量800-2000mm，雨季主要集中在7、8、9月，约占全年降水量的75%。日最大降雨量159.3mm，冬季有短期冰冻，降雪较少。本区河流属长江流域汉江水系。

1、矿区水文地质条件

矿区内含水岩组（层）划分为第四系松散岩类孔隙潜水含水层、基岩裂隙水含水层和岩溶含水层三种类型。

2、地表水、地下水动态变化特征

矿区河水主要接受大气降水和地下水的补给，流量随季节（降雨）而变化较大，有猛涨速跌之态势。矿区地下水受大气降水补给明显，补给快、排泄快。

3、矿坑涌水量预测

潮汐河石英岩矿包括Ⅰ、Ⅱ两个矿体，该岩性段为基岩裂隙弱含水层。矿坑充水水源包括大气降水及地下水。由于矿体处于地表分水岭地带，地下水埋藏较深，因此矿坑充水以大气降水地表径流为主，地下水（基岩裂隙水）充水为次。

矿区水文地质条件简单，预测未来矿坑建成的最大涌水量，预测方法选用水均衡法。预测范围以矿体为单元。大气降水集水面积取矿体地表出露底界与地表分水岭所围成的面积；地下涌水量取矿体范围含水层被疏干的水量。

①降雨径流量

露天采矿场总涌水量由大气降雨径流量和地下水涌水量两部分组成。

露天采矿场降雨径流量，按正常降雨径流量和设计频率暴雨径流量分别计算。计算公式如下：

Qz=FHφQp=FHpφ/

式中：Qz—正常降雨径流量（m3）；Qp—设计频率暴雨径流量（m3）；

F—地表集水（汇水）面积（m2）

H—正常降雨量，取雨季平均降

雨量（m）；

Hp—设计频率暴雨量，取单日最大降雨量（m）；

φ—正常地表径流系数、φ/—暴雨地表径流系数，查表取经验值（%）。

计算参数选取：矿区处于天台山磷锰矿东部外围，其中1982-1984年对矿区降水进行了详细的观测统计。

正常降雨量（H），取雨季平均降雨量作为正常降雨量。选用雨季6、7、8、9月各月降雨量之和除以对应降雨天数而得H=17.028mm。

设计频率暴雨量（Hp），根据矿山规模，选用设计暴雨频率20%，查《汉中地区实用水文手册》确定频率为20%的24小时暴雨量为116.325mm。而矿区1982-1984年实测24小时最大降水量为108.2mm，计算时选用矿区24小时最大降雨量Hp=108.2mm。正常地表径流系数φ取0.5、暴雨地表径流系数φ/取0.7。

结语

（1）水均衡法预测的矿坑涌水量是在现状开采条件下的涌水量，此方法更符合目前矿山实际情况。

（2）水均衡法预测的矿坑充水以大气降水地表径流为主，地下水（基岩裂隙水）充水为次。在开采过程中若开采条件发生变化时，需及时研究修正、采取措施防治。（3）矿井生产中须加强水文地质工作，做好矿坑疏排水观测记录。深部采矿应坚持“有疑必探，先探后掘”的原则。

参考文献：

[1]国家技术监督局.GB12719-91.矿区水文地质工程地质勘探规范[S].北京：中国标准出版社，1991.

[2]中国地质调查局.水文地质手册第二版.[M].北京：地质出版社，2012.

[3]祝武安.田利民等.陕西省城固县老庄镇潮夕河石英岩矿详查地质报告[R].陕西地矿局汉中地质大队.2012.

涌水处理 篇4

隧洞的开挖, 往往会使围岩的性状发生明显的变化, 而地下水是影响围岩稳定性和隧洞施工安全的重要因素。特别是在流砂层地质条件下, 由于砂层含水量较大, 且隧洞开挖时围岩侧压力及重力较大, 影响围岩的完整性和强度, 地下岩溶、导水构造等往往是地下水富集的场所, 一旦在洞室中出露, 就会形成一定规模的涌水、涌砂或者是碎屑流涌入洞室中甚至塌方, 给隧洞的施工造成很大的困难。如何采取必要的施工处理措施与预防措施是水利施工人员不断探讨的课题。

2 工程概况

湖南某水库输水隧洞长2000m, 采用钻爆法作业的施工工艺, 开挖为马蹄形断面, 成洞半径3m、高6.0m。

洞线浅部岩体含砂层较厚, 透水性与富水性强, 深部岩石裂隙水具有水头压力高、补给丰富等特点, 见图1, 浅埋洞段的突水、突砂、淹洞及深埋洞段的高压水, 成为制约隧洞工期和安全施工的关键。

3 隧洞流砂层施工处理措施

3.1 隧洞流砂层坍塌事故的现象

本隧洞工程地表部分为坡残积层的黏土层, 土质松散。地表以下为松散的砂层即流砂层, 隧洞位于砂层中, 从塌腔体中向上观察, 10多米的空洞上部围岩无变化, 钻探隧底, 砂层深10～20m, 下为石灰岩。

输水隧洞某段原设计为Ⅱ级围岩, 岩质为石灰岩。实际开挖后, 整个洞身均为中粗砂, 开挖时砂粒之间有轻微胶结。设计变更为Ⅴ级围岩, 施工支护设拱墙格栅钢架, 间距0.6m, 挂网喷混凝土厚10cm, 超前42小导管20根, 长3m/根, 纵向间距2m/环。

2006年7月隧洞进口上导坑施工至D177m时, 突然发生小面积坍塌, 坍塌物为流砂, 抢塌方用装载机装运时, 砂子不断从拱部坍塌腔中流出, 无法施工, 必须进一步采取有效的支护措施。

3.2 隧洞塌方原因分析

⑴流砂层是造成此次坍塌的主要原因。

⑵隧洞埋深大, 土体松散, 围岩侧压力及重力极大, 这是造成此次坍塌的主要原因之一。

⑶据现场施工人员反映, 坍塌先从D177m左侧起拱线发生, 山体又是左高右低, 说明山体有偏压。

⑷主观因素。隧洞开挖时, 砂层之间有轻微的胶结现象, 在1m范围内, 可人工用锹开挖而不会立即坍塌, 这给施工人员造成了一种错觉, 认为围岩较好。变更设计时未引起重视, 支护设计未达到应有的强度。

3.3 流砂层压浆施工参数的确定

找一与坍塌体同围岩的土体进行砂层小层管压浆效果试验, 取4根3.5m长42小导管, 管身上钻8注浆孔, 间距30cm, 梅花形钻孔, 每根管钻孔20个, 水泥浆配合比为水:水泥=1:0.8, 将压浆管打入砂层中进行压浆试验, 压浆压力控制在2.5MPa以内。压浆完成后, 将4根试验压浆管挖出观察 (试压数据见表1) 。

根据试验数据发现, 在砂土中压水泥浆很难达到理想状态。浆液往往是从个别压浆孔压出, 将土体挤裂后从裂缝中向外延展, 而其他绝大部压浆孔则被砂土堵死。但虽如此, 从压浆管中涌出的水泥浆凝结成块后, 一方面将松散的砂挤压密实;另一方面又在砂层中形成刺状, 将小导管锚在砂层中, 起到锚杆的作用, 根据试验结果, 考虑浆液在砂层中的实际扩散情况以及施工中会出现互相串浆情况, 应将注浆小导管加密以达到较为理想的效果。决定超前注浆小导管长3.5m/根, 间距30cm, 外插角5°～10°, 径向注浆小导管长3.0m/根, 环向间距80cm, 纵向间距60cm, 压浆压力控制在2.5MPa以内。

3.4 塌方段流砂层施工处理措施

流砂坍塌段开挖设拱墙超前注浆小导管, 开挖采用短台阶双侧壁导坑法开挖。施工支护格栅钢架间距0.6m, 网喷混凝土厚15cm。上导坑开挖顺序为先开挖左、右侧壁导坑, 支护后再开挖中心核心土并及时支护, 支护完毕后及时打设径向注浆小导管。上导坑左右侧支护完毕后起拱线处设Ⅰ18临时仰拱, 仰拱间距60cm。因下导管坑高度较大, 开挖施工困难, 为防止开挖中流砂涌出或坍塌, 甚至出现支护下沉及掉拱现象, 下导坑开挖分成两个台阶, 开挖后及时支护, 并及时打设径向注浆小导管。下导坑左右侧导坑错开的距离控制在2m～3m之间, 过长则机械无法施工。

3.5 施工监控量测

开挖支护后, 监控量测紧跟, 一旦变形速度加快, 将及时采取措施。每2m设一个量测断面, 布设测点进行位移量测, 其代表断面量测数值详见表2、表3。

mm

mm

从D185断面拱部支护量测的结果可以看出, 施工支护在格栅钢架及喷混凝土支护完成后, 支护的下沉及左右收敛值很大, 在施作了径向注浆小导管及护拱后得到有效控制, 为此, 在以后的施工中, 为保证安全, 都做到了径向注浆小导管与开挖支护紧跟, 起到了良好的效果, 隧洞流砂层支护结构的变形位移得到了有效控制。

