? ? ? ?雪山梁隧道工程位于秦嶺西端和岷山山脈北端的匯合部位，處于高寒高海拔地區(qū)，為研究高寒富水隧道洞口淺埋段防排水施工及其效果，以雪山梁隧道為依托，采用數(shù)值模擬與工程實(shí)踐相結(jié)合的方法，對以超前預(yù)注漿和丙烯酸鹽噴膜為主的?新型高寒富水隧道防排水工藝的效果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：在采用這種新型的防排水工藝后，無漏水現(xiàn)象，防排水效果良好。

關(guān)鍵詞：高寒富水隧道；數(shù)值模擬；丙烯酸鹽噴膜；防排水施工

? ? ? ? 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速的發(fā)展，基礎(chǔ)工程的需求也日益增?大，需要修建大量的公路隧道來滿足公路建設(shè)的需求。隨著?公路山嶺隧道的不斷修建，雖然積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但?是也有很多問題逐漸暴露出來，特別是高寒富水地區(qū)隧道施?工和運(yùn)營中的防排水問題。

? ? ? ??許多學(xué)者對隧道防排水問題進(jìn)行了詳細(xì)研究。張連成[1 ]?對預(yù)測隧道涌水量的方法進(jìn)行了總結(jié)，并結(jié)合“防、排、堵、截”四個原則，提出了適用于公路隧道防排水的新措施；朱 國偉[2]通過調(diào)研，總結(jié)了寒冷地區(qū)隧道出現(xiàn)的防排水病害問?題，提出在施工防排水結(jié)構(gòu)時優(yōu)先采用新型保溫材料的方案，?以解決寒冷地區(qū)隧道由于排水不利導(dǎo)致的凍害問題；楊其新 等[3]以六盤山隧道工程為研究對象，分析了不同比例下的引?發(fā)劑、填料、增塑劑和助劑對丙烯酸鹽膜防水性能的影響，?為丙烯酸噴膜防水材料的推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；高雪香等[4]為研究隧道防水材料在不同環(huán)境作用下的反映，以酸堿鹽浸泡、干濕循環(huán)、紫外光老化等控制因素為基礎(chǔ)定量分析了隧道防水材料的功能，通過實(shí)驗(yàn)所得的各項(xiàng)指標(biāo)，給出了防 水層的安全評價；蔣雅君[5]等通過模擬隧道防水層在復(fù)合式 襯砌中的工作狀態(tài)，對丙烯酸鹽噴膜防水層的防水效果做出?評價，并得出能夠影響丙烯酸鹽噴膜防水層防水效果的因素，?即排水的通透性、襯砌內(nèi)力、防水層的彈性恢復(fù)能力；劉東 民等[6]詳細(xì)介紹了隧道噴膜防水技術(shù)的材料配合比、施工器 械、施工工藝，并通過工程實(shí)例對每個步驟進(jìn)行了說明，為 噴膜防水技術(shù)的推廣做出了巨大的貢獻(xiàn)。然而，由于嚴(yán)寒地區(qū)季節(jié)性溫差大，凍融凍脹問題嚴(yán)重，針對高寒富水地區(qū)的 隧道防排水的研究仍然很少，鑒于此，本文以九黃公路雪山 梁隧道洞口防排水施工為依托，通過有限元軟件MIDAS建立隧道防排水模型，并通過實(shí)際施工對防排水效果進(jìn)行驗(yàn)證，以期達(dá)到高海拔寒冷地區(qū)富水淺埋段的隧道防排水不滲不?漏的可行性。

? ? ? ?1、工程概況

? ? ? ?雪山梁隧道工程是連接九寨溝和黃龍兩大景區(qū)的重要公路，是溝通黃龍核心景區(qū)與川主寺后勤基地的便捷通道，?隧道全長7980m，雪山梁隧道地處高原，洞口海拔3500米， 每年從9月到次年4月為雪季，年極端氣溫零下28度。出 口位于黃龍景區(qū)上方大巖方附近斜坡坡腳，斜坡自然坡度約?40～80°，坡表出露為崩洪積的塊、碎石土，巖性絕大部分 為石灰?guī)r，結(jié)構(gòu)松散，地表巖溶較發(fā)育，溶洞、溶孔、溶蝕 裂隙隨處可見，地表水入滲系數(shù)較大，對隧道的穩(wěn)定性造成了影響。且出口附近正好處于老川黃公路回頭灣附近，淺埋 段埋深不超過15m且穿越下部古河道，地表水補(bǔ)給豐富，且 受季節(jié)凍土層影響，在春暖季節(jié)易形成凍融害，這就給高寒 富水地區(qū)的隧道施工帶來了極大的困難，尤其在洞口淺埋段施工中爆發(fā)的滲漏水現(xiàn)象對隧道施工的影響最為突出。由于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和豐富的地下水的存在，使隧道的防排水施工成為一個具有挑戰(zhàn)性的課題。

