濕陷性黃土隧道深井降水實(shí)施方案

1、濕陷性黃土隧道深井降水方案中鐵十九局集團(tuán) 鄭云雷一、工程概況胡麻嶺隧道東古路斜井位于定西市符川鎮(zhèn)，斜井長770m，坡度-9%，斜井交于正線里程為DK77+400，東古路斜井施工主洞任務(wù)為1985m，主攻蘭州方向1175m（級圍巖355m，級圍巖820m），副攻重慶方向 650 m（級圍巖650m）；胡麻嶺隧道歇地山斜井位于定西市符川鎮(zhèn)米糧村，斜井長664m，坡度-7.2%，斜井交于正線里程為DK79+500，東古路斜井施工主洞任務(wù)為2078m，其中級圍497m，級圍巖1581m，主攻蘭州方向1479m，副攻重慶方向 599 m 。二、地質(zhì)、滲水1、地質(zhì)特征隧道通過地區(qū)屬于黃土高原區(qū)，位于祁連褶

2、皺構(gòu)造單元的祁連中間隆起段之東南端，屬于多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)明顯的地區(qū)，表層大部分為第四系砂質(zhì)黃土覆蓋，土質(zhì)較均一，垂直節(jié)理和裂隙發(fā)育。掌子面開挖過程中，圍巖比較松散，整體性差，很不穩(wěn)定。2、滲水情況（1）東古路斜井開挖至X5+90時(shí)，拱腳處開始有滲水現(xiàn)象，圍巖為粉砂巖，圍巖破碎，自穩(wěn)性差；至X5+60時(shí)，開始進(jìn)入富水段，滲水范圍也逐漸擴(kuò)大，從拱腳滲水?dāng)U展到拱腰滲水，慢慢拱部也開始滲水，基底被水浸成淤泥。自X4+78后，滲水量又進(jìn)一步的增大，幾乎掌子面全部滲水，甚至基底有涌水現(xiàn)象發(fā)生；10月30日 X3+76.5X3+74.7右側(cè)下導(dǎo)開挖過程中，在右側(cè)拱腰處發(fā)現(xiàn)一處水囊，水囊直徑10cm,涌水間

3、隔時(shí)間為5分鐘，單次涌水時(shí)間1530秒，洞內(nèi)日累計(jì)向洞外抽水115.2m3(采用水箱統(tǒng)計(jì)：水箱體積為2*1.2*1.2，日抽水40箱)。（2）歇地山斜井開挖至X2+82時(shí)，拱腳處開始有滲水現(xiàn)象，圍巖為砂質(zhì)黃土，整體性差，比較松散；至X2+60時(shí)，開始進(jìn)入富水段，滲水范圍也逐漸擴(kuò)大，從拱腳滲水?dāng)U展到拱腰滲水，基底被水浸成淤泥。自X2+07后，滲水量又進(jìn)一步的增大，幾乎掌子面底板上3m全部滲水，洞內(nèi)日累計(jì)向洞外抽水111.6m3(采用水箱統(tǒng)計(jì)：水箱體積為2.5*1.2*1.2，日抽水31箱)。（3）原因分析結(jié)合地質(zhì)情況比較松散和隧道埋深較大等原因，滲水的主要來源為大氣季節(jié)性降水的入滲和地下潛水含水

4、體；東古路斜井右側(cè)有水庫水源補(bǔ)給，該水庫在主洞DK76+640，水庫頂面高程2216m，目前掌子面底板高程2205m，水庫距離斜井距離620m，斜井、主洞穿越老三系未成巖山體，加上定西地區(qū)處在地震連發(fā)帶，庫水補(bǔ)給巖體裂隙。三、洞內(nèi)現(xiàn)排水系統(tǒng)組成1、排水系統(tǒng)在已鋪設(shè)底板前方設(shè)集水井，將水沿隧道邊墻、兩側(cè)底板挖設(shè)溝槽引入集水井，再由集水井向水箱抽水，沉淀后用水泵向洞外排水（見圖1）。 圖 一2、排水效果根據(jù)目前排水系統(tǒng)，可以將邊墻和底板滲出的水匯集到水箱，把水排出到洞外，洞內(nèi)路面積水明顯減少，但是沒有對圍巖起到降水作用，邊墻背后、掌子面積水仍然很多。3、對施工造成的影響東古路斜井兩側(cè)邊墻圍巖為泥巖

