1、湿陷性黄土隧道深井降水方案中铁十九局集团郑云雷一、工程概况胡麻岭隧道东古路斜井位于定西市符川镇，斜井长770m,坡度 -9%,斜井交于正线里程为DK77+400,东古路斜井施工主洞任务为 1985m,主攻兰州方向1175m （ V级围岩355m, IV级围岩820m）,副 攻重庆方向650 m （IV级围岩650m）；胡麻岭隧道歇地山斜井位于定 四市符川镇米粮村，斜井长664m,坡度-7.2%,斜井交于止线里程为 DK79+500,东古路斜井施工主洞任务为2078m,其屮V级围497m, IV 级围岩1581m,主攻兰州方向1479m,副攻重庆方向599 m。二、地质、渗水1、地质特征隧道通过2、地区属于黄土高原区，位于祁连褶皱构造单元的祁连中 间隆起段之东南端，属于多旋回构造运动表现明显的地区，表层大部 分为第四系砂质黄土覆盖，土质较均一，垂直节理和裂隙发育。掌子 面开挖过程中，围岩比较松散，整体性差，很不稳定。2、渗水情况（1）东古路斜井开挖至X5+90时，拱脚处开始有渗水现象，围岩为粉砂岩，围岩 破碎，自稳性斧；至X5+60时，开始进入富水段，渗水范围也逐渐扩 大，从拱脚渗水扩展到拱腰渗水，慢慢拱部也开始渗水，基底被水浸 成淤泥。自X4+78后，渗水量又进一步的增大，几乎掌子面全部渗水, 甚至基底有涌水现象发生；10月30 Fl X3+76. 5X3+74. 7右侧下导 开挖过程3、中，在右侧拱腰处发现一处水囊，水囊直径10cm,涌水间隔 时间为5分钟，单次涌水时间1530秒，洞内日累计向洞外抽水 115. 2m3（采用水箱统计:水箱体积为2*12*12,日抽水40箱）。（2）歇地山斜井开挖至X2+82时，拱脚处开始有渗水现象，围岩为砂质黄土，整 体性差，比较松散；至X2+60时，开始进入富水段，渗水范围也逐渐 扩大，从拱脚渗水扩展到拱腰渗水，基底被水浸成淤泥。口 X2+07 后，渗水量又进一步的增大，几乎掌子面底板上3m全部渗水，洞内 日累计向洞外抽水111.6m3（采用水箱统计：水箱休积为 2.5*12*12,日抽水31箱）。（3）原因分析结合地质情况比较松散和隧道埋4、深较大等原因，渗水的主要来源 为大气季节性降水的入渗和地下潜水含水体；东古路斜井右侧有水库水源补给，该水库在主洞DK76+640,水 库顶面高程2216m,目前掌子面底板高程2205m,水库距离斜井距离 620m,斜井、主洞穿越老三系未成岩山体，加上定西地区处在地震连 发带，库水补给岩体裂隙。-:、洞内现排水系统组成1、排水系统在已铺设底板前方设集水井，将水沿隧道边墙、两侧底板挖设沟 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（见图l)o图一2、排水效果根据冃前排水系统，可以将边墙和底板渗出的水汇集到水箱，把 水排出到洞外，洞内路而积水明显减少，但是没有对围岩起到降水作 用，边5、墙背后、掌子面积水仍然很多。3、对施丁造成的影响东古路斜井两侧边墙围岩为泥岩，受边墙渗水影响，导致围岩软 化，成淤泥状溢出，背后易形成空洞，2009年10月20日，在开挖 下导过程屮，因背后淤泥过多，空洞较大，造成6棉拱架整体下沉， 下沉过程中，拱顶围岩松散造成塌方；2009年11月17 EI,拱腰受 水囊影响软化塌落，导致拱顶10 m范围内发生坍塌，塌方量达450代。歇地山斜井地质围岩为砂质黄土，受渗水影响，含水量增大,2009 年9月23 H人工开挖下导过程中，拱架底角伴有稀泥溢出，造成掌 子面附近8m拱顶出现整体下沉，拱顶出现裂缝，拱架倾斜，最大下 沉量为114 cm,裂缝宽度为12 c6、m； 11月21日量测X1+68最大沉降 量为93 cm,两侧边墙严重变形，造成拱腰、拱顶出现裂缝。四、拟采用深井降水1. 深井降水的特点深井易于布置，排水量大。降水深，降水设备和操作工艺简单， 适用于渗透系数大、土质为砂性土、地下水丰富等特点，而且对降水 深，面积大，工期长的工程特别适用。2. 计算过程(1) 确定总的渗水量先将隧道富水段10延米划分为一个单元，该单元近似于一个大 的基坑，根据逐个单元每天的渗水量，现在已歇地山斜井X2+45 X2+35段为例：X2+45X2+35段抽水示意图计算总汇水量：Q=3.14nR2H=3.14*72*0.32* 1.5=30.5m3式中Q总抽水量(n7、?)n抽水次数/天R水井半径(m)H水井高度(m)(2) 确定渗水系数土的渗水系数表渗水系数K 土的名称 m/d粘土0.005粉质粘土0.005 0. 1粘质粉土0.1 0. 5黄土0.250. 5粉土0.5-1细砂15中砂520粗砂20 50结合实际地质情况，斜井内土质为黄土和粘土组成，渗水系数:K=0.5 m/doX2+45深井Hd（3）确定降水深度X2+35计算降水深度Hw= Hd+10*i+0.5+0.3=2+0.8+05+0.3=3.6m式屮Hw总设计降水深度(m)Hd水位到底板高度i-隧道纵坡注：式中30 cm为底板厚度，为便于施工，水位降到施工操作面 下 50 cmo(4) 确定8、含水层深度根据深井示意图，并结合实际地质开挖和水文地质情况，含水 层厚度取深井深度：即m=25米；(5) 确定深井影响半径R= 2 Hw VliiK=2*3.6*3.54=25.5m式中Hw总设计降水深度(m), 3. 6mm含水层厚度，25mK一渗水系数，0.5(6) 确定降水范圉内水位高度H= d Hw?+Q/ ( nK) *ln (RAw)二 V 3.62+30. 5/ ( JiO. 5) *ln (25.5/0.2)式中Hw一总设计降水深度(m), 3. 6mm含水层厚度，25mK一渗水系数，0.5rw一井半径，0.2Q总抽水量(rr?/天)，30.5根据以上计算，设计降水深度H大于实际降水深度3.6米，每单 元设置一个深度25米的深井，可以达到降水冃的，满足现场施工要 求。五、施工注意事项1、施工达到要求深度后，应该根据洗井搁置的吋间长短，宜多 钻进23米，避免因洗井不及时泥浆沉淀过厚，增加洗井的难度。2、水泵选择时应与井的岀水能力相匹配，水泵小时达不到降水 要求；水泵大时，抽水不能连续，一方面增加维护难度，另一方面对 地层影响较大。3、降水期间应对抽水设备和运行状况进行维护检查，每天检查 不少于3次，并应观测记录水泵出水情况，并对抽水设备及时保养。4、降水施工前，做好沉降观测记录。