1、浅析地铁工程暗挖隧道施工中地下水的危害及治理摘要：隧道建设与地下水环境有着密切联系，地下水也是影响隧道工程安全性的重要因素之一。本文结合实际施工案例，针对隧道施工中地下水危害和治理做了深入浅出的分析探讨，进一步了解暗挖隧道因受地下水影响可能引起的不良反应以及应对措施和处理方法，从而使地下水危害在工程实际中得到预先控制，减少其可能产生的危害，降低工程损失。 关键词：暗挖隧道地下水危害治理 中图分类号： U45 文献标识码：A 引言 目前，无论是在隧道建设过程中，还是在建成后运营维护阶段，地下水的治理一直是一个老大难问题。如何查明地下水分布规律、经济、合理的处理好地下水问题，往往关系到隧道工程的成
2、败。 1、地下水对隧道工程的作用 地下水不但影响隧道工程的施工，对隧道结构产生危害，降低衬砌结构的可靠性，导致衬砌失稳破坏，而且还会引起其他隧道病害，影响隧道正常使用是的安全。当隧道通过松散岩土，岩溶裂隙发育或断层破碎带时，往往与区域地下水和地表水有一定的水力联系。 2、地下水的危害 就隧道事故而言，地下水在隧道工程地质问题的发生过程中起到至关重要的作业，地下水活动和作用往往是形成隧道事故的主要因素，大量的灾（难）害性事故的发生，大都是由于地下水作用触发和诱发的。地下水对工程的危害主要包含以下几项： 2.1 地下水对于工程安全的危害 （1）降低围岩的稳定性，对软弱质围岩、松散破碎围岩影响尤大；
3、 （2）降低围岩的承载力，导致结构变形失稳； （3）高承压力增加结构的外部承载力，导致结构变形失稳； （4）地下水若与地表、地下水体水系联通，可导致隧道结构大面积受淹，导致人员伤害、机械损坏、结构成品破坏； （5）开挖初支过程失水导致围岩失水固结，引起地表及建筑物沉降，失水过程如带出泥砂，极有可能导致坍塌等重大安全事故； （6）运营期间隧道结构尤其是拱部渗漏水滴至机车牵引接触网会导致列车运行安全事故。 2.2 地下水对于地下工程质量的危害 （1）地下水发育导致初支喷射砼、商品砼质量降低，隧道结构强度降低； （2）强、中风化地层初支与基岩不密贴时地下积水可导致隧道结构上浮； （3）地下水如果对砼
4、、钢筋有腐蚀性将降低甚至破坏隧道结构的质量； （4）结构渗漏水的治理一直是南方地区地下工程施工的重点和难点。2.3 地下水对于地下工程施工进度 （1）对于地下水发育的地段必须增加预注浆或预降水等措施，一般都会增加施工工期； （2）地下水的存在直接降低开挖、初支、二衬施工的工效； （3）结构完工后渗漏水治理将影响隧道的竣工交验。 2.4 地下水对于地下工程文明施工的危害 （1）如地下水未得到有组织引排，将导致隧道内积水泛滥成灾、泥泞不堪； （2）初支、二衬渗漏水导致隧道内作业环境变差。 2.5 地下水对于地下工程建设成本、运营成本的危害 （1）开挖初支过程增加地下水处理费用； （2）二衬结构完成
5、后增加渗漏水治理费用，且该笔费用往往很难预控，占工程后期缺陷处理投入的 90%以上； （3）地下工程渗漏水治理是一个长期、反复的过程，即使到了运营阶段也难以避免，甚至有些运营 10 余年，治水还在继续，治水是一项艰巨、成本不可控的工作。 3、地下水的治理 地下水的治理方法有很多种，主要有：堵水、排水、截水、降水、冻水等方法，有时是单独使用，有时结合使用。隧道施工地下水治理方法应综合的考虑地层岩性、隧道埋深、地区岩溶情况等因素，必须结合隧道穿越地区实际情况合理选择。 3.1 堵水 使用的情况：工程承包合同、设计文件要求堵水，隧道周边对沉降控制要求高且不允许排水、富水地层地质自稳性必须注浆加固兼堵
6、水。 堵水的方法：洞内全断面深孔注浆、上断面深孔注浆、长管棚周边注浆、袖阀管注浆、超前小导管注浆、TSS 小导管注浆、地面旋喷桩、搅拌桩施工、钢花管注浆等。 3.2 排水 使用情况：工程承包合同、设计文件无明确要求、周边环境对沉降要求不高、为保证施工安全质量要求临时性排水，地下排水应有组织引排、按计划引排。 排水的方法：隧道两侧设置排水沟，如隧道开挖方向为下坡，在掌子面 510m 处设置临时集水坑，将掌子面围岩含水及后方结构渗漏水引至集水坑后，用自动潜污泵及时排至洞外；如隧道开挖为上坡，直接通过排水沟排至隧道最低点，再用潜水泵排至洞外，地下水应有组织引排，尤其在掌子面附近的地下水要避免排水沟靠