5、，受邊墻滲水影響，導(dǎo)致圍巖軟化，成淤泥狀溢出，背后易形成空洞，2009年10月20日，在開挖下導(dǎo)過程中，因背后淤泥過多，空洞較大，造成6榀拱架整體下沉，下沉過程中，拱頂圍巖松散造成塌方；2009年11月17日，拱腰受水囊影響軟化塌落，導(dǎo)致拱頂10 m范圍內(nèi)發(fā)生坍塌，塌方量達(dá)450m3。歇地山斜井地質(zhì)圍巖為砂質(zhì)黃土，受滲水影響，含水量增大，2009年9月23日人工開挖下導(dǎo)過程中，拱架底角伴有稀泥溢出，造成掌子面附近8m拱頂出現(xiàn)整體下沉，拱頂出現(xiàn)裂縫，拱架傾斜, 最大下沉量為114，裂縫寬度為12； 11月21日量測X1+68最大沉降量為93，兩側(cè)邊墻嚴(yán)重變形，造成拱腰、拱頂出現(xiàn)裂縫。四、擬采用深

6、井降水1深井降水的特點(diǎn)深井易于布置，排水量大。降水深，降水設(shè)備和操作工藝簡單，適用于滲透系數(shù)大、土質(zhì)為砂性土、地下水豐富等特點(diǎn)，而且對降水深，面積大，工期長的工程特別適用。2計(jì)算過程（1）確定總的滲水量先將隧道富水段10延米劃分為一個(gè)單元，該單元近似于一個(gè)大的基坑，根據(jù)逐個(gè)單元每天的滲水量，現(xiàn)在已歇地山斜井X2+45X2+35段為例：X2+45X2+35段抽水示意圖計(jì)算總匯水量：Q=3.14nR2H =3.14*72*0.32*1.5 =30.5m3式中Q總抽水量(m3) n抽水次數(shù)/天 R水井半徑（m） H水井高度（m）（2）確定滲水系數(shù)土的滲水系數(shù)表土的名稱滲水系數(shù)Km/d 粘土0.005

7、粉質(zhì)粘土0.0050.1粘質(zhì)粉土0.10.5黃土0.250.5粉土0.51細(xì)砂15中砂520粗砂2050 結(jié)合實(shí)際地質(zhì)情況，斜井內(nèi)土質(zhì)為黃土和粘土組成，滲水系數(shù)：K=0.5 m/d。（3）確定降水深度計(jì)算降水深度Hw= Hd+10*i+0.5+0.3 =2+0.8+0.5+0.3 =3.6m式中Hw總設(shè)計(jì)降水深度(m) Hd水位到底板高度 i 隧道縱坡 注：式中30為底板厚度，為便于施工，水位降到施工操作面下50。（4）確定含水層深度根據(jù)深井示意圖，并結(jié)合實(shí)際地質(zhì)開挖和水文地質(zhì)情況，含水層厚度取深井深度：即m=25米；（5）確定深井影響半徑 R= 2 HwmK =2*3.6*3.54 =25.

8、5m式中Hw總設(shè)計(jì)降水深度(m)，3.6m m含水層厚度，25m K滲水系數(shù)，0.5（6）確定降水范圍內(nèi)水位高度 H=Hw2+Q/（K）*（R/rw） =3.62+30.5/（0.5）*（25.5/0.2） =6.1式中 Hw總設(shè)計(jì)降水深度(m)，3.6m m含水層厚度，25m K滲水系數(shù)，0.5rw井半徑，0.2Q總抽水量(m3/天)，30.5根據(jù)以上計(jì)算，設(shè)計(jì)降水深度H大于實(shí)際降水深度3.6米，每單元設(shè)置一個(gè)深度25米的深井，可以達(dá)到降水目的，滿足現(xiàn)場施工要求。五、施工注意事項(xiàng)1、施工達(dá)到要求深度后，應(yīng)該根據(jù)洗井?dāng)R置的時(shí)間長短，宜多鉆進(jìn)23米，避免因洗井不及時(shí)泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度。 2、水泵選擇時(shí)應(yīng)與井的出水