地下水对隧道工程建设的相关影响.doc

地下水对隧道工程建设的相关影响［摘要］随着国民经济的发展和交通的建设，我国从上世纪开始便建造了许许多多的隧道。不论是在隧道建设过程中，还是建后运营维护时，地下水问题一直是影响着隧道工程的重要因素之一。地下水的活动和作用会改变隧道含水环境，对围岩造成影响，影响隧道稳定，因此认识地下水对隧道施工的影响和做好防排水措施至关重要。［关键词］隧道工程地下水围岩防排水［中图分类号］U45［文献码］B［文章编号］1000-405X(2014)-3-303-11地下水对隧道工程的危害隧道工程地质的问题常会引起隧道事故，而地下水的活动和作用最是关键，大量的工程事故都是因地下水作用而引发。当隧道通过断层破碎带、岩溶裂隙以及松散岩土时，常会与地表水以及区域地下水有水力联系。当隧道建设要穿过断层破碎带以及大型溶洞时，隧道围岩被分割为单独水力联系的单元，影响建筑结构的安全施工、正常使用及耐久性，对隧道施工以及建后的养护运营等会有较大影响。针对地下水可能会对隧道安全施工和稳定运行造成的危害，必须采取必要的防排水措施。其合理性与周围地层的工程地质和水文地质条件关系密切。地下水水头较高时，采取以堵为主的方针防水，这将给隧道结构带来水压升高或作用位置转移等问题，故有必要使隧道防排水遵循“防、排、 截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全，达到防水可靠、排水通畅、经济合理、不留后患的目的。2地下水对围岩的影响山岭隧道施工中，地下水对围岩作用影响也是决定隧道安全的重要因素之一。因此有必要认识岩石在地下水的作用下的具体变化机理，从而更有针对性的处理地下水问题，提高施工质量。2.1地下水对围岩的软化作用隧道围岩受到地下水的物理作用是热融、冻融、崩解、泥化、润滑、分割、软化，通常表现为综合软化效应。当地下水浸润岩石后，岩石的物理状态受水分子影响发生改变，并且使岩石内部颗粒表而有了特殊变化，使岩石强度发生改变，因此也加剧了岩石移动的整个过程。当岩石中砂岩水分提升到4%时，强度便随之相应降低百分之五十。使砂砾土在支撑力不足的情况下彻底失去支撑力。尤其是粘土矿物，由于其亲水性强、颗粒细,因此会形成水分子层在矿物粘土之间，由于水分子本身的亲水性，所以会吸水进行不断扩层；而与此同时，矿物晶胞层中也易进入水分子，从而在内部层间形成水层。水层形成容易导致粘土矿物内外部膨胀，岩石强度会因这些水层的膨胀而降低岩石强度，也称之为软化作用。软化作用与岩石胶结强度和胶结成分有很大关系。2.2地下水对围岩的分割作用水会对岩石的机理起到一定的分割作用，岩石在承受水压时，有效法 向应力会随之减小，同时岩石的潜在抗剪力也会因摩擦少而减小，最终也会使抗压抗剪切力强度减小，因此为水侵入岩层创造了条件。同时水还会岩石有一定的化学腐蚀效应，会与岩体的一些溶水元素发生化学反应，导致岩体上因密度的不足而生成许多空隙，从而降低了岩石强度。2.3地下水对围岩的膨胀作用不同的岩石质体会有不同的吸水性能，吸水性能致使岩石产生膨胀的效果，因此会导致岩石内外部应变应力的改变，尤其是一些空隙较多岩体,由于孔内的黄土积聚，很容易遇水发生膨胀，导致围岩损坏。在隧道工程施工中，应充分考虑水对岩石产生的影响。3隧道工程防排水施工要点隧道防水通常包括隧道洞身衬砌的防水和注浆防水。其中注浆防水对洞周围岩是通过注浆充填裂隙,对软土则是通过注浆加固地层，作用都是通过注浆改良洞周地层，使其渗透特性降低，从而达到隧道防水目的。隧道排水系统宜按地下水和运营清洗污水、消防污水分开排放的原则进行设计，设置完善的纵横向排水沟管。3.1隧道防排水设计目的应对隧道防排水设计意图做到充分理解，防排水设计要以排水为主，辅助以堵、截、引等手段，并依据长期防排水的实践经验，依据具体情况设计排水设施并进行合理布置。要增加排水设施在隧道地下水较多的地方，实现顺利排水。在初期支护中应该对第一道工序实行引截排的防排手段。围岩开挖中根据其涌水的实际情况，做好记录，并进行引排。通过混 凝土堵截和引水导管的引导在初期支护中形成一定的排水设施，混凝土渗水在喷混凝土后大为改观，从而达到防水效果。3.2隧道防排水防线初期支护是隧道防排水的第一道防线，而第二道防线则是通过背面排水和初砌柔性排水的设置来实现，在进行第二次衬砌时，应对喷锚混凝土的钢筋网断头、锚杆和不平整部位进行喷补修凿，以达到适合柔性防水铺挂的混凝土表面平整要求。再依造设计的具体要求将软式透水管挂在边墙环或拱部。根据混凝土渗漏的实际情况进行透水管引导，或者是增加用塑料锚固螺栓加固的环向软式排水管。对塑料锚固螺栓进行布置时，依据防水板一定的尺寸进行钻孔塑料锚固螺栓的安装，防水板铺挂时，应采用垫圈环向和螺钉，并使搭建的宽度在一定规范内。3.3隧道涌水类型隧道涌水可根据地下水的类型分为潜水渗流涌水、承压水渗流涌水、降水渗流涌水和集中涌水四类。其中潜水渗流的特点是地下水位相对比较稳定，且水位面高于隧道纵向排水管的高程；承压水渗流涌水的特点是地下水承压，压力较大并且较为稳定，这类地下水容易造成隧道路面溢水；降水下渗涌水量是指地表降水下渗流向隧道形成的渗流量，其特点是渗流流向铅垂向下或沿岩层主导裂隙方向向下渗流，渗流线被隧道所截者从隧道排出，未截者则不受隧道影响；集中涌水是指隧道穿越地下暗河，或与地表河流水库等有水力联系的断层破碎带等时通过涌水处快速流入隧道排水系统的水量，其特点是出水点集中，出水量大，施工时应事先做出妥 善处理。隧道涌水量的估算需要进行进行专门的含水区段水文地质试验，其计算方法一般有解析法、物理模拟法和数值模拟法。近些年来，随着科学技术的不断发展，电子计算机得到了空前广泛应用，数值模拟对地下水的非均质、各向异性特征描述已经能够实现，已经在计算隧道涌水量中得到了广泛的应用。参考文献［1］周红波，何锡兴，蒋建军，蔡来炳.地铁盾构法隧道工程建设风险识别与应对［JL地下空间与工程学报，2006,03.［2］李国，杜欣，曾亚武.隧道与地下水环境相互影响分析［J］.中国水运(下半月)，2008,09.［3］龚睿.隧道工程建设对隔档式岩溶富水背斜地下水环境的影响研究［D］.成都理工大学，2010.［4］王廷亮.隧道工程地下水处理的环境地质效应［J］.工程勘察，2010,12.［5］黄宏伟.隧道及地下工程建设中的风险管理研究进展［A］.《地下空间与工程学报》2006(1).