毛細透排水管在小斷面隧洞排水中的應(yīng)用

(寧夏水務(wù)投資集團有限公司，寧夏 銀川 750002)

1 工程概況

寧夏中南部城鄉(xiāng)飲水安全水源工程為跨區(qū)域引水工程，主要采用輸水隧洞、壓力管道相結(jié)合的方式引水，其中11條輸水隧洞長36.50km，均為無壓隧洞。隧洞設(shè)計流量3.40m3/s,設(shè)計比降i=1/2750，隧洞斷面采用馬蹄形，最大凈高2.45m，最大凈寬2.30m，設(shè)計水深1.48m。采用C25F50W10鋼筋混凝土襯砌，頂拱襯砌厚度30cm，側(cè)拱襯砌厚度35cm，底拱找平后最大襯砌厚43.80cm。襯砌按照雙層鋼筋限裂設(shè)計。隧洞圍巖多為泥灰?guī)r，透水系數(shù)較大，埋深較淺，受雨季影響較大，雨季隧洞多有滲水，洞內(nèi)滲水硬度偏高。

2 毛細透排水管工作原理

毛細透排水管套由周長200mm、厚度2mm的軟質(zhì)薄塑膠片制成，其上由間隔1.50mm、孔徑1mm的毛細導(dǎo)管組成，毛細導(dǎo)管內(nèi)大外小，縱向剖開0.30mm寬度吸水槽溝，吸水槽溝垂直貼附于治理面。當(dāng)巖層中飽含水分時，吸水面產(chǎn)生毛細現(xiàn)象，迫使水流自下往上倒吸進入毛細導(dǎo)管內(nèi)，而巖層中被水流夾帶的顆粒將因重力作用向下沉淀，使水土自動分離。毛細透排水管套將收集的水分匯集到PVC排水管中排出洞外，充分利用了毛細力、虹吸力、水頭壓力。

3 排水孔施工方案

3.1 單孔施工工藝流程

單孔施工工藝流程為：定孔位→造孔→驗收→孔內(nèi)保護→排水管安裝→驗收。

3.2 鉆孔

排水鉆孔施工在相應(yīng)部位灌漿孔灌漿結(jié)束并檢查合格后進行，灌漿孔灌漿之前周邊30m范圍內(nèi)不得鉆進排水孔。排水孔按施工圖紙規(guī)定的位置、方向和深度鉆進。排水孔造孔采取TY28氣腿鉆，鉆孔孔徑不小于80mm。排水孔孔深2m。施工中，進行下道工序前，每個孔都在鉆孔上加蓋帽或采取措施加以保護，以避免堵塞。在作業(yè)完成前，所有堵塞的孔都應(yīng)進行掃孔或用別的孔代替。

排水孔鉆孔過程中，如遇有斷層破碎帶或軟弱巖體、涌水、漏水、泉水等特殊情況，及時通知監(jiān)理工程師，按監(jiān)理工程師指示處理并做好相關(guān)記錄，若排水孔堵塞，按監(jiān)理工程師指示重新鉆孔。

3.3 孔位布置及劃分

排水孔布置盡可能利用回填灌漿孔布置，間排距可適當(dāng)調(diào)整，隧洞內(nèi)外水壓力高且?guī)r石破碎洞段應(yīng)先進行固結(jié)灌漿，然后進行排水孔施工，排水孔應(yīng)設(shè)在灌漿圈內(nèi)。排水孔按奇偶數(shù)排布設(shè)，奇數(shù)排布三孔，偶數(shù)排布兩孔，排距2000mm,間距620mm,排水孔只在水位線以上布設(shè)。

3.4 設(shè)備及材料

a.設(shè)備。排水孔施工使用的空壓機、氣腿鉆應(yīng)定期進行校驗或檢定，保持良好生產(chǎn)能力。

b.材料。由甲方提供合格成品的安裝材料。

3.5 毛細透排水管安裝方法及步驟

隧洞導(dǎo)排水降壓防滲系統(tǒng)采用隧洞上部開設(shè)泄水孔、孔內(nèi)安裝毛細透排水管方式，依據(jù)毛細透排水孔間距、排距設(shè)計要求設(shè)置，每組毛細透排水管由2根長度為1m的毛細透排水管通過專用連接件連接，每組配置有起連接作用的φ63PVC抗壓管、φ40加筋波紋軟管和固定件(見圖1)。