4 隧洞渗水及突发涌水的防治

本隧洞施工时发生多次较大的渗水、涌水、涌砂现象, 现将施工过程中的防治进行总结介绍。

4.1 点、面、线流渗水的防治

对超前钻孔探明的点、面、线流渗水, 采用短进尺、弱爆破, 开挖后根据围岩渗漏情况, 采用以下方法处理。

⑴对点状滴水主要采取堵漏剂逐点表面封堵处理。

⑵对点状线流采取表面封堵为主, 埋引水管排水、42.5级普通硅酸盐水泥灌浆处理为辅的原则处理。

⑶对局部面流的部位, 采用T-27气腿钻造孔, 用钢花管插入孔内, 插入后外露长度低于喷混凝土层表面5cm, 钢管与孔口的空隙用棉纱封紧, 用1:1加速凝剂的水泥砂浆堵在面纱外部, 用PVC管或钢管连接, 将水集中引出。喷射混凝土对孔口周围表面进行封堵, 喷射混凝土中掺加XPM防水剂, 然后对引水管进行灌浆处理。

⑷对大面积淋水部位, 在集中漏水部位周围布设灌浆孔, 灌浆孔排距2m, 孔径为φ56, 孔深为3.5m, 梅花形布置, 孔内安装φ42花管进行灌浆处理, 对拱顶要在顶拱180°范围内, 分I、Ⅱ序孔施灌, 由四周向中间, 由下方向上的原则进行灌浆。

4.2 涌水、突水的防治措施

出现突水、涌水的现象时, 一定要进行超前预注浆加固岩体。对掌子面围岩按开挖1倍的洞径, 进行全断面、全封闭的超前预注浆, 把前方的大压力、大流量的地下水阻挡在封闭范围外, 同时加固易塌方的围岩。灌浆材料采用特种水泥, 根据前方水量选用两种灌浆材料:一种为防渗帷幕型, 一种为含水细砂型注浆材料。一般情况浆材采用含水细砂型, 但在钻孔过程中如遇有大的涌水、溶蚀洞穴等采用防渗帷幕型注浆材料及两者的联合使用, 具体的做法如下。

为达到设计灌浆压力, 起到阻浆和有效承压作用, 在超前预注浆前先浇注2m厚, C25混凝土止浆墙封闭掌子面, 在止浆墙上预埋设超前管棚及灌浆孔口管, 首根管棚于设计开挖线外插4°角, 止浆墙前扩挖隧洞断面为洞轴两侧各0.5m, 长度6m的注浆管棚工作室, 管棚为φ108, 长27m, 开挖22m, 剩余留作下一段灌浆的止浆墙。超前管棚布设在隧洞开挖边线外, 既是灌浆管, 也是开挖后岩体的强支护。

造孔与设计孔位偏差不大于10cm, 因此在钻孔中应及时纠正偏斜。孔口要埋设孔口封闭器, 以防止突发涌水, 孔口管长度通常要5m。采用超大钻头 (直径130mm) 先造一深5m的孔, 然后插入φ91的钢管。孔口灌口500mm采用缠麻和药卷锚固固定, 待凝3h后采用低压灌浆固定, 压力不大于0.5MPa。对钻孔过程中出现的涌水、涌砂, 根据涌水量、涌水压力和静水压力确定注浆压力和调凝时间。

灌浆采用大压力、大排浆量的GZB—ys型高压注浆泵, 最大排浆量200L/mm, 最大压力12MPa。根据不同注浆材料的特点, 选用两种不同型号的制浆机, 一种为搅拌转速为1440r/min的高速搅拌机, 一种是转速为33r/min的低速搅拌机。前者用于防渗帷幕型材料, 水灰比为0.4～0.6, 浆液搅拌时间3min以上;后者用于含水细砂型材料, 水灰比为0.8～1.2, 浆液搅拌时间2～3min, 并不得低于或超过搅拌时间。

超前预注浆采用自外向内、从下向上的顺序依次进行, 一次钻孔到设计孔深, 灌浆方式采用孔口封闭, 孔内循环, 全孔单液灌注, 孔内下直径10cm (4英寸) 钢管作为射浆管, 射浆管与孔口封闭器采用丝扣连接, 射浆管之间采用管箍连接。一般情况浆材采用含水细砂型, 但在钻孔过程中遇有大的涌水、溶蚀洞穴、塌孔或掉块难以钻进时, 就立即停钻采用防渗帷幕型注浆材料先进行处理, 灌浆压力大于4MPa, 灌浆结束3h后继续钻进, 直至设计孔深为止。钻孔形成后采用含水细砂型灌浆材料一次灌注, 灌浆压力亦为大于4MPa, 当灌浆压力大于4MPa, 灌注量小于5L/min, 可再持续灌注30min结束;如注浆压力持续长时间达不到设计压力, 注浆压力比初始压力高1.0MPa时, 持续灌浆15～30min可结束灌浆。

φ108超前管棚既作为灌浆管, 又是开挖后岩体的强支护, 其壁厚6mm, 钢管问净距330mm, 每节钢管长4～6m。接头采用厚壁管箍 (管箍长300mm、外径114mm、壁厚6mm) 丝扣长度不小于150mm, 接头错开布置。钢管前端加工成锥形以便安装, 并防止注浆的浆液前冲。管壁每隔10～20cm钻设溢浆孔 (梅花形布置) , 孔眼直径6～8mm, 尾部2.0m范围内不钻孔, 以防止漏浆。纵向两组管棚的搭接长度不小于2m。管棚钢管洞内侧即为开挖边线。灌浆初始压力控制1.0～1.5MPa, 终止压力为2.5MPa。浆液浓度0.5:1, 灌浆结束标准:当注入率不大于1.0L/min, 持续灌浆10min。封孔方式采用压力灌浆封孔法。

在灌浆形成包裹隧洞的混凝土不透水壳与管棚支护的作用下, 采用短进尺开挖, 及时架设H160钢拱架, 并进行锚喷支护。上述办法有效地防治了隧洞的突发涌水问题, 确保隧洞的安全施工。

5 结语

本输水隧洞施工实践证明, 地下工程的任何地质灾害都是有前兆标志的, 只要增强施工人员的防范意识, 尽早判断预测, 就可以减少事故的发生, 此外在流砂层进行隧洞施工时, 应采取必要的预防处治措施, 避免塌方或涌砂、涌水现象的发生。

参考文献

[1]水利部水工程技术咨询中心.水工建筑物水泥灌浆规范 (SL62-94) [S].北京:中国水利水电出版社, 1994

基础矿建涌水量报告 篇5

关于矿井涌水量观测报告

为搞好矿井防治水工作，雨季来临时，大气降水塌陷裂隙渗入井下，另受3#煤采空区、9#煤采空区积水影响，使矿井涌水量增大，给矿井安全带来隐患。为保证地测防治水工作的正常开展，经矿领导研究决定，需要对我矿15#煤层开拓延伸的涌水量进行观测并作预测预报。

1、观测经过和方法

生产基建部技术人员分别于5月29日早班、中班、30号早班。分别下井，主要对井底主水仓进行观测。首先用5.5千瓦水泵把主水仓排到一定水面。然后测量人员进入测量地点，把水准塔尺放入水仓中部。塔尺底部距轨面0.2 m除去两帮坡度8m..。然后请排水人员开启5.5千瓦的水泵向主水仓排水，一趟来自水源来自胶带大巷、一趟涌水源来自回风巷，同时向主水仓泵水，当两台水泵工作两小时后，停止泵水，测量人员进入测量地点，读取水准塔尺读书为0.5m。

2、观测计算和结果

根据上述数据、用容积法计算、算出水仓的容积。长x宽 x高得出两小时涌水量为30m3。除以2得出每小时涌水量为15m3。乘以24小时得出每日涌水量为360m3。最后得出结果，每小时涌水量为15m 3，每日涌水量为360m3。

根据雨季的来临和15#煤逐渐开拓延伸。技术人员应每旬对15#煤涌水点进行观测并建立水文资料和水文观测记录、完善防治水各项制度。坚决杜绝水害事故。为矿井的安全生产保驾护航。

生产基建部地测组

涌水处理 篇6

关键词：水文地质特征；涌水量预测

1概述

湖北某铜矿公司拟在铜山口建立主、副竖井，主井井筒设计深度605m，副井井筒设计深度637m。为后期井筒施工地下水方案处理提供相关水文地质参数和井筒涌水量（最大涌水量、单位涌水量）数据。本文在探明铜山口铜矿主、副竖井水文地质特征基础上，决定采用抽水试验进行预测主、副竖井涌水量。

2区域水文地质

铜山口铜矿区东南部以裸露型碳酸盐岩为主，地形标高200～600m，是大气降雨的主要入渗区，也是区域岩溶地下水的主要补给区。西部和北部以岩浆岩为主，地形标高40～110m，是埋藏型和隐伏型碳酸盐岩分布区（碳酸盐岩上覆岩浆岩和第四系）。大气降水通过裸露型碳酸盐岩中的裂隙、溶沟、溶槽、落水洞、岩溶洼地等渗入后，一部分经过短暂径流以泉水形式泄出地表，一部分继续向北及北西方进入碳酸盐岩埋藏和或隐伏区，或侧向补给其它含水层。