? ? ? ? 2、噴膜防水效果數(shù)值模擬及分析

? ? ? ?2.1模型建立

? ? ? 本次計(jì)算采用Midas/GTS2D計(jì)算模型對高寒富水洞口地 段噴膜防水效果進(jìn)行模擬，其中Y軸為隧道軸線方向，X軸 為水平方向，坐標(biāo)原點(diǎn)取隧道幾何中心，隧道洞口段埋置深度為20m，該地區(qū)地下水位在地表以下5m左右，隧道中心至?模型底面為?36.?4m，在水平方向各取30m，計(jì)算模型如圖?1?所示：

? ? ? ?2.2模型邊界條件及材料參數(shù)

? ? ? ?根據(jù)地質(zhì)勘察報告及《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，模型中的?相關(guān)材料參數(shù)見表1。

? ? ? ?隧道頂部為自由邊界，無水壓力作用；底部和左右兩側(cè)均為固定不透水邊界；在模擬隧道開挖排水過程中，開挖輪?廓線處水壓力為零。?

? ? ? ?2.3模擬工況及分析

? ? ? ?為了分析噴膜防水的效果，選擇五種工況進(jìn)行模擬。其?中，工況1-3是為研究不同注噴膜厚度下的防水，工況3-5?是研究不同滲透系數(shù)噴膜的堵水效果，各工況的具體參數(shù)取?值見表2。

? ? ?由以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)圍巖周圍不施工丙烯酸鹽噴膜時，隧道毛洞的滲流量為131.41m3/m?d，最大流速達(dá)到4.87×?m/s，隧道開挖后附近形成漏斗形降水曲線此時，隧道將采用全排法進(jìn)行排水，該措施雖然可以減小圍巖周邊的水壓，?但會導(dǎo)致地下水位迅速下降，直接影響到隧道周圍的生態(tài)環(huán) 境。由工況1到工況3可以看出，隨著丙烯酸鹽噴膜厚度的 增加，隧道周邊地下水的滲流量不斷減小，相的排水率不斷 增大，圍巖周邊的降水漏斗不斷減小。由此可見，注漿圈的 設(shè)置可以有效的防止隧道涌水，而且該項(xiàng)目地處5A?級景區(qū)?核心區(qū)，植被脆弱，因此在高寒富水等生態(tài)脆弱的隧址區(qū)，?不能對圍巖周邊地下水采取自由排放的措施，該控制隧道滲流的排放量達(dá)到環(huán)境可接受的水平，從而保證保護(hù)區(qū)的植被 不被破壞。

? ? ? 從工況?3～5得出的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)丙烯酸鹽噴膜厚?度一定時，隨著丙烯酸鹽噴膜滲透系數(shù)的增大，圍巖周邊地下水的滲流量不斷增大，相的排水率不斷減小，堵水效果沒?有顯著的提高，說明丙烯酸鹽噴膜的滲透系數(shù)與圍巖相接近?時注漿效果不明顯。綜上所述，在采用丙烯酸鹽噴膜法治理?隧道涌水時，該確定合理的丙烯酸鹽噴膜厚度，與此同時不?能采用滲透率與圍巖相近的材料。

? ? ? ?3、防排水施工方案設(shè)置

? ? ? ?在詳細(xì)查閱并充分理解讀防排水設(shè)計(jì)文件的基礎(chǔ)上，按 照“防、排、截、堵相結(jié)合”的綜合治理的原則，結(jié)合類似?工程的經(jīng)驗(yàn)，由于洞口段地下水豐富，因此增設(shè)了排水設(shè)施。施工過程中做到洞內(nèi)管道排水、洞外“截”水，洞身防水。?為防止春暖季節(jié)凍融害而專為高寒地區(qū)設(shè)置的洞口段深埋保溫中央水溝。雪山梁隧道先后施做了的三道防水屏障。第 一道，即構(gòu)成隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的超前支護(hù)與開挖后的噴錨 支護(hù)，如超前錨桿注漿等；第二道為初期支護(hù)面層上的丙烯酸鹽噴膜防水層、透水盲管、盲溝等防水設(shè)施結(jié)構(gòu)；第三道 為抗?jié)B性好、耐久性高、抗凍性強(qiáng)的二次襯砌防水混凝土結(jié) 構(gòu)。整個防水設(shè)置將隧道封閉成一個密閉空間，水流在二次襯砌結(jié)構(gòu)以外經(jīng)過環(huán)向和縱向排水管道，集中從深埋保溫中 央水溝排出，有效的實(shí)現(xiàn)了隧道的防排水目的，避免洞口附 近因水流結(jié)冰而形成的凍害。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （未完待續(xù)）