廖永恒
(岳陽路橋三公司,湖南 岳陽414000)
崔家沖隧洞是整個瀏陽引水與水環(huán)境工程的一部分。該隧道在施工過程中造成了一塌陷區(qū)。該塌陷區(qū)位于近南北走向的崔家沖沖溝中,溝谷寬100余米,地面高程210.0~212.0m,該沖溝向下游延伸分支為NW向沖溝和NE向沖溝,NW向沖溝寬10~60m,溝底高程204.0~210.0m,NE向沖溝寬15~35m,溝底高程212.0~217.0m,兩側(cè)山頂高程250.0~280.0m,兩側(cè)地形坡高40~80m,地形較陡,兩側(cè)山坡植被茂密,第四系殘坡積大面積覆蓋,僅沖溝左側(cè)鄉(xiāng)村公路開挖邊坡及右側(cè)山坡陡峭段見基巖出露。該塌陷區(qū)長108米左右,施工單位多次施工未能貫通后,經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計與有關(guān)專家研究后一致認(rèn)為,該隧道未能掘通的主要原因是該段由于受地層破碎帶的影響,地下水非常豐富,如要掘通該處隧道,最主要的還是如何處理好該處地下水。而要對地下水進(jìn)行處理,首先還是如何對地下水的流量與水壓力進(jìn)行合理監(jiān)測。
該段地層巖性以遠(yuǎn)古界冷家溪群第二巖組第二段變質(zhì)砂巖、砂質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖為主;零星有泥盆系跳馬澗組的粗粒石英砂巖出露;山脊、山谷及平緩山坡多分布了殘坡積堆積;沖溝內(nèi)為由粉質(zhì)粘土、砂卵礫石等組成的第四系松散沖洪積堆積;局部分布了人工堆積。
F86斷層基本沿近南北走向的崔家沖沖溝發(fā)育,斷層寬50~90m,該段斷層出露的地面高程一般210.00~215.00m。向北西和南東向延伸,其中北西向延伸穿過一山脊,南東沿沖溝延伸。
該斷層上盤出露在隧洞的樁號為K42+412,下盤出露在隧洞的樁號為K42+505~K42+507。產(chǎn)狀:N10°~20°W,NE(SW)∠85°~90°,擠壓強(qiáng)烈,破碎帶寬50~90m,破碎帶內(nèi)充填的物質(zhì)主要為黃褐色斷層泥夾板巖、砂質(zhì)板巖和炭質(zhì)板巖巖屑和糜棱巖碎塊等,主要為泥質(zhì)膠結(jié),較密實(shí),少部分膠結(jié)較差,較松散,富含地下水。與洞軸線交角63~73°。
區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。地下水類型主要為變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水,其中構(gòu)造裂隙水含量很豐富,且有富集,埋深較淺,分布高程206~209m,沖溝內(nèi)地下水豐富。工程區(qū)地處山體溝谷中,兩側(cè)山體高程較高,溝谷中高程較低,為地表地下水匯集排泄區(qū)。
F86斷層接受沖溝內(nèi)的地表水與兩側(cè)山體的地下水的補(bǔ)給,補(bǔ)給源豐富,當(dāng)隧洞掘進(jìn)至斷層影響帶時,涌水量大。
3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置
根據(jù)現(xiàn)場的涌水情況,監(jiān)測點(diǎn)主要布置于左右側(cè)支洞與主洞內(nèi),支洞用于監(jiān)測排水孔中的水流量與水壓力,主洞則用于監(jiān)測洞壁裂隙水的流量與水壓力。
3.2 地下涌水滲流量觀測(容積法)
地下涌水滲流量采用容積法進(jìn)行觀測、記錄、計算。是在隧洞開挖前、后掌子面及附近涌水量較集中的地方選定測點(diǎn),根據(jù)出水量的大小,首先向事先預(yù)備好的桶或盆里注滿水,同時用秒表記錄好時間,然后用量筒或量杯量出桶或盆內(nèi)的水,計算出水的體積,再根據(jù)記錄好的時間計算出滲流量。對于出水量較小的測點(diǎn),可以用量筒或量杯在一定的時間內(nèi)直接讀出水的體積后,根據(jù)記錄好的時間計算出滲流量。
3.3 孔隙水壓力測定
孔隙水壓力測定按照規(guī)范要求事先在選定好的地點(diǎn)埋設(shè)孔隙水壓力計,然后用標(biāo)定好的水壓力計讀數(shù)器直接讀出孔隙水壓力;或根據(jù)應(yīng)變與壓力的計算公式計算得出孔隙水壓力。
應(yīng)變與壓力的計算公式為:P=K×[(ε0-εi)+KT(Ti-T0)]×1000
其中壓力:P單位為Kpa;K為標(biāo)定系數(shù);ε0:零點(diǎn)應(yīng)變值(單位為uε);εi:i狀態(tài)時的應(yīng)變值(單位為uε);KT:溫度修正系數(shù)(KT=0.39);T0:零點(diǎn)時的溫度值(單位為℃);Ti:i狀態(tài)時的溫度值(單位為℃)。
4.1 地下涌水滲流量觀察與測定
圖1 隧洞地下水滲流量觀測點(diǎn)示意圖
從圖2與圖3可以看出,在掌子面與洞周進(jìn)行灌漿的過程中,主洞與支洞的流量都是逐漸減小的,說明灌漿的作用是非常明顯的,他在洞周與掌子面起到了很好的止水效果。
4.2 洞內(nèi)孔隙水壓力測定
鑒于隧洞內(nèi)地下涌水較多,為此根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,對部分出水孔埋設(shè)了孔隙水壓力計,利用智能孔隙水壓力讀數(shù)儀器進(jìn)行了觀測與記錄。從圖4與圖5中可以看出,隨著隧道灌漿的進(jìn)行,隧道內(nèi)的孔隙水壓力也逐漸減小。說明灌漿的作用是非常明顯的,在使隧道內(nèi)涌水量減少的同時,也使洞內(nèi)孔隙水壓力降低。
5.1 根據(jù)洞內(nèi)孔隙水壓力量測的結(jié)果,洞內(nèi)灌漿起到了明顯的堵水作用,但由于灌漿體的強(qiáng)度很低,因此,施工時要嚴(yán)格按規(guī)范要求,短進(jìn)尺,弱爆破,多循環(huán)的方式進(jìn)行掘進(jìn),掘進(jìn)過程中,臨時支護(hù)要及時緊跟。
5.2 洞內(nèi)涌水量總體仍較大,但在注漿的情況下主洞流量有變小的趨勢,支洞流量也有變小的趨勢,部分導(dǎo)水洞已干涸,說明在目前的施工方式下,由于注漿的進(jìn)行,將隧道圍巖中的裂隙水控制在較大的半徑內(nèi),涌水量的控制有一定的效果。建議在施工過程中對涌水的處治采取排堵結(jié)合的方式。即,注漿的過程中可適當(dāng)留出部分水孔進(jìn)行引流,以減輕部分圍巖壓力。
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