3主、副竖井各含水层的水文地质特征

铜山口铜矿主、副竖井场地位于鄂东南低山丘陵区北部边缘，井筒地层含基岩裂隙水和岩溶裂隙水均稍具承压性，井筒中部火成岩及表部火成岩风化残积粉质粘土层为相对隔水层，构成本场地的特有水文地质特征。主、副竖井水文地质特征描述如下：

（1）表部残坡积粘土层（Q4dl+el）：表部土层由少量人工填土及坡残积粘土等组成，局部地段间夹少量已完全风化火成岩团块或球状风化体，含少量碎石，相对下层可溶岩而言，本层可视为相对隔水层。初见水位在孔深11～12m间，该层主井层底埋深18.26m，副井层底埋深21.06m。

（2）上部大理岩化白云岩（T21）：主井孔深18.10m～46.00m溶孔、小溶洞及溶蚀裂隙发育；副井孔深54.70～56.00m；56.50～57.00m；62.75～65.00m为溶洞，钻进过程中两井均不返水。该岩层在主、副井的层底埋深分别为85.76和98.90m，为主、副井中的主要含水段。水为硫酸-碳酸-钙镁型中性水，水的来源主要由大气降水补给。

（3）花岗闪长斑岩（δγπ）：本层段主井孔深98.90～110.65m；副井孔深85.76～100.60m，是主、副上下可溶巖的相对隔水层。

（4）下部大理岩化白云岩及大理岩（T21、T14 、T13）：主井孔深110.65～610.00m，副井孔深100.60～641.75m，岩体岩芯完整。其中副井在孔深156.20～224.50m穿插有蚀变花岗闪长斑岩，另主井在434.65～442.85m见构造破碎带，其角砾胶结完好，一般含微量裂隙水。故本段层可视为以含微弱基岩裂隙水及微弱岩溶裂隙水为主的含水层。

4主、副豎井涌水量预测

根据主、副竖井孔水文地质实际情况，主、副竖井工程勘察钻孔相距80米左右，拟采取互为观测孔进行单孔分段抽水试验。

考虑主、副竖井工程施工过程中，排水问题是关键，所以选择在地下水补给充沛的雨季进行。又考虑两钻孔需互为观测孔，以确定其影响半径，由此确定抽水试验时间于两孔终孔后进行。

主、副竖井抽水试验工作历时一个月左右结束，主井和副井均做全孔混合抽水和上部主要含水层段抽水，通过分析及整理各种抽水试验数据及资料，整理得表1。

抽水试验期间适逢多雨季节，因此预测的涌水量取值可作为今后主、副竖井开拓设计配置排水设备的依据。通过抽水试验及钻探工作，主、副竖井井筒掘进时穿越地层的涌水量，运用相关计算公式：Q=1.37K（2H- S）/（lgR- lgr）计算结果见表2：

最终预测主井井筒涌水量为1702.80m3/d，预测副井井筒涌水量为1945.75m3/d。5结论及建议

通过探明主、副竖井水文地质特征后进行了抽水试验，最终预测主井井筒涌水量为1702 m3/d，预测副井井筒涌水量为1945m3/d。主、副竖井局部地段岩体溶蚀裂隙发育，地下水丰富，可能会产生突水事故，如有必要，可采用高压注浆法封堵地下水，以防突水事故的发生。

井筒开挖前定量评价井筒穿过含水层的涌水量 ，对于合理确定防治水措施 ，优选施工方案是极其重要的。井筒涌水量预测的准确与否 ，直接关系到建井工期、施工安全和经济效益，所以井筒建设初期应该引起重视。

参考文献

[1]中国地质调查局主编 .《水文地质手册》（第二版）.北京：地质出版社，2012.

[2]张人权，梁杏，靳孟贵，万力，于青春.《水文地质学基础》（第六版）.北京：地质出版社，2011.

[3]国家标准.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）.北京：中国建筑工业出版社，2009.

涌水处理 篇7

新建铁路宝鸡至兰州客运专线, 麦积山隧道2号斜井设计长度1494m, 下坡11%, 担负正洞施工5013m (向宝鸡方向2984m, 向兰州方向2029m) 。设计为弱富水, 勘察中基岩孔隙水和基岩裂隙水较发育, 斜井可能最大涌水量3913m3/d, 隧道正洞可能最大涌水量14315m3/d。

2 涌水情况

麦积山隧道2#斜井自2013年4月11日正式开挖以来, 共发生4次较大突涌水情况, 见表1。

受集中出水影响, 施工进度缓慢, 按施组要求2014年2月底斜井贯通并转入正洞施工, 但截止2月25日, 斜井完成1006m, 剩余480m, 滞后施组工期约3个半月。

3 施工方案

涌水段按照“先探孔、预支护、短进尺、弱爆破、强排水、后堵水”的原则。首先施做超前地质探孔和TSP地质预报, 之后通过涌水段施工, 隧道出水就近引排至集水坑内, 通过逐泵站抽排至洞外, 然后对后方初期支护细小的渗水进行注浆封堵, 大的涌水处进行注浆加固, 分流引排, 保证隧道开挖及初支结构安全。

3.1 超前地质探孔及开挖

由于涌水主要来源为基岩裂隙隙水, 具有水量大, 压力高的特点, 因此探明开挖轮廓线内的高压水走向和掌子面前方富水情况, 是保证隧道施工安全质量的重要控制点及难点。根据地质扫描反馈资料, 在显示掌子面富水区域按需钻探探孔, 角度按水的分布现场自行调整, 实施过程中加强对钻机探孔过程做精细的记录, 特别是对各孔位的出水位置, 水量大小, 水的颜色, 钻进速度, 终孔水压等做详细比对, 给出准确的地质分析, 提供有效的参数, 以便于及时调整优化施工方案。

3.2 反坡排水施工方案

隧道涌水能否及时排出, 直接影响施工作业的有序推进, 决定工程进度。为及时形成施工作业面, 形成良好可控的作业循环, 隧道的截排水方案就显得尤为重要。

3.2.1 按需配备隧道抽排水设置

根据超前地质预报TSP、超前水平探孔和红外探水资料, 充分考虑进入正洞施工的地质和水文状况, 该洞口斜井和正洞施工最大涌水量可达到28000m3/d, 现场经项目部综合考虑, 抽排水能力按30000m3/d配置设备, 按40000m3/d预备, 以便在隧道涌水量出现突然加大等变化时能够及时、灵活地启用预备资源进行处理, 防止突发涌水对施工正常工作循环产生较大的影响;现场同时相应增配一台3150k VA总变压器, 两台1000k VA的变压器, 以保证隧道施工及抽排水供电顺畅。

隧道抽排水设备配置见表2。

3.2.2 排水部署

(1) XK7+40~XK5+70段涌水由5#泵站担负, XK5+50处设5#泵站、XK5+70处设5#水仓, 安装2台250k W水泵, 其中1台水泵备用, 配备Φ200排水钢管1条。

(2) XK5+70~XK4+20段涌水由4#泵站担负, XK4+00处设4#泵站、XK4+20处设4#水仓, 安装3台250k W水泵, 其中1台水泵备用, 配备Φ200排水钢管2条。

(3) XK4+20~XK0+00及正洞涌水由3#泵站担负, XK0+45处设3#泵站、XK0+25处设3#水仓, 安装3台250k W水泵, 其中1台备用, 配备Φ200排水钢管2条。

(4) XK5+30处设1000k W变压器1台, 担负4#、5#泵站抽水。

(5) XK0+55处设1000k W变压器1台, 担负3#泵站抽水。

(6) 洞外3150k W变压器1台, 35k V变10k V高压进洞。

(7) 掌子面排水采用32台移动潜水泵, 其中16台备用。

(8) 备用电力采用500k W发电机3台, 1台安置于XK0+60处, 作为3#泵站的备用电源;2台并联安置于斜井洞口右侧, 通过1台1000k W变压器, 将0.4k V低压电升压到10k V高压进洞后, 作为4#、5#泵站的备用电源。

(9) 1#、2#泵站和水仓在麦积山2#斜井兰州方向正洞内设置, 拟定分别设于2#斜井承担兰州端正洞的三均分中间部位, 用于正洞反坡机械排水。

3.3 堵水注浆方案

施工通过涌水段后, 后方连续出水一方面影响初支结构安全, 另一方面需要连续抽排, 增大施工难度, 且费用较高, 根据目前几处集中涌水的位置, 每排出1m3水平均约0.6-0.8元, 前方再出现涌水排水的费用还要加大, 本隧道洞口按照施组计划2016年2月份贯通, 该费用累计将达上千万元;针对此情况, 为有效节省成本, 尽量降低隧道涌水对施工的影响, 保证隧道施工安全, 决定对初支较大涌水部位进行后注浆封堵、分流集中引排的方式进行处理。