7、近拱脚，避免地下水长时间浸泡初支基岩。 3.3 降水 使用情况：周边环境条件允许降水，地表和洞内有降水施工作业条件。 （如图一所示） 降水的方法：一般地表轻型井点降水、井点降水、洞内井点降水，降水成败与井点布置、井点大小、降水井的保护密切相关，降水井深度一般较隧道开挖面深 510m，降水深度应低至隧道开挖面以下0.51m，降水井布置一般沿线路中线、隧道两侧各布置一排，采用小孔径、低密度降水效果会更好。降水过程必须加强周边管线及建筑物的监测，如发现异常必须立即停止降水，并在靠近建筑物及管线一侧增设回灌井。 图一 PVC 管外包裹过滤 3.4 隔水 使用情况：地表不具备全范围注浆堵水、全范围堵水成
8、本太高、受影响的建（构）筑物在隧道一侧，可采用止水帷幕进行隔水处理，以减少失水漏斗范围。 隔水的方法：搅拌桩、摆喷桩、旋喷桩（单管旋喷、双管旋喷、三管旋喷） 、钢花管注浆、袖阀管注浆等，在隧道开挖周边形成隔水帷幕，隔水桩可设计为 23 排咬合桩，隔水桩深度一般较隧道开挖底面深510m。 3.5 冻水 使用情况：采用冷冻法临时固结地下水及增强临时性增加围岩自承能力，在部分软弱富水地层采用注浆效果较差时，可采用冻结法阻水，或冻结法与压注法结合使用，冻结法成本较高，安全风险较大。 4、暗挖隧道受地下水危害的工程案例 深圳地铁某暗挖隧道区间因受地下水影响，在隧道开挖过程中造成掌子面失稳，引起地面坍塌。
9、 4.1 工程地质 隧道拱顶埋深 25.4m，拱顶以上覆盖层从下往上依次为：微风化中风化粗粒花岗岩、砂土状强风化、硬塑状砾质粘性土、透水性强的砂质粘性土、粘土、粉砂、粘土、淤泥、填砂等，各地层分布不均。 4.2 水文情况 该段设计地下水为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。隧道内易形成较多积水。局部地段裂隙水较丰富，工程地质条件较差。地表水主要受临近河流及潮汐影响。地下水补给主要来源于降水，并接受海水侧向补给，地下水与海水具有密切的水力联系。 4.3 原因分析 4.3.1 造成隧道掌子面坍塌的主要原因是： （1）地层含水丰富，隧道开挖过程失水较多，隧道初支成型后基面仍有较多渗漏水点，围岩失水固结是造成
10、掌子面坍塌的主要原因，且由于隧道上覆土无隔水层，主要为透水性强的砂质粘性土； （2）该段隧道拱顶基岩呈减薄趋势，虽然设计地勘文件显示拱顶以上微风化花岗岩埋深 3.7m，但实际该区域地质差、情况复杂，基岩起伏变化大，潜在施工风险很大。 （3）地质差异较大，地勘确定为级围岩，微风化，基岩拱顶覆盖3.7m，现场实际约 1m，地质资料与实际存在较大差异。 4.3.2 处理措施 （1）清理距离掌子面 3050m 的积水和淤泥，再利用木板、砂袋铺设施工道路，延伸至掌子面塌方体处。 （2）堆码砂袋初步封堵掌子面，然后再挂设钢筋网片、填塞格栅、喷射砼全封闭掌子面 5080cm 厚，保证其刚度和稳定性。并在拱顶
11、塌方处埋设注浆钢管，用于后续对拱顶以上土体进行注浆加固。 （3）对靠近掌子面 10m 范围的初支进行复喷。 （4）掌子面封堵稳定后，从预埋的注浆管(需要时重新钻孔)进行双液浆回填压密注浆加固。 （5）处理过程中对隧道拱顶、收敛加密监测，洞内地表安排专人进行巡视。 （6）对掌子面前方地质进行补勘，根据补勘和详勘资料，研究确定此段隧道下一步支护措施。 5、总结及思考 5.1 施工前，要通过钻孔勘探，准确预报施工前方的工程地质和地下水情况，在围岩发生变化时，及时调整施工措施。 5.2 根据设计要求和超前地质预报结果，并以“堵截为主，排引为辅”的原则，对富水软弱破碎围岩隧道采用深孔注浆工艺进行注浆止水
12、，或者通过其他工艺方法减少地下水对隧道施工的影响。 5.3 软弱围岩隧道开挖支护施工中严格遵循“二十一字原则” ，即按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”组织施工。 5.4 有针对性的编写暗挖隧道施工应急预案，并储备足量应急物资。6、结束语 近年以来采用暗挖法修建地下工程越来越多，如何处理好隧道建设与地下水的关系是可持续发展的需要，也是工程建设发展的需要。为有效缓解因受地下水影响产生不良反应，在工程建设地下水处理过程中必须遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的方针，结合施工环境的承受能力和施工成本等诸多方面的因素，预先控制隧道涌水量，保持地下水环境的相对平衡。 参考文献 1贺学海，张德强，邵景力，李慈君地下水对隧道工程安全性的影响分析 工程勘察，2004. 2关宝树 地下工程 高等教育出版社
