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《高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第44卷第5期现代隧道技术Vo.l44No.52007年10月ModernTunnellingTechnologyOc.t2007文章编号:1009-6582(2007)05-0024-06高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例王伟苗德海(铁道第四勘察设计院,武汉430063)摘要通过对地下水渗流场的理论分析,结合宜万线齐岳山隧道高水压富水地段现场具体处理情况,得出高水压富水隧道设计应注意的主要原则:以堵为主,限量排放是高水位富水隧道设计应遵循的基本原则,限量标
2、准应根据隧道区域内具体情况类比确定;地层注浆是实现限量排放的主要方式,确定注浆加固圈范围时应确保注浆帷幕体自身的稳定;排水系统是衬砌结构设计中不可缺少的一部分,在完善可靠的排水系统下,衬砌结构承受的外水荷载能较大幅度地进行折减。关键词山岭隧道高水压富水设计施工中图分类号:U452,U453.6文献标识码:A(4)流体不可压缩;1前言(5)地下水为稳定渗流,即地下水水位、流量、随着我国路网建设的进一步发展,特别是在西速度不随时间变化。南地区,不可避免地会出现隧道工程,且越来越多的把混凝土衬砌、注浆
3、圈和围岩假定为三种满足隧道穿越高水位富水地区,如成渝公路中的中梁山上述假定的介质,如图1所示,经推导可得:隧道、缙云山隧道、广渝公路华蓉山隧道、渝怀铁路圆梁山隧道,以及宜万铁路齐岳山隧道、别岩槽隧道等。目前,为实现可持续发展,人们对生态环境的保护日益重视,同时,衬砌结构的防水要求也日益提高。因此,如何正确合理地进行高水位富水隧道设计,是目前隧道设计中值得深入研究的课题。2地下水渗流场理论解析岩体结构十分复杂,地下水渗流是一个极其复杂的问题,无论采用何种完善的渗流数学模型,都难图1隧道衬砌结构体系渗流模型以符合实
4、际情况,很难通过计算手段求得准确的渗Fig.1Water-transfusionmodelofthetunnellining流场,甚至要准确、完整地描述其渗流特征也是不可structuresystem能的。从隧道工程实际出发,为使研究的问题得以[1,2]简化,提出以下几点基本假设:2P4(1)岩体节理裂隙间距远小于隧道直径,岩体与Q1=lnr2-lnr1lnr3-lnr2lnr4-lnr3混凝土衬砌为均匀多孔介质,各方向渗透系数相同;++K1K2K3(2)地下水渗流服从达西定律,渗流速度与水2gHK3力
5、坡度成正比,即v=KJ;=K(1)H3r2K3r3ln+ln+ln(3)地下水水位高度远大于隧道半径,渗流断r3K1r1K2r2面近似为圆形的变截面;修改稿返回日期:2007-05-30作者简介:王伟,男,硕士研究生.24高水压富水山岭隧道设计浅谈及工程实例r2富水隧道设计的基本原则,隧道设计时应首先根据gHlnlnr2-lnr1Q1r1具体地质情况和地下水环境要求,确定合理的排放P1==(2)K12K1HK1r3r2标准。ln+ln+lnK3r3K2r2r1(2)要合理确定注浆加固圈厚度。根据确定的l
6、nr2-lnr1lnr2-lnr1Q1P2=(+)排放标准,结合注浆技术水平,确定经济合理、安全K2K22可靠的注浆加固范围。事实证明,并非注浆加固圈r3gHln越厚越好。r1=+P1(3)(3)在以堵为主,限量排放设计原则下,衬K2HK2r2r3ln+ln+ln砌结构仍然要承受一定的外水压力,合理确定该外K3r3K1r1r2水压力至关重要,这为设计合理的支护参数提供依式中Q1衬砌结构体系排放量;据。P1衬砌结构上的外水压力;(4)以堵为主,限量排放设计原则中,限量P2注浆加固圈
7、上的外水压力;的水应通过衬砌背后完善的排水系统进行排放,P3围岩外缘水力势,等于gH。因此设置完善的排水系统是支护结构设计中不可缺对上述公式进行分析可得以下结论:少的一环,没有完善的排水系统,就没有可靠的支护(1)K1→(即混凝土衬砌完全透水),K2=结构。K3,则Q1=Q0,P1=0。即:混凝土衬砌完全透水且3以堵为主,限量排放原则中限量不对围岩注浆时,衬砌结构体系排放量Q1等于洞室自然排放量Q0,且混凝土衬砌外缘的水压力为零。标准的确定这就是目前我国铁路隧道和公路隧道采用全排目前我国隧
8、道规范中对以堵为主,限量排放防水时,衬砌结构计算不考虑水荷载作用的原因。原则中的限量标准没有明确的规定,设计时应根据(2)K1→0(即混凝土衬砌完全不透水),不论隧道区域内相关地质资料和当地对地下水环境的具K2为何值,P1都等于P4=gH,Q1=0。即:混凝土体要求,综合技术、经济、环境等因素进行确定。如衬砌完全不透水时,衬砌结构体系排放量Q1等于渝怀