注浆采用径向小导管1.2*1.2梅花形孔位布设, 直径40mm, 长度3.5m, 材料以普通水泥—水玻璃双液浆为主, 普通水泥单液浆为辅。普通水泥—水玻璃双液浆水灰比按照W:C= (0.8~1) :1, 水玻璃浓度为30-35Be, 硅酸盐水泥浆水灰比按照W:C= (0.6~1) :1。

3.3.1 注浆设计参数

径向小导管注浆设计参数见表4。

3.3.2 注浆顺序

注浆顺序首先在加固范围内的两边从下部位开始往中间汇聚, 以确保水源集中引流;然后按照“由外到内、由下到上、间隔开孔”的原则进行, 以达到控域注浆, 注浆不串浆, 挤排集中引流的目的。

3.3.3 注浆施工工艺

(1) 根据设计孔位标出开孔位置, 首先选定涌水大的区域安设2到3个引水孔, 也做为泄压孔, 用软管连接集中引排到隧道两边排水管内, 再由外到内、由下到上的方式用钻机开孔深3.5m, 直径Φ50mm的钻头钻孔, 安设固结3.5m长Φ42无缝小导管。 (2) 在加固范围内左右两侧底部开设注浆孔, 采用间隔开孔, 边开边注浆的原则, 杜绝把所有的注浆孔打设完再注浆的原始施工方法, 防止窜浆。 (3) 孔打设好后, 用钻机顶入加工好的无缝小导管, 孔口封闭密实, 开始实施注浆作业。 (4) 采取间歇注浆结合孔底注浆工艺进行注浆施工, 直至结束该孔注浆。 (5) 若钻孔过程中遇到突水、涌泥, 则应立即停止钻孔进行注浆。 (6) 注浆过程中, 压力逐渐上升, 流量逐渐下降, 当注浆压力达到0.5~1MPa时, 即可结束该孔注浆;依此逐孔注浆, 直到全部注浆完成。注浆后应达到小的渗水得到封堵、大的涌水集中引排、初支受力结构增强的效果。

3.3.4 注浆堵水资源配置

(1) 注浆堵水机械配置见表5。 (2) 注浆堵水主要劳动力配置见表6。

4 结语

隧道出水及涌水处理是影响工程进度的大问题, 处理方案得当、机械设备配备合理, 可加快施工进度, 降低成本。麦积山隧道2#斜井实施本方案后, 掘进过程先后又出现两次大的涌水, 最大涌水量13000m3/d, 均第一时间得到处理, 对进度影响微乎其微, 目前现场进度平均达到2天5个循环, 即7.5m/d, 工效比原有方案提高了2.5倍, 方案实施2个半月时间, 有效追回施组计划17天, 大大缓解了进度压力, 以目前进度情况, 2014年年底前可追平施组计划, 方案实施避免了“抢工期”的经济损失。另外, 采用后注浆堵水方案, 对掌子面后方的涌水进行了有效的封堵, 封堵后渗水量降低了约80%左右, 大大地减少了抽水的费用。

经过麦积山2#斜井施工的实践证明, 该方案切实可行, 较大或集中涌水通过引排, 使水流集中到就近集水坑中, 通过合理布设泵站, 充分配备抽排水设备, 在发生突发涌水的情况下也能得到及时有效的处理;在顶水作业通过涌水层后, 对涌水点进行有效的后注浆封堵, 又节省了大量的抽水费用, 经济效果明显。该排水堵水方案为我管段在隧道出现涌水后不断完善优化所成, 配设能耗基本优化到最低, 经济实用性强, 为今后类似隧道涌水处理提供了可靠的施工经验。

摘要：隧道出现大的涌水和集中出水, 采用反坡排水和后注浆堵水相结合的方式, 对出水做到有效地“引、截、排、堵”, 将隧道涌水对施工进度的影响降到最低, 有效提高施工工效, 反坡排水重点是根据现场实际合理设置泵站位置, 按需配备足够的抽排水设备并充分考虑最大出水可能预备排水能力, 以便灵活、及时地处理出水增大对隧道掘进的影响;本文结合宝兰客运专线铁路麦积山隧道2#斜井施工出现涌水及处理过程中施工方案和排水设施配置的不断优化调整, 总结出的一套适用于隧道涌水处理的施工方法。

关键词：隧道,涌水处理,反坡排水,施工技术

参考文献

[1]席光勇.深埋特长隧道 (洞) 施工涌水处理技术研究[D].西南交通大学, 2005.

[2]武世燕.兰渝线化马隧道涌水处理[J].国防交通工程与技术, 2012 (03) .

钱家营矿井涌水特征及涌水量预测 篇8

矿井涌水量是指在矿山建设和生产过程中单位时间内涌入井巷中的水量, 可靠的涌水量数据是制定矿井防治水措施的主要依据和评价矿井安全的重要指标。矿井涌水严重影响着煤矿的正常开采, 因此对矿井涌水特征及规律进行全面的分析和研究是煤矿开采过程中不可缺少的基础工作, 对矿井涌水量进行科学的预测可以有效地指导煤矿的开采。

1 地质概况

钱家营井田位于河北省唐山市东南约15 km处, 有沙河、老牛河、幸福河三条河流穿越, 地形东北高西南低, 海拔标高介于+7～+26 m之间, 地形坡度为1‰。东部于新古河道两侧有高度1～3 m呈NE-SW向排列的小型沙丘。井田内可采和部分可采煤层共8层, 其中主要可采煤层为7、9、12-1煤, 均属复杂结构的中厚-厚煤层。

1.1 地层及构造发育

井田地层属华北型沉积, 古生代地层广泛分布, 其中石炭-二叠系为含煤岩系, 各系、统间多以整合或假整合接触。含煤地层大多为第四系黄土覆盖, 但也有零星出露。井田隶属于开平煤田, 位于开平向斜的东南翼的南段, 占据了从毕各庄向斜到刘唐保背斜约15 km的地段。井田构造以宽缓的褶曲为主, 以伴生的断层为辅。在构造上可划分三个不同的构造地段, 东北部褶曲区、中部单斜区和西南部褶曲区以及东北部-中部、中部-西南部两个过渡区, 如图1所示。褶曲轴线都具有向东、向北凸出的弧形特征, 而且都有向北撒开向南收敛的趋势, 构成了旋扭构造中的“帚状构造”型式。褶曲多呈不对称状, 背斜东南翼倾角较大, 一般20°左右, 西北翼倾角平缓, 一般10°左右;向斜则相反, 东南翼倾角缓, 西北翼倾角大。断层以倾向或斜交的正断层为主, 大中型断层多伴生在褶曲轴部和褶曲区与单斜区过渡带。

1.2 水文地质特征

井田水文地质条件复杂, 矿井防治水难度较高。矿区年降水量在350～800 mm之间, 由于巨厚冲积层的存在, 阻隔了大气降水与矿井涌水之间的联系, 导致矿井涌水量基本不受季节影响。矿区地表水系主要包括沙河、老牛河、幸福河、矿井采动塌陷积水坑以及一些人工排水灌溉沟渠等。所有地表水体均直接补给潜水层, 但与煤系含水层均无直接水力联系。根据矿井开采以来涌水量观测数据分析, 地表水与矿井涌水量无联系。

本区地下水以层间流动为主, 由于隔水层的存在, 越层的水力联系甚弱。井田范围内共分7个含水层, 从剖面上看, 具有相互间水力联系密切的多层孔隙、裂隙和岩溶裂隙充水含水层组可划分为3个主要充水含水层组: (1) 煤系充水含水层组; (2) 中奥陶统巨厚层碳酸盐岩充水含水层; (3) 第四系松散孔隙充水含水层组。地下水以裂隙水的形式主要赋存于钙质和硅质胶结的刚性厚层砂岩之中。煤层直接顶、底板均为砂岩裂隙含水层, 其中5煤顶板以及12煤底板局部含水性较强。

综合钱家营井田的受采掘破坏或影响的含水层性质、富水性, 补给条件, 单井年平均涌水量和最大涌水量、开采受水害影响程度和防治水工作难易程度等项的研究, 可以确定钱家营井田水文地质条件为复杂型。

2 矿井涌水特征

2.1 矿井涌水形式及特征

2.1.1 涌水形式

钱家营矿区涌水以底板突水和顶板淋水为主的动态涌水形式。当巷道沿同一含水层掘进, 与走向延长和构造裂隙关系密切, 与倾向巷道延长关系不大。当巷道垂直走向做石门揭露含水层时, 一般都有涌水量增加。

2.1.2 涌水特征

矿井涌水量从投产至今无明显变化, 涌水量的大小主要受区域裂隙发育程度以及矿井开采随地层走向长度的变化影响。

2.2 影响矿井涌水量的因素

自然地理因素、地质构造因素和人为因素等是影响矿井涌水量的主要因素。钱家营矿地表水和大气降水对矿井涌水量没有直接影响, 矿井涌水量与地质构造和采矿因素关系比较显著。

