黄土隧道渗漏水病害分析及治理

从黄土隧道的地质环境特征分析黄土隧道的渗漏水病害机制和防治的工程措施黄土隧道渗漏水病害的原因分析黄土隧道渗漏水病害的成因有地质水文条件和人为因素两前者包括黄土的工程特性黄土的结构构造特征水文地质条后者主要是因对黄土中水文地质条件认识不足所采取的防排水措施不力黄土的工程特性表现为孔隙率大密度小透水性强抗水性弱易触变性强度低承载力等黄土因粘粒含量与结构不同其透水性有很大的差异有各向异性
总第 1 2 4期 2 0 0 6 年第 8 期
西部探矿工程 �E � �-C� � �AE � � � � �A � � � �E � G � � E E � � �G
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����������������������������������������������������� 文 章编 号 � 1 0 0 4�5 7 1 6( 2 0 0 6) 0 8�0 1 5 8�0 2 中图 分类 号 � � 4 5 7 . 2 文献 标识 码 � B
3 � � 位于西延铁路延安南 站至九燕山车站之 间的九燕山黄 5 6 0 � �
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黄土隧道渗漏水病害的成 因有地 质水文条 件和人 为因素 两 类� 前 者包括黄土的工程特性 � 黄土的结构构造特征 � 水文地质条 件等 � 后者主要是因对黄土中水文 地质条 件认识 不足 � 所采取 的 防排水措施不力 � ( 黄土的 工程特性和水文地 质条件 � 黄 土的工程 特性表 现 1) 为孔隙率大 � 密 度小 � 透水性 强 � 抗水性 弱 � 易 触变性 � 湿 陷性 � 低 强度 � 低承载力等 � 黄土因粘粒含量与结构不 同 � 其透水 性有很 大的差异 � 并具 有各向异性 � 例如水平渗透性表现 为新近黄 土 ( 由于成土 时 � 4) 间短而 较疏松 � 其 透水性 较好 � 新黄土 ( 由于 粘粒含 量较低 � � 3) 也具有一定的渗透性 � 黄土的 垂直渗 透系数一 般为水 平渗透 系 数的 2�8倍 � 这是由于 良好的垂直节理和大孔隙所致 � 多孔或 大孔骨架式架空结 构的 结构 类型 � 垂 直节 理发 育的 构造 形式 决 定了黄土地下水与 地表 水的 水力 联系 密切 � 地 表水 入渗 快且 以 垂直入渗为主 � 随着工程实践经验的积累和理论研究的深 入 � 人 们已认识到地下水 在地 下工 程建 设中 的重 要作 用 � 绝大 多数 地 下工程的灾害均与地下水有 着直接 或间接 的关系 � 黄 土地层 的 地下水主要是大气降水补给 � 因具有 多孔式骨 架式架 空结构 和 垂直节理构造 � 黄土的孔隙率大 � 渗透性强 � 有利于地表水入渗形 成地下水 � 垂直节理的发育 � 垂直方向渗透系数远大于水平 方向 � 地表水以垂直入渗为主 � 地表水与 地下水 的水力 联系加强 � 地表 水可入渗至更深的黄土层位 � 甚至 可达黄 土层的 底面 � 如第三 系 基岩 ( 泥岩) 的顶面 � 导致黄土中地下水较丰富 � ( 地层结构 � 渗漏水病害 与黄土 地区的地 层结构 有直接 的 2) 关系 � 同时上述的水文地质条件也受地层结构控制 � 已建和在建 的黄土隧道的工程实践表明 � 渗漏 水病害 一般与 二元地 层结构 � 卵石透镜体结构等有关 � 二元 结构是 黄土地区 典型的 山体结 构 模式 � 即上覆地层为第四系黄土 � 下伏地层为基岩 ( 尤其是第三系 泥岩 ) 顶面 �在 二元地质结构中 � 黄土的特殊结构和构造特征 � 即 多孔和大孔的骨架 式架 空结 构和 垂直 节理 � 是 良好 的含 水层 且 垂直渗透性很强 � 而第三纪泥岩基本上不透水 � 如翅膀沟隧道地 层主要有黄土质砂粘土 � 圆砾土 � 新黄土 � 老黄土 � 红粘土 � 洞身大 部分位于第三系上 统红 粘土 和老 黄土 中 � 红粘 土和 老黄 土之 间
黄 土 隧 道 渗 漏 水 病 ຫໍສະໝຸດ 分 析 及 治 理渠巨华
� 中铁二十一局第五工程有限公司 � 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0� 摘 要� 黄土隧道虽然处于西北干旱和半干旱地区 � 但受工程地质条件和水文 地质条件 的控制 � 在施工期 间和运营过 程
中均可能发生隧道 渗漏水病害 � 从黄土隧道的地质环境特征分析黄土隧道的渗漏水病害机制和防治的工程措施 � 关键词 � 黄土隧道 � 渗漏水 � 病害分析 � 防 治措施 概述 随着我国西部大开发 � 目前和今后一个时期内� 高速交通建设 将成为我国交通基础设施建设中的重点� 隧道作为交通工程结构 的重要组成部分之一 � 既能缩 短公路里程 � 保 证最佳线形 � 提高技 术标准 � 便利行车 � 又可有 效防止山地陡坡的 滚石� 泥石流 等自然 灾害 � 提高行车的安全性 � 同时能较好地与当 地环境相协调 � 保全 自然景观 �因此 � 隧道工程的修建必将愈来愈多 � 但是 � 隧道工程 自诞生之日起就与水发生关 系和矛盾� 有不少隧道因防排水不当 而拖延工期 � 增加造价 � 影响使用� 甚至造成严重的工程质量事故 � 所以隧道防排水问题一直是公路建设部门的热门课题� 从目前国内已 峻工 隧道 的营 运情 况看 � 普 遍存 在隧 道衬 砌 结构渗漏水的情况 � 特别是在公路隧 道更为严重 � 形成隧道衬砌 漏水 � 涌水现象 � 成为我国公 路交通 工程 8 大通病 之一 � 由 于隧 道施工中涌水及工后衬砌渗 漏水 � 造成 隧道侵蚀 破坏 � 特别 是在 渗漏水具有侵蚀 性的情 况下 � 对 隧道 设备 和衬 砌结 构的 腐蚀 性 更严重 � 在寒冷地区因反复的冻融循 环 � 造成隧道衬砌混凝土冻 胀开裂 � 并引起隧道拱墙变形 � 破坏 � 洞 内拱墙上 挂冰柱 � 冰 溜侵 入净空 � 洞内各种附属结构及设备 � 由于绝缘 � 防锈等要求 � 必须 保证隧道不渗漏水 � 因此 � 渗� 漏 水是隧 道的主要 病害 � 也是 整治 重点 � 随着社会对运营标准要求的提 高 � 隧道渗漏水的预防和整 治变得尤为重要 � 黄土隧道虽然处于西北 干旱和半干旱地区 � 但受工程地质条 件和水文地质条件的控制 � 在施工期间和运营过程中均可能发生 隧道渗漏水病害 � 当然� 由于不同黄 土隧道的水文地质条 件的差 异� 不同隧道中渗漏水病害的严重程度差别较大 � 主要表现形式以 洞身渗水 � 淌水为主 � 有些隧道则表 现为局部地段沿基岩 裂隙发 生渗水 � 滴水 �例如 � 神( 木) 延( 安) 铁路羊马河黄土隧道位于陕西 省子长县境内 � 隧道全长 3 设计 为单线铁 路隧道 � 该 隧道为 8 1 0 �� 神延线 第 二 长 大 隧 道 � 施 工 中 发 生 集 中 涌 水� 隧道 涌水量为