圖1 每組毛細透排水管及配件組裝圖

以上每組毛細透排水管，廠家已將主體裝配完畢，并配備了用于連接、封閉、固定的配件，用于現(xiàn)場安裝固定。

成孔后將已組裝完畢的毛細透排水管逐節(jié)安置于排水孔內(nèi)，每節(jié)排水管使用一個專用連接件連接并用自攻鏍釘固定。每組毛細透排水管須使用兩個專用連接件(見圖2)，一個用于連接2根毛細透排水管，一個安裝在進入襯砌結(jié)構(gòu)的端面；毛細透排水管一端使用管堵封閉，另一端與φ63抗壓管連接，其連接間隙采用遇水膨脹密封自黏膠帶塞填(見圖1)；φ63PVC抗壓管長度與隧洞襯砌厚度相等；φ63PVC抗壓內(nèi)管下游一端端面與φ63×φ32變徑接頭連接，襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)為φ63抗壓裸管，表面不包覆毛細透排水管管套，其裸管外圈與襯砌結(jié)構(gòu)間隙須采用CK微膨脹水泥砂漿封堵密實；變徑接頭φ63×φ32另一端與φ40加筋波紋軟管連接，并用固定環(huán)固定；φ40加筋波紋軟管延伸環(huán)狀緊貼用固定卡固定于洞壁表面，波紋軟管出水孔應(yīng)高于隧洞設(shè)計水位以上，襯砌內(nèi)外安裝見圖3。

圖2 專用聯(lián)接件

圖3 襯砌內(nèi)外安裝節(jié)點

3.6 質(zhì)量檢查

排水管埋設(shè)工程質(zhì)量檢查，一般情況下可采用量測法和觀察法。

4 應(yīng)用效果

毛細透排水管很好地解決了隧洞因外圍滲透壓力對襯砌混凝土造成的影響，有效地排出了巖層中的積水，降低了外水壓力；毛細透結(jié)構(gòu)中細長連續(xù)吸水溝槽本身較個別分離孔洞設(shè)計更不易堵塞；槽孔設(shè)計成內(nèi)大外小，溝槽進水口寬度0.30mm，較倒水毛細孔直徑1mm窄許多，即使有少數(shù)細小顆粒進入毛細導(dǎo)管，也會從管道出口排放。由于其能確保泥沙不流失，在正常排水的前提下能確保巖性穩(wěn)定；毛細吸水不會造成較強的水土擾動，較之重力排水更平緩、穩(wěn)定。

5 存在的主要問題

該工程隧洞排水施工過程中采用兩種鉆機，鉆孔孔徑分別為80mm和100mm，由于隧洞斷面較小，TY28氣腿鉆鉆桿較細，鉆孔過程中鉆機遇混凝土、鋼筋及較硬巖層極易發(fā)生孔位偏移，成孔率偏低，部分孔垂直度不足，排水管安裝不方便，φ80孔安裝時極易對毛細排水套造成破壞，φ100孔安裝時毛細透排水管易脫落不好固定。

毛細透排水管套緊貼孔壁正常排水時，巖層中的飽和水由毛細孔吸附，由管節(jié)連接裝置匯集于PVC管排出，但如采用孔徑為100mm時，孔徑過大，巖層飽和水通常由巖壁流至毛細透排水管管端封堵部位，然后反向回流，再進入毛細孔內(nèi)，毛細透排水孔封堵部位易形成較大的水壓力，而封堵材料采用CK微膨脹水泥砂漿，封堵密實，實際使用過程中由于滲水較大，水泥砂漿極易軟化脫落。

毛細透末端排水軟管是為解決水流外溢造成的對巖面和底板水流降落沖蝕影響而設(shè)的，但實際施工過程中由于軟管要固定于混凝土面上，滲水多會積于軟管之內(nèi)，常導(dǎo)致軟管脫落，且?guī)r層水中礦物質(zhì)CaCO3等成分含量較高，隨時間推移軟管中會形成白色固體沉淀物，堵塞軟管，導(dǎo)致毛細透排水管失效。

6 采取措施與建議

對于φ67 PVC管，建議采用φ80鉆頭進行鉆孔，施工過程中為避免鉆孔破壞鋼筋，混凝土襯砌時可充分利用回填灌漿孔或通過標記鉆孔位置避開鋼筋，鉆孔應(yīng)根據(jù)情況選擇合理直徑的鉆桿，避免發(fā)生孔位偏移，確?？孜豁樦?。

對于已鉆孔位，嚴格履行驗孔程序。驗收完畢應(yīng)及時清孔安裝，保持一定時間，待外水壓力降低后，再進行孔口封堵。砂漿拌制過程中應(yīng)控制好稠度或添加速凝劑，避免封口砂漿脫落或封口不嚴。

7 結(jié) 語

隧洞排水采取的方式方法不同，施工所用材料和工藝方法也略有不同，本文僅闡述了排水管在該工程應(yīng)用過程中的具體施工方法與存在的問題及其解決辦法。對于不同的環(huán)境、不同的隧洞，采用的排水管施工方法應(yīng)略有不同，需要施工人員根據(jù)具體情況具體分析，并采用針對性措施進行處理。

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