2.2.1 地质构造因素

地质构造是影响矿井涌水量的最主要因素, 它控制着含水层的分布, 富水性和边界条件。钱家营井田位于开平向斜东南翼的西南段, 从东向西依次包括毕各庄和小张各庄两向斜的西翼, 南阳庄背斜、高各庄向斜、李辛庄向斜、刘唐保背斜以及深港向斜, 井田内中小型断裂构造发育, 已揭露的断裂构造富水性均较弱, 导水性不强, 不致成为含水层的联系通道, 但受采动影响后, 承压强含水层承压水通过断层带或受断层影响的脆弱部位突入矿井的可能性是存在的, 矿区断裂构造发育, 大型断裂构造可能是强含水层水突入矿井的通道, 丰富的奥陶系岩溶水通过断层带或其破坏的脆弱部位突入矿井。此外, 可能存在的陷落柱以及火成岩侵入部位也可能是奥陶系灰岩水与含煤地层联系的通道。

2.2.2 采矿因素

影响矿井涌水量的采矿因素, 主要有开拓巷道长度、开采强度等。开拓巷道长度在开拓初期, 涌水量很小, 以后随开拓长度的增加, 涌水量增大, 当开拓长度继续增加时, 涌水量稳定在一个数值, 除非巷道揭露新的含水层, 否则涌水量是比较稳定的。当巷道开拓长度结束时, 涌水量达到一个高峰值, 然后随着含水层的逐渐疏干, 涌水量逐渐减小, 有的甚至干涸。开采强度与涌水量关系也较密切, 开采强度大的区域, 涌水量也大, 开采强度小的区域, 涌水量相对较小。

3 矿井涌水量预测

钱家营矿水文地质条件为复杂型, 对矿区的涌水特征及涌水规律的分析研究表明, 钱家营矿属大水矿井, 矿井涌水对煤矿生产安全产生了较大的影响。为确保煤矿的正常开采, 必需对矿井的涌水量进行预测, 指导安全生产。

常用的矿井涌水量预测方法很多, 大致分为两类[1,2,3,4,5]:第一类为确定性的数学模型法, 其中具有代表性的方法为水均衡法、解析法、数值法;另一类为统计分析方法, 如水文地质比拟法、涌水量降深曲线方程法、相关分析法、时间序列分析等。根据以往预测矿井涌水量的经验, 在涌水量预测中, 着重分析预测区的水文地质条件, 弄清含水层的水位, 富水性的差异和边界条件, 补给、径流、排泄条件, 有目的地选用适合本区域的预测方法和计算公式。

钱家营矿井以往涌水量预测采用的方法主要有双面进水廊道法, 单位涌水量估算法以及水文地质比拟法。其中双面进水廊道法计算过程中参数选取理由不充分, 计算结果与实际涌水量相差甚多, 如经查地质报告中使用双面进水廊道法预计-600 m水平正常涌水量为40 m3/min, 而目前实际情况仅为约12 m3/min, 单位涌水量估算法也难以符合实际情况。水文地质比拟法相对比较准确, 与实际涌水量较为接近, 但参照对象的选取难度较大。因本井田水文地质条件区域变化大, 所以选用水文地质比拟法预计涌水量时, 必须选取最临近的条件相似的工作面作为参照对象。

水文比拟法是一种传统涌水量预计方法。它利用地质和水文地质条件相似, 开采条件基本相同的生产矿井排水或涌水量观测资料, 来预测新建矿井的涌水量。当相似矿井拥有长期的水量观测资料, 可以保证涌水量与各影响因素之间相关关系的可靠程度。钱家营矿井各水平的涌水量预测过程如下。

3.1 -600 m水平

根据矿井水文地质条件和矿井开采-600 m和-1 100 m水平涌水量观测资料, 用水文地质比拟法进行预测, 结果为正常涌水量10 m3/min, 最大涌水量13.77 m3/min。

3.2 -850 m水平

根据水文地质条件和矿井开采-850 m水平涌水量观测资料, 用水文地质比拟法进行预测, 结果为正常涌水量20.9 m3/min, 最大涌水量23.9m3/min。

3.3 -1 100 m水平

-1 100 m水平与-600 m水平地质和水文地质条件相似, 开采条件基本相同, -1 100 m水平与-600 m水平比拟计算得出结果为正常涌水量18 m3/min, 最大涌水量24.2 m3/min

根据以往的涌水量记录, 与以上预测结果比较得出, 矿井涌水量在各水平仍将有上升趋势, 其中以-800 m水平变化趋势最大, 在今后的煤矿开采中应及时采取相应措施进行防范。

4 结论

(1) 井田水文地质条件复杂, 矿井防治水难度较高, 工作量大, 采、掘、开工程受水害威胁均较大, 水文地质条件为复杂型;

(2) 本区地表水体均直接补给潜水层, 但与煤系含水层均无直接水力联系。地下水以层间流动为主, 由于隔水层的存在, 越层的水力联系甚弱;

(3) 矿区涌水以底板突水和顶板淋水为主的动态涌水形式, 涌水量的大小主要受区域裂隙发育程度以及矿井开采随地层走向长度的变化影响;

(4) 全矿区矿井涌水量基本维持在一个比较稳定的小波浪式水平, 一般为10～12 m3/min。各水平涌水量趋势有所不同, -450 m水平涌水量呈下降趋势, -600 m水平涌水量则先增大, 在1999年后减小;-850 m水平的涌水量一直在增大;

(5) 地表水和大气降水对矿井涌水量没有直接影响, 矿井涌水量与地质构造和采矿因素关系比较显著;

(6) 钱家营矿井涌水量预测采用水文比拟法, 矿井涌水量在各水平仍将有上升趋势, 在今后的煤矿开采中应及时采取相应措施进行矿井水防治工作。

参考文献

[1]陈酩知, 刘树才, 杨国勇.矿井涌水量预测方法的发展[J].工程地球物理学报, 2009, 6 (1) :68-72

[2]潘志.矿井涌水量的数学模型与预测[J].宁夏大学学报:自然科学版, 1998, 19 (3) :229-232

[3]周如禄, 戴振学, 李颖.矿井涌水量预测的理论与实践[J].煤炭科学技术, 1998, 26 (6) :47-49

[4]肖江, 唐依民, 王齐仁.矿井涌水量时间序列的频谱分析及应用[J].湘潭矿业学院学报, 2000, 15 (4) :7-11

金鱼隧道涌水处治技术 篇9

1.1 工程概况

金鱼隧道位于拟建德阿路绵竹—茂县段K6+210～K8+235处(该公路为二级公路),设计为人字形纵坡,为单洞长隧道,隧道全长2 025 m,隧道最大埋深约376 m。隧址区附近发育有汉旺向斜及卸军门断裂。在涌水区附近,未发现大型的影响隧道的地质构造,但涌水区范围内裂隙及溶蚀现象较发育,有利于地表水及地下水的贯通。

1.2 水文地质条件

(1)地表水

隧址区的地表水主要是绵远河,属于降水补给河流。除绵远河外,隧址区内还有一条溪沟位于K7+750沟谷上方,其水量随季节变化而变化,旱季时水量小甚至无水,雨季时水量增大,暴雨时可能猛增。该溪沟雨季非暴雨时段的实测流量约为7.8 L/s。

(2)地下水

隧址区地下水主要受制于地层岩性、地质构造和地形地貌等,地下水的补给又与气候、降雨等密切相关。按地下水的赋存条件可分为松散堆积层孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙岩溶水和溶洞水、碎屑岩层间裂隙水和基岩裂隙水。本段隧道K7+230到隧道出口均为碳酸盐岩裂隙岩溶水,其主要岩溶发育段K7+230～K7+900,根据估算其涌水量在0～200 L/s,其丰水期水量中等,枯水期涌水量低。

在裂隙发育的白云岩、灰岩等坚硬岩石中存在基岩裂隙水,一般流量0.01～0.5 L/s,最大流量10 L/s。

2 隧道涌水情况及原因分析

金鱼隧道出口段在掘进至K7+445时,在其底面上(左侧仰拱中部)出现一个直径约25 cm的涌水点,涌水流量约6.1 L/s,水质较清,当隧道继续向前掘进2.5 m,至K7+442.5时,该涌水点随之向前移动2.2 m,出现在掌子面前左下角边墙部位(K7+442.8),涌水流量约6.5 L/s。隧道继续向前掘进至K7+441,涌水点位置未变。通过持续观察,该涌水点流量基本稳定,未发现较大的变化,只在暴雨时,流量有增大,呈股状喷出,喷出距离约4 m,且水质变浊,持续时间与暴雨时间相当。

结合金鱼隧道工程地质勘察报告及对涌水处附近的野外调绘结果得知,位于K7+750处的沟谷上方有一溪沟,该溪沟在沟谷中游完全消失,下游出露了一股水流,但流量远远小于上游流量。由此可见溪沟里的水在径流的过程中已完全渗入地下形成地下水,仅有一小部分在下游出露,其余水量均流向其他地方。

