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1、濕陷性黃土隧道深井降水方案中鐵十九局集團鄭云雷一、工程概況胡麻嶺隧道東古路斜井位于定西市符川鎮，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為 1985m,主攻蘭州方向1175m （ V級圍巖355m, IV級圍巖820m）,副 攻重慶方向650 m （IV級圍巖650m）；胡麻嶺隧道歇地山斜井位于定 四市符川鎮米糧村，斜井長664m,坡度-7.2%,斜井交于止線里程為 DK79+500,東古路斜井施工主洞任務為2078m,其屮V級圍497m, IV 級圍巖1581m,主攻蘭州方向1479m,副攻重慶方向599 m。二、地質、滲水1、地質特征隧道通過2、地區屬于黃土高原區，位于祁連褶皺構造單元的祁連中 間隆起段之東南端，屬于多旋回構造運動表現明顯的地區，表層大部 分為第四系砂質黃土覆蓋，土質較均一，垂直節理和裂隙發育。掌子 面開挖過程中，圍巖比較松散，整體性差，很不穩定。2、滲水情況（1）東古路斜井開挖至X5+90時，拱腳處開始有滲水現象，圍巖為粉砂巖，圍巖 破碎，自穩性斧；至X5+60時，開始進入富水段，滲水范圍也逐漸擴 大，從拱腳滲水擴展到拱腰滲水，慢慢拱部也開始滲水，基底被水浸 成淤泥。自X4+78后，滲水量又進一步的增大，幾乎掌子面全部滲水, 甚至基底有涌水現象發生；10月30 Fl X3+76. 5X3+74. 7右側下導 開挖過程3、中，在右側拱腰處發現一處水囊，水囊直徑10cm,涌水間隔 時間為5分鐘，單次涌水時間1530秒，洞內日累計向洞外抽水 115. 2m3（采用水箱統計:水箱體積為2*12*12,日抽水40箱）。（2）歇地山斜井開挖至X2+82時，拱腳處開始有滲水現象，圍巖為砂質黃土，整 體性差，比較松散；至X2+60時，開始進入富水段，滲水范圍也逐漸 擴大，從拱腳滲水擴展到拱腰滲水，基底被水浸成淤泥。口 X2+07 后，滲水量又進一步的增大，幾乎掌子面底板上3m全部滲水，洞內 日累計向洞外抽水111.6m3（采用水箱統計：水箱休積為 2.5*12*12,日抽水31箱）。（3）原因分析結合地質情況比較松散和隧道埋4、深較大等原因，滲水的主要來源 為大氣季節性降水的入滲和地下潛水含水體；東古路斜井右側有水庫水源補給，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，加上定西地區處在地震連 發帶，庫水補給巖體裂隙。-:、洞內現排水系統組成1、排水系統在已鋪設底板前方設集水井，將水沿隧道邊墻、兩側底板挖設溝 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l)o圖一2、排水效果根據冃前排水系統，可以將邊墻和底板滲出的水匯集到水箱，把 水排出到洞外，洞內路而積水明顯減少，但是沒有對圍巖起到降水作 用，邊5、墻背后、掌子面積水仍然很多。3、對施丁造成的影響東古路斜井兩側邊墻圍巖為泥巖，受邊墻滲水影響，導致圍巖軟 化，成淤泥狀溢出，背后易形成空洞，2009年10月20日，在開挖 下導過程屮，因背后淤泥過多，空洞較大，造成6棉拱架整體下沉， 下沉過程中，拱頂圍巖松散造成塌方；2009年11月17 EI,拱腰受 水囊影響軟化塌落，導致拱頂10 m范圍內發生坍塌，塌方量達450代。歇地山斜井地質圍巖為砂質黃土，受滲水影響，含水量增大,2009 年9月23 H人工開挖下導過程中，拱架底角伴有稀泥溢出，造成掌 子面附近8m拱頂出現整體下沉，拱頂出現裂縫，拱架傾斜，最大下 沉量為114 cm,裂縫寬度為12 c6、m； 11月21日量測X1+68最大沉降 量為93 cm,兩側邊墻嚴重變形，造成拱腰、拱頂出現裂縫。四、擬采用深井降水1. 深井降水的特點深井易于布置，排水量大。降水深，降水設備和操作工藝簡單， 適用于滲透系數大、土質為砂性土、地下水豐富等特點，而且對降水 深，面積大，工期長的工程特別適用。2. 計算過程(1) 確定總的滲水量先將隧道富水段10延米劃分為一個單元，該單元近似于一個大 的基坑，根據逐個單元每天的滲水量，現在已歇地山斜井X2+45 X2+35段為例：X2+45X2+35段抽水示意圖計算總匯水量：Q=3.14nR2H=3.14*72*0.32* 1.5=30.5m3式中Q總抽水量(n7、?)n抽水次數/天R水井半徑(m)H水井高度(m)(2) 確定滲水系數土的滲水系數表滲水系數K 土的名稱 m/d粘土0.005粉質粘土0.005 0. 1粘質粉土0.1 0. 5黃土0.250. 5粉土0.5-1細砂15中砂520粗砂20 50結合實際地質情況，斜井內土質為黃土和粘土組成，滲水系數:K=0.5 m/doX2+45深井Hd（3）確定降水深度X2+35計算降水深度Hw= Hd+10*i+0.5+0.3=2+0.8+05+0.3=3.6m式屮Hw總設計降水深度(m)Hd水位到底板高度i-隧道縱坡注：式中30 cm為底板厚度，為便于施工，水位降到施工操作面 下 50 cmo(4) 確定8、含水層深度根據深井示意圖，并結合實際地質開挖和水文地質情況，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 Hw VliiK=2*3.6*3.54=25.5m式中Hw總設計降水深度(m), 3. 6mm含水層厚度，25mK一滲水系數，0.5(6) 確定降水范圉內水位高度H= d Hw?+Q/ ( nK) *ln (RAw)二 V 3.62+30. 5/ ( JiO. 5) *ln (25.5/0.2)式中Hw一總設計降水深度(m), 3. 6mm含水層厚度，25mK一滲水系數，0.5rw一井半徑，0.2Q總抽水量(rr?/天)，30.5根據以上計算，設計降水深度H大于實際降水深度3.6米，每單 元設置一個深度25米的深井，可以達到降水冃的，滿足現場施工要 求。五、施工注意事項1、施工達到要求深度后，應該根據洗井擱置的吋間長短，宜多 鉆進23米，避免因洗井不及時泥漿沉淀過厚，增加洗井的難度。2、水泵選擇時應與井的岀水能力相匹配，水泵小時達不到降水 要求；水泵大時，抽水不能連續，一方面增加維護難度，另一方面對 地層影響較大。3、降水期間應對抽水設備和運行狀況進行維護檢查，每天檢查 不少于3次，并應觀測記錄水泵出水情況，并對抽水設備及時保養。4、降水施工前，做好沉降觀測記錄。