高寒富水隧道洞口浅埋段喷膜防排水施工技术一

高寒富水隧道洞口浅埋段喷膜防排水施工技术(一）雪山梁隧道工程位于秦岭西端和岷山山脉北端的汇合部位，处于高寒高海拔地区，为研究高寒富水隧道洞口浅埋段防排水施工及其效果，以雪山梁隧道为依托，采用数值模拟与工程实践相结合的方法，对以超前预注浆和丙烯酸盐喷膜为主的

关键词：高寒富水隧道；数值模拟；丙烯酸盐喷膜；防排水施工

工和运营中的防排水问题。

许多学者对隧道防排水问题进行了详细研究。张连成[1]

截”四个原则，提出了适用于公路隧道防排水的新措施；朱国伟[2]通过调研，总结了寒冷地区隧道出现的防排水病害问

以解决寒冷地区隧道由于排水不利导致的冻害问题；杨其新等[3]以六盘山隧道工程为研究对象，分析了不同比例下的引

发剂、填料、增塑剂和助剂对丙烯酸盐膜防水性能的影响，

为丙烯酸喷膜防水材料的推广打下了坚实的基础；高雪香等[4]为研究隧道防水材料在不同环境作用下的反映，以酸碱盐浸泡、干湿循环、紫外光老化等控制因素为基础定量分析了隧道防水材料的功能，通过实验所得的各项指标，给出了防水层的安全评价；蒋雅君[5]等通过模拟隧道防水层在复合式衬砌中的工作状态，对丙烯酸盐喷膜防水层的防水效果做出

即排水的通透性、衬砌内力、防水层的弹性恢复能力；刘东民等[6]详细介绍了隧道喷膜防水技术的材料配合比、施工器械、施工工艺，并通过工程实例对每个步骤进行了说明，为喷膜防水技术的推广做出了巨大的贡献。然而，由于严寒地区季节性温差大，冻融冻胀问题严重，针对高寒富水地区的隧道防排水的研究仍然很少，鉴于此，本文以九黄公路雪山梁隧道洞口防排水施工为依托，通过有限元软件MIDAS建立隧道防排水模型，并通过实际施工对防排水效果进行验证，以期达到高海拔寒冷地区富水浅埋段的隧道防排水不渗不

漏的可行性。1、工程概况雪山梁隧道工程是连接九寨沟和黄龙两大景区的重要公路，是沟通黄龙核心景区与川主寺后勤基地的便捷通道，

隧道全长7980m，雪山梁隧道地处高原，洞口海拔米，每年从9月到次年4月为雪季，年极端气温零下28度。出口位于黄龙景区上方大岩方附近斜坡坡脚，斜坡自然坡度约

40～80°，坡表出露为崩洪积的块、碎石土，岩性绝大部分为石灰岩，结构松散，地表岩溶较发育，溶洞、溶孔、溶蚀裂隙随处可见，地表水入渗系数较大，对隧道的稳定性造成了影响。且出口附近正好处于老川黄公路回头湾附近，浅埋段埋深不超过15m且穿越下部古河道，地表水补给丰富，且受季节冻土层影响，在春暖季节易形成冻融害，这就给高寒富水地区的隧道施工带来了极大的困难，尤其在洞口浅埋段施工中爆发的渗漏水现象对隧道施工的影响最为突出。由于工成为一个具有挑战性的课题。2、喷膜防水效果数值模拟及分析2.1模型建立本次计算采用Midas/GTS2D计算模型对高寒富水洞口地段喷膜防水效果进行模拟，其中Y轴为隧道轴线方向，X轴为水平方向，坐标原点取隧道几何中心，隧道洞口段埋置深度为20m，该地区地下水位在地表以下5m模型底面为

36.

30m，计算模型如图

1

所示：2.2模型边界条件及材料参数

相关材料参数见表1。隧道顶部为自由边界，无水压力作用；底部和左右两侧

廓线处水压力为零。

2.3模拟工况及分析

中，工况1-3是为研究不同注喷膜厚度下的防水，工况

值见表2。

由以上数据可知，当围岩周围不施工丙烯酸盐喷膜时，隧道毛洞的渗流量为131.41m3/m•d，最大流速达到4m/s，隧道开挖后附近形成漏斗形降水曲线此时，隧道将采用全排法进行排水，该措施虽然可以减小围岩周边的水压，

但会导致地下水位迅速下降，直接影响到隧道周围的生态环境。由工况1到工况3可以看出，随着丙烯酸盐喷膜厚度的增加，隧道周边地下水的渗流量不断减小，相的排水率不断增大，围岩周边的降水漏斗不断减小。由此可见，注浆圈的设置可以有效的防止隧道涌水，而且该项目地处5A

级景区

核心区，植被脆弱，因此在高寒富水等生态脆弱的隧址区，

不能对围岩周边地下水采取自由排放的措施，该控制隧道渗流的排放量达到环境可接受的水平，从而保证保护区的植被不被破坏。

从工况

3～5得出的数据可以看出，当丙烯酸盐喷膜厚

能采用渗透率与围岩相近的材料。

3防排水施工方案设置

在详细查阅并充分理解读防排水设计文件的基础上，按照“防、排、截、堵相结合”的综合治理的原则，结合类似

施工过程中做到洞内管道排水、洞外“截”水，洞身防水。

为防止春暖融害而专为高寒地区设置的洞口段深埋保温中央水沟。雪山梁隧道先后施做了的三道防水屏障。第一道，即构成隧道初期支护结构的超前支护与开挖后的喷锚支护，如超前锚杆注浆等；第二道为初期支护面层上的丙烯酸盐喷膜防水层、透水盲管、盲沟等防水设施结构；第三道为抗渗性好、耐久性高、抗冻性强的二次衬砌防水混凝土结构。整个防水设置将隧道封闭成一个密闭空间，水流在二次衬砌结构以外经过环向和纵向排水管道，集中从深埋保温中央水沟排出，有效的实现