经过访问施工人员得知,隧道内涌水的流量变化与大气降水关系密切,无雨时流量明显小于暴雨时的流量。此次调查隧道内涌水量约为6.1 L/s。

结合野外调绘的结果及对比上述情况,可以推断,隧道内的涌水来源于K7+750处沟谷上方的溪沟水,该地表水在径流过程中渗入地下,沿着岩层的裂隙或岩溶通道由高到低径流,最后于隧道K7+442附近洞身内排泄。其涌水量大小明显受大气降水影响。除此以外,还与贯通地表水与隧道的裂隙或岩溶的渗水能力有关。

3 涌水量的预测

参考金鱼隧道工程地质勘察报告,采用3种方法计算的涌水量见表1。

m3/d

上述结果均是在考虑整条隧道的情况下进行计算的,未考虑整条溪沟顺着裂隙或岩溶进入隧道的情况。目前隧道已经贯通,仅发现K7+420附近出现大量涌水。根据调绘及分析涌水的来源结果,此次涌水量大小针对K7+750处溪沟进行专门计算。

根据现场调查,隧道内涌水量的大小约为溪沟流量大小的80%,可通过溪沟水流量峰值的计算得出隧道内涌水的最大值。

3.1 K7+750溪沟洪水峰值的计算

取暴雨时的最大洪峰流量,按推理公式进行计算:

式中:Q为最大流量;ψ为洪峰径流系数,ψ=f(μ,τn);τn=f(m,s,J,L),其中:s为暴雨雨力,m为汇流参数,J为沟床平均纵比降;L为沟道长度,n为暴雨指数;F为流域面积;τ为流域汇流时间;μ为入渗强度,根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》,盆缘山区利用公式μ=3.6F-0.19计算。

计算频率为1%、2%、5%及10%的暴雨洪水设计流量Qp,计算参数见表2、表3。

将上述数值代入相应公式中计算出暴雨指数n及洪峰径流系数ψ,最后按式(1)计算出该沟谷中地表水下渗处剖面在不同频率下的洪水峰值流量,见表4。

3.2 隧道最大涌水量的计算

3.2.1 根据洪峰峰值计算

通过现场调查得知,隧道内的涌水量约为溪沟上游水流量的80%。假设贯通地表水与隧道的裂隙或岩溶有足够的渗水能力,那么结合上面计算的溪沟内的洪水峰值可以得知,在不同频率暴雨的情况下,隧道内的涌水也不相同,取洪水峰值的80%作为隧道内最大涌水量,即Qmax=0.8Qp。

3.2.2 根据调查访问计算

根据现场访问施工人员,在今年汛期所观察的隧道内最大涌水量约为今次调查数据的2.5倍,所以根据调查访问今年汛期的最大涌水量为:Qmax=6.1×2.5=15.25 L/s=0.015 m3/s。

通过上述计算可知,隧道内最大涌水量应在0.015～2.606 m3/s,与大气降水的强度及贯通地表水的裂隙或岩溶的渗水能力有关。

4 处治方案比较

隧道贯通后,对K7+442涌水点前后40 m范围进行雷达扫描,以探明该段围岩是否存在溶洞或溶腔,雷达设定距离为25 m。检测结果显示,金鱼隧道进口K7+442处左边墙涌水段为中风化砂岩和灰岩。根据雷达图像分析,在距离边墙4～7 m段围岩节理裂隙发育,岩体破碎,存在裂隙水;在距离边墙16～17 m处有一破碎带,岩体较破碎,含水丰富,属于水体富集带,为涌水主要水源,但该段围岩无溶洞溶腔等不良地质情况。根据水文调查及雷达探测结果,提出以下2种处治方案。

4.1 洞内涌水点局部注浆固结方案

采用水泥浆液孔内循环固结灌浆的方式,对K7+442涌水点前后、上下4 m范围进行局部注浆封堵,注浆深度5 m,以达到截断涌水通道的目的。注浆范围见图1。注浆后出水点如仍有水流出,可根据水流大小,选用直径100～250 mm的PVC管,将其引流至中心排水沟排出。出水口需设置锁口,以防止孔口被水流扩大,且有利于与PVC管衔接,PVC管出口处,增加1道中央检查井。

4.2 拦排结合的处治措施

据地表调查情况得知,地表水于沟谷上方2处直接渗入地下,地表观察到的下渗面积约为5 m2。采用注浆的方式将下渗裂隙进行堵塞,将地表水隔离在外。同时在隧道中将剩余地下涌水引入中央排水沟中进行排泄。

经进行经济、技术效果比较,考虑到安全为主,确定采用拦排结合的处治措施。方案比较见表5。

5 处治方案及技术措施

5.1 地表处理技术

(1)依据水文地质调查情况,在洞顶K7+750溪沟内找到水流下渗区域。

(2)清理下渗区域上下游各10 m、溪沟全宽范围内的表土,下挖至沟底以下50 cm,并整平。

(3)对下渗区域进行地表注浆封堵渗水通道,在地表沟内清理范围及其沟边垂直向下打Φ60 mm无缝钢管,钻孔沿沟梅花形布置,间距100 cm×100 cm,钻孔用地质钻机钻,钻孔长度为6 m。然后浇注25 cm厚C20混凝土作为止浆盖。

(4)压浆使用机械为3缸注浆机,注浆主要考虑浆液的流动性、强度、收缩率、凝胶时间等,性能指标是选择浆液的重要因素,浆液采用水泥、水玻璃双液浆。水玻璃浓度40Be′,水泥浆浓度1∶1～0.5∶1,用425R以上硅酸盐水泥,水泥∶水玻璃(体积比)采用1∶1。缓凝剂为Na2HPO4,掺入量为水泥重量的2.5%,初凝时间为5～15 min,注浆终压为0.3～1 MPa。

(5)注浆完成后,对注浆区域进行回填以恢复溪沟地貌。

5.2 洞内排水处治

地表注浆封堵后,洞内涌水口依然有水流出,采取管路排水的措施进行处治,防排水布置见图2。

(1)依据涌水点出水口大小及可探深度,制作双层滤管安设在孔内,其外层为Φ16 cm无缝钢管,壁厚4 mm,内层为Φ15 cm铸铁管,两管密贴,两管相嵌后,在管壁钻2 cm圆孔,孔距40 cm交错布置。滤管长为1.5 m,加工图见图3。

(2)在出水口用2 cm厚钢板与滤管焊接,并与I18工字钢锁口梁架焊接,打锁脚锚杆锚固。

(3)锁口应嵌入初期支护内,并使用C30高强度砼封闭周边,不得侵入二次衬砌空间。锁口施工见图4。

(4)横向排水管使用与滤管铸铁管同口径铸铁管,二者用法兰盘联接或焊接,横向排水管不打孔。

(5)对应出水口在中心排水管处增加中央检查井1个,要求检查井内表面铺设1 cm钢板加强,防止冲刷破坏混凝土结构。

(6)该出水点前后各30 m范围,增加环向及横向排水管,按纵向间距5 m布置。

6 结语

处理结束后,出水点依然有水流出,经对其进行流量监测,流量较处理前明显减少且稳定在2.5L/s的状态,说明洞内涌水大部分是由地表补给,少部分是基岩裂隙水,通过引排可以达到治水目的。

金鱼隧道涌水,根据工程所处地理位置、水文地质特点,采用以拦为主、排为辅,防排结合的综合处理方案,减少了地表水的渗透,通过洞内引排有力地保障了隧道的运营安全。

摘要：绵茂公路一期工程金鱼隧道隧址区含水丰富,部分地段有涌水,针对此情况,通过对隧址区水文地质进行调绘及对涌水原因的分析和涌水量的计算,制订了不同的处治方案,并进行比选,采用了安全性最好的拦排相结合的施工技术,最终成功解决了该隧道的涌水问题。

关键词：隧道工程,涌水预测,注浆固结,防排结合,处治措施

参考文献

[1]江苏交通科学研究院.四川省绵竹至茂县公路汉旺至牛圈沟施工图设计[R].2009.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2004.

[3]洪开荣.山区高速公路隧道施工关键技术[M].北京:人民交通出版社,2011.

[4]常士骠,张苏民.工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[5]四川省水利电力厅.四川省中小流域暴雨洪水计算手册[R].1984.

新麒麟隧道进口涌水治理措施 篇10

关键词：隧道涌水,危害,治理,施工

涌水是隧道隧洞施工中仅次于塌方的最常见的地质病害之一, 特别是在我国降雨量较大地区隧道隧洞施工中更为常见。如何处理好在隧道施工过程中出现的涌水问题, 也越来越引起我们的关注。

1 新麒麟隧道涌水情况概述

新建襄渝二线铁路新麒麟隧道DZK207+575～DZK213+492, 位于陕西省安康市白河县冷水镇麻虎乡境内。隧道全长5 917 m, 里程为DZK207+575～DZK213+492, 最小埋深约25 m, 最大埋深约550 m;地面高程一般为200 m～800 m, 相对高差100 m～600 m。隧道进口为王家沟, 主要经过魏家沟、刘家沟、东沟、麒麟沟, 穿越较大型河谷为川河, 出口段为下冷水河, 各沟谷河流直接汇入汉江, 该隧道全部位于直线上, 线路以0.4%, 0.3%的上坡通过隧道。进口段为单线隧道, 出口为双线车站隧道。地层岩性以云母石英片岩、石英云母片岩为主, 岩性比较单一。

2006年6月21日22时, 新麒麟隧道进口DZK209+390处发生涌水。涌水点距洞口815 m, 涌水地层岩性为石英云母片岩及少量石英岩, 节理裂隙发育, 岩石强度较高。实测日涌水量约为12 000 m3/d, 水质清澈。

涌水量估算采用浮标法进行估测, 即带有识别标志的漂浮体, 以10 m长度为测定范围, 记录所用时间, 通过观察计算由此可得到:

每小时流量为:Q=0.141×3 600=507.6 m3/h。

每天流量为:Q=507.6×24=12 182.4 m3/d。

2 涌水处理方案及施工方法

处理原则:以堵为主、适量排放, 有效保护和利用涌水资源。采取对涌水地段超前小导管注浆辅助施工, 将坑道周围岩体预先加固及封闭岩体裂隙, 起到超前预支护围岩的作用, 暂时将水汇集到隧道下部集中, 引管将水引流至集水坑内, 排出洞外。根据围岩变化情况, 加强初期支护。涌水段仰拱施工是施工中的一个难点, 在施工准备阶段要充分考虑困难, 做好准备工作, 采取了拦坝截水、钢管引水、抽水泵配合抽水等措施, 保证仰拱正常施工。

2.1 涌水地段超前小导管注浆

采用钻机分别在拱顶及最大跨位置进行钻孔, 探测前方水位水量及地质情况, 注浆孔布置由工作面向开挖方向呈伞形辐射状, 钻孔布置成数圈, 梅花形排列, 以达到注浆充分, 不留死角的目的。

施工步骤:测量放线, 精确定出钻孔的位置、数量并进行现场交底→注浆材料的准备, 严把材料关→机具设备准备, 保证施工过程中机具的正常运转→进行室内浆液凝固试验, 并进行现场试注→用钻机钻孔 (ϕ50) →注浆, 按先外圈后内圈, 先上后下的顺序进行, 反复几次→将水汇集成股状, 然后引入临时排水系统中→注浆加固涌水段围岩, 施工结束。

配比:注浆材料选用水泥—水玻璃浆液。参数如下:水泥∶水玻璃 (体积比) =1∶ (0.6～1.0) ;水泥浆水灰比:0.8∶1～1∶1;水玻璃模数:2.6～2.8, 水玻璃浓度35 Be。

2.2 隧道涌水段开挖支护及防水措施

2.2.1 开挖

隧道开挖炮眼布置仍按原爆破设计图进行钻眼, 如遇个别炮眼水量较大时, 在该炮眼附近另行钻眼。炸药全部采用乳化炸药以非电毫秒雷管进行起爆。

2.2.2 支护

1) DZK208+390段设计围岩级别为Ⅲ级。考虑该段围岩强度较好, 有一定的自稳能力, 在采用ϕ6.5 mm, ϕ8 mm钢筋网配合锚杆施作的基础上, 局部发育段采用ϕ22 mm螺纹钢纵环向编网处理。网格尺寸在20 cm～50 cm之间, 牢固焊接于锚杆之上, 替代了钢架、锚杆、钢筋网作为主要初期支护的通常做法。这样一方面使工序衔接紧凑且平稳地渡过了涌水段, 另一方面又节省了人力、财力。

2) 采用C20混凝土喷射, 在有水地段, 增加水泥用量;先喷干混合料, 待其与涌水融合后, 再逐渐加水喷射, 喷射时由远及近, 逐渐向涌水点逼近, 然后在涌水点安设PVC管将水引出, 再在导管附近喷射。涌水范围较大时, 设树枝状排水盲沟再喷射;涌水严重时, 可设置泄水孔, 边排水边喷射。

3) 仰拱施作是涌水段的一个难点。隧道进口以4‰上坡通过隧道, 给涌水的自然引流提供了一个有利的条件。但如何解决该段排水问题保证混凝土的质量仍是我们所面临的一个困难。在具体的施工中, 施工时在仰拱里程段前形成一个拦水坝进行渡水, 水坝采用沙袋垛码, 背后采用弃碴回填密实, 减小流水对沙袋的压力。在拦坝预埋两排ϕ150 mm钢管在隧道右侧布置将水引至已做仰拱临时排水沟内排出洞外, 开挖仰拱长度以50 m为宜 (主要考虑作业人员、机械施作时间不要太长, 同时由于ϕ150钢管管数量的限制) , 并在仰拱局部设置集水坑, 3台抽水泵配合100 mm软管排水 (见图1) 。

2.2.3防排水、衬砌

在富水段防水板双层铺设, 第一层作为挡水之用, 尽量与围岩密贴, 第二层作为防水之用, 预留一定的缓冲。接缝应采用常规法, 采用充气法和真空法检查, 确保严密可靠。环向50 mm盲管由原设计的6 m改为3 m, 在涌水点安设PVC管将水引出, 涌水范围较大时, 设树枝状排水盲沟进行引排。二次衬砌根据监控量测结果确定施作时间, 形成封闭整体。同时加强隧道内临时排水, 并设专人看管抽水设备运转情况。

3涌水段施工的几点体会

1) 涌水不利方面给施工带来了很大的困难, 如人员身体状况、机械损耗、车辆磨损, 有利方面改善了隧道内施工作业环境, 做到了防尘的效果。

2) 涌水情况较为复杂, 没有固定模式。一般原则为:对开挖完毕后的围岩尽量不去扰动, 加强支护, 提高混凝土强度, 通过即可。

3) 对于地下水与地表水有直接水力联系的隧道, 由于地下水量及水压随雨量变化, 施工中应尽快将围岩自身承载力、初期支护和二次衬砌有机的结合起来, 共同抵御水压, 避免各工序间隔时间太长, 造成单一支护抵抗水压的情况。此外, 当二次衬砌不能紧跟时, 应考虑提高初期支护强度。

4) 设计衬砌标准断面的结构时, 也应把外水荷载考虑进去。根据有关资料显示:只要保证外水荷载有效高度在100 m的范围内, 是不会对隧道的衬砌结构造成大压力的。

参考文献

[1]铁道部第二工程局.隧道 (上册、下册) ——铁路工程施工技术手册[M].北京:中国铁道出版社, 2000.

[2]TB10204-2002, J163-2002, 铁路隧道施工规范[S].

涌水处理 篇11

统景隧道位处统景风景区以南。进口位于统景镇感应洞村枷担湾, 出口位于统景镇御临村冲老湾。统景隧道为单洞双向行驶二车道公路隧道, 洞身平面上呈直线形。呈北西--南东向展布, 隧道轴线地面标高与设计路面标高最大高差193m。相关参数详见表1.1。设计隧道限界宽10m, 高5m。

2 K11+300~K11+120隧道段涌水

2009年6月20日凌晨1点, 在K11+300~K11+270段, 高压的地下水将二次衬砌混凝土挤破约10m2, 喷涌而出, 挤破处前后的混凝土出现多处裂缝;同时在K11+150~K11+120段地下水从隧道底部混凝土的施工缝处喷涌而出, 形成多处水柱, 水柱高一般为15-30厘米, 水柱涌起最高处约50厘米。

由于涌水量太大, 整个隧道从涌水点到隧道出口全部被水淹没, 地下水溢出两侧排水沟, 涌向路面, 隧道内路面上的地下水有10cm深。整个涌水历时51小时, 最大流量达6602.4m3/h。

注:猴子洞口流量为2843.1m3/h, 流速为1.35m/s, 流量没有包括在上表中

此三次涌水相隔时间较短, 流量、压力巨大, 持续时间长, 对隧道的结构稳定及以后的运营安全构成了极大的威胁。

3 K11+300~K11+120隧道段简况

统景隧道K11+300~K11+270段、K11+150~K11+120段原设计为IV级围岩, 采用IV级围岩衬砌, 隧道覆盖层厚165米到140米, 基本上处于铜锣峡背斜轴部位置, 岩性为层状灰岩。整个开挖过程和衬砌过程未出现过明显大流量的地下水。

4 K11+300~K11+120隧道段涌水调查及分析

涌水段地处铜锣峡背斜轴部, 通过对隧道地表进行调查, 发现隧道涌水与猴子洞涌水相关联的可能性很大。

4.1 位置关系

铜锣峡背斜横穿隧道, 背斜轴部与隧道交汇处为涌水段, 沿着背斜轴部方向往北到温塘河边有一天然溶洞, 名称为猴子洞, 猴子洞长约2000米, 洞走向基本同背斜走向。

在距隧道南西1300米左右的渝北统景镇御临村九社 (大塘) 溶蚀洼地调查了解到:大塘溶蚀洼地最大洪水位高出洼地2.0米多 (1968年及1978年两次) , 均因水量大、落水洞排水不畅造成;汇水面积约1平方公里, 负地形中部有两处落水洞, 具五处主要水源, 其中三处水源来自三叠系上统须家河组地层;两处水源来自三叠系下统嘉陵江组地层, 调查时水量均小于30立方米/日, 其中一处嘉陵江组地层水源只在雨季时才出露。洼地具两处落水洞, 洼地中部一处, 见粘性土充填, 靠施工隧道侧落水洞, 洞口不规则, 深度达50米左右, 下为暗河, 水深5米以上, 暗河沿岩层走向发育, 排泄于南侧温塘河, 由重庆市渝北区草坪至统景二级公路工程地质详勘统景隧道水文地质图1:50000分析:由大塘沿NNE~SSW向至统景镇天坪村的唐家山, 溶蚀洼地、溶洞发育, 大塘暗河水源与之存在一定联系。往东南方向也有一处负地形, 名称为朱家槽, 汇水面积约1平方公里, 中部也有落水洞。具体见下图:

涌水段隧道路面标高为290.3m, 猴子洞洞口标高为355.21m, 大塘负地形底部标高为348.3m, 朱家槽负地形底部标高为431.1m, 猴子洞标高高于统景隧道, 两处负地形标高高于猴子洞洞口。

4.2 猴子洞涌水与负地形

6月20日和6月29日隧道出现涌水时, 大塘和朱家槽两处负地形均出现被水淹没, 负地形中的落水洞无法及时排走地表水, 整个负地形底部被水淹没1m多深。

猴子洞沿背斜方向延伸2000多米, 从位置看, 猴子洞比负地形落水洞低, 彼此的水系相通, 平常猴子洞基本无水, 可供游人观光, 但下暴雨后, 猴子洞便出现涌水, 涌出的洪水沿着猴子洞往洞口方向流, 流到离洞口500多米处, 洞内底部有一处落水洞, 涌出的洪水便汇入落水洞, 流入地下。负地形出现被水淹没后, 猴子洞便会出现涌水, 涌水的水源补给主要应为负地形地表水。

4.3 隧道涌水与猴子洞涌水

猴子洞与隧道在平面上相交, 且高于隧道。2009年6月20日和6月29日及8月3日三次涌水, 猴子洞内开始涌水后马上隧道便出现涌水, 猴子洞涌水结束后隧道涌水也紧跟着结束。从涌水的流量、颜色来看, 猴子洞与隧道内基本相似。另据了解, 往年猴子洞内的涌水均能从落水洞内流走, 只有1989年特大暴雨时, 猴子洞出现涌水不能从落水洞内及时排走, 猴子洞被淹没, 今年两次下暴雨相比1989年不算大, 但两次猴子洞均被淹没, 隧道涌水与猴子洞涌水明显关联。

4.4 隧道涌水特征及原因分析

根据隧道施工期间的洞内情况分析, 隧道应位于岩溶水垂直循环带 (补给通道) , 而垂直循环带的岩溶水接受大气降水补给, 经漏斗、洼地汇集后向暗河或岩溶管道集中, 顺岩层走向径流, 通过下部水平循环带 (排泄通道) 的岩溶通道排泄, 地下水交替循环剧烈。垂直循环带岩溶水补给面积大, 集中径流管道化, 流速大, 无压或局部承压。

据地面调查、物探资料及勘察资料分析, 隧道在穿越背斜轴部段 (K11+100~K11+300) 应存在垂直循环带与下部水平循环带相联通的岩溶管道, 而隧道施工对已有岩溶管道的破坏很大, 堵塞已有岩溶管道的可能性很大。

根据隧道施工期间的洞内情况及6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6隧道三次涌水观测, 隧道涌水与否与降雨量大小有关联。

隧道在K11+100~K11+300段施工期间, 由于该期间无大暴雨发生, 隧道并未在雨后出现涌水, 经分析推测, 小量的大气降水应经由其它的岩溶管道流向下部水平循环带 (排泄通道) , 而当出现6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6这样的大暴雨时, 大量的大气降水便要通过被隧道阻断的岩溶管道向下部水平循环带 (排泄通道) 径流, 而隧道又堵塞了岩溶管道, 于是便发生了隧道二衬挤破及大量涌水。根据隧道三次涌水的观测, 隧道涌水与大暴雨间存在一定的滞后性, 大致是在大暴雨开始约6~8小时后隧道方出现大量涌水。

4.5 隧道涌水水源

猴子洞洞口标高为355.21m, 猴子洞与隧道在平面位置相交处分别位于隧道K11+250一带及猴子洞进洞约500m一带, 隧道在该段路面标高为290.3m左右, 与猴子洞之间高差约60m。据猴子洞管理人员杨达明讲:统景隧道施工至该对应段期间, 在猴子洞内500m一带的落水洞处可听到下方有隧道施工的噪音以及工作人员的喊话声, 推测隧道与猴子洞存在相联通的岩溶管道的可能性很大。

据杨达明讲:6.20~6.22大暴雨时, 在隧道二衬未被挤破时, 猴子洞被淹至进洞约300m处, 在隧道二衬被挤破后, 猴子洞内淹水也逐渐消退;6.29~6.30大暴雨时, 隧道再次出现大量涌水, 经调查, 猴子洞内深处有大量涌水, 据杨达明讲, 该出水处位于猴子洞进洞约800m一带, 流经猴子洞至猴子洞进洞约500m一带的落水洞 (与隧道相交处附近) 处消水下漏, 平常大暴雨时猴子洞内才有来水, 也滞后约6~7小时左右, 基本全由该落水洞排泄, 只有82年特大暴雨时才将猴子洞淹没, 据观测, 猴子洞内涌水的流量、颜色等与隧道内涌水基本一致;2009年8月3日暴雨袭重庆, 统景隧道在穿越背斜轴部段 (K11+120~K11+150、K11+300~K11+270) 于8月4日早上五点又再次出现地下水喷涌, 无水期时在猴子洞内500m一带落水洞处投放的漂浮物, 8月4日在统景隧道K11+300~K11+270段地下水喷涌处已可见, 从而进一步证实统景隧道涌水与猴子洞来水相联通。并且, 隧道三次涌水中涌水量最大的8.4~8.6涌水, 猴子洞全洞被淹没, 洞口还有流量约3000m3/h涌水流出。

以上现象充分表明, 隧道涌水水源大多来于猴子洞内。

在1:50000的水文地质图上量得:竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的汇水面积约7.49平方公里;大塘-龙洞湾溶蚀槽谷地带的汇水面积约11.99平方公里。

根据隧道区岩溶及岩溶水的发育特征及规律 (沿构造线方向发育分布) 、猴子洞的位置及发育方向等综合分析推测, 隧道涌水段的岩溶水补给来自于竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的大气降水。

4.6 隧道涌水量预测

通过综合分析判断, 已知隧道涌水与降雨量有极大关联, 隧道涌水量预测主要依据2009.6.20~6.22、2009.6.29~6.30、2009.8.4~8.6观测到的三次隧道涌水量 (Q) 与当时的日降雨量 (A, 6.20、6.29、8.5的日降雨量分别为57.6mm、75.3mm、120.7mm) 及在1:50000的水文地质图上量得的本段岩溶水的汇水面积 (F) , 反推出隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) , 然后按当地最大日降雨量 (Amax) 推算出隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 。

2009.6.20~6.22隧道涌水

α=Q/F·A=148608/7.49×106×0.0576=0.344

2009.6.29~6.30隧道涌水

α=Q/F·A=192326/7.49×106×0.0753=0.341

2009.8.4~8.6隧道涌水

α=Q/F·A=316483/ (7.49×106×0.1207) =0.35

由以上反推计算结果, 隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) 为0.341~0.35, 建议取0.35。

当地最大日降雨量 (Amax) 取重庆主城百年一遇特大暴雨降雨量266.6mm, 隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 推算如下:

Qmax=α·F·Amax=0.35×7.49×106×0.2666=698892m3/d

隧道涌水段的预测最大涌水量推算为698892m3/d。

4.7 涌水治理

方案一:通过与统景风景区管理委员会达成协议, 在猴子洞内修建一条排洪沟, 此方案排洪可以大大缓减统景隧道目前涌水段水对隧道K10+460~K11+860段侧壁的水压作用。

方案二:在统景隧道K11+300~K11+270

段地下水喷涌处, 修建一条排洪沟, 达到导流功效。

摘要：渝北区草坪至统景二级公路经草坪与渝邻高速公路相衔接。统景隧道为该二级公路的重要工点之一。统景隧道在竣工后不久出现隧道岩溶段涌水, 作者对隧道岩溶段涌水进行了调查及分析, 并且提出了治理措施。

关键词：统景隧道,涌水,治理措施

参考文献

[1]1977年四川省地质局南江水文地质工程地质队完成的1:20万《区域水文地质普查报告》 (重庆幅)