CN114961851A - 一种运营隧道涌水处治方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运营隧道涌水处治方法，包括步骤1、交通改道；步骤2、获取涌水量和水压；步骤3、检测涌水水质；步骤4、检测涌水地质；步骤5、衬砌结构监测；步骤6、确定是否引排；步骤7、确定是否长期排水；步骤8、排水施工；步骤9、衬砌加固；步骤10、恢复路面及恢复交通。本发明能在极短时间内完成应急抢险，保证隧道结构安全，尽快保通道路。本发明采用溢流综合系统，综合利用了隧道原来排水设施，并在小改动基础上实现隧道排水顺畅、及时。另外，本发明实施沉沙架空层，能保障隧道排水顺畅，同时也为远期预留的排水设施提供足够排水沉砂空间。

Description

一种运营隧道涌水处治方法
技术领域
本发明涉及岩溶隧道工程突涌水灾害防治技术领域，特别是一种运营隧道涌水处治方法。
背景技术
现行规范对于运营隧道病害处治作出了相关规定，如衬砌背后注浆、防护网、喷射混凝土、施作钢带、套拱、增设仰拱等，都是相对常规的处治方法，较分散、缺乏系统性，不能很好地应用在岩溶地区运营的公路隧道。
岩溶地貌，又称为喀斯特地貌。岩溶地区的地层，会形成不同岩溶裂隙或较大溶洞，因为存在随机性和不确定性，施工过程很难发现，而该地质往往含有大量地下水，对施工安全及运营隧道衬砌结构安全都造成很大威胁。若是地下水与地表水有补给关系，那么往往在雨期，运营隧道极易发生涌水现象，隧道衬砌结构在高水压环境下稳定性和安全性都会下降，同时还影响交通运行，给社会带来一定影响。
通过相关资料调研，现在运营隧道主要处治方法往往都是针对单一病害、单一处治手段，如衬砌裂缝处治，常规处治方法是根据裂缝大小采取钻孔注浆处理法或表面封闭法；仰拱处治往往根据现场实际情况，采取拆换仰拱或者增设仰拱，即在原来仰拱不满足要求段落更换一段或无二次衬砌段落增设一段仰拱结构。针对隧底沉降或承载力不足时，进行隧底加固，往往可以结合仰拱处治共同使用，一般采取锚杆、注浆小导管或微型钢管桩单一使用或联合使用。
隧道渗漏水处治现在主要采用封堵或者引排，而渗漏水出现最多的地方是环向施工缝，常规处治方法即凿槽+埋φ50HDPE半管处治衬砌裂缝渗漏水。对于发生涌水的隧道，往往出现在隧道施工建造过程中，处治方法一般采用注浆堵水、钻孔引排或者打设排水导洞，对社会影响较小。而当涌水出现在运营隧道中时，为了保证隧道安全、会临时封闭通行，对社会将造成很大影响。涌水现象常发生在岩溶区隧道，根据涌水情况，会采取不同的处治方法，如涌水发生在隧道侧墙时，可以考虑钻孔引排，根据水量大小及现场地质情况，可以采取注浆止水，若是影响衬砌结构安全，还需要考虑增强衬砌结构。如涌水发生在隧底，往往路面会出现不同程度隆起，在高水压作用下，隧底承载力不足，既需要结构补强还需要引排涌水，减少水压对衬砌的不利影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种运营隧道涌水处治方法，该运营隧道涌水处治方法能根据现场实际涌水情况，在充分调查基础上，结合地质情况，并根据道路保通要求，在极短时间内抢修。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种运营隧道涌水处治方法，包括如下步骤。
步骤1、交通改道：运营隧道具有平行并列设置的两个隧洞，分别为A隧洞和B隧洞；A隧洞和B隧洞的行车方向相反，每个隧洞均具有至少两个车道。
当A隧洞的M段拱脚处出现涌水，且A隧洞内M段路面出现不断渗漏水，影响交通安全时，则将A隧洞的M段进行封闭，并将A隧洞M段的上游和下游分别通过临时道路与B隧洞中邻近A隧洞的一个车道N相连通；同时，在两个临时道路外侧的车道N上设置封堵警示标志。
步骤2、获取涌水量和水压：利用水量计和渗压计对A隧洞M段出现的涌水进行监测，从而得到涌水量和水压。
步骤3、检测涌水水质：对A隧洞M段出现的涌水水质进行检测，水质检测项目包括浑浊度、pH值、钙离子Ca2+浓度和阳离子总浓度。
步骤4、检测涌水地质：通过查阅、调查和地质雷达探测的方法，检测A隧洞M段是否具有特殊地质；其中，特殊地质包括溶洞、岩溶裂隙、地表落水洞和衬砌背后空洞。
步骤5、衬砌结构监测：对A隧洞M段的洞内隧道衬砌结构进行外观检查，并埋设位移计、土压力盒进行变形和受力监测。
步骤6、确定是否引排：根据A隧洞M段的衬砌结构厚度，确定对应衬砌结构厚度所对应的最大抗水压值；当步骤2获得的涌水水压，超过确定的最大抗水压值时，则需要进行引排；否则，不需要引排。
步骤7、确定是否长期排水：步骤6中，当确定需要进行引排，且涌水属于岩溶水时，需要进行长期排水；其中，当涌水属于如下三种类型中的任一种时，则判断涌水属于岩溶水。
A、步骤4中，通过查阅隧道施工期间资料，得知A隧洞M段处于岩溶区。
B、步骤4中，通过地质雷达探测，得知A隧洞M段具有衬砌背后空洞。
C、步骤3中，涌水的pH值大于7，偏弱碱性，且钙离子Ca2+浓度占阳离子总浓度超过50％。
步骤8、排水施工，具体为：
A、当步骤6中确定为不需要引排时，则直接在A隧洞M段的涌水口部位进行钻孔排水。
B、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为不需要长期排水时，则通过在A隧洞M段的路面层下增设沉沙架空层，并采用预留钢管将沉沙架空层与涌水部位相连通的方法，进行排水。
C、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为需要长期排水时，在采用步骤8B中的沉沙架空层和预留钢管排水的基础上，还通过在沉沙架空层的路面层中埋设路面横管的方式进行排水；其中，路面横管两端分别与路面两侧的排水边沟相通；预留钢管的内壁涂覆有聚四氟乙烯层。
步骤9、衬砌加固，具体加固方法为：
A、根据步骤5的监测结果，当衬砌外观具有掉落、变形或受力超过设定值时，将对应衬砌部位进行更换或加固。
B、在步骤8的排水施工中，对预留钢管两侧的衬底进行加固。
步骤10、恢复路面及恢复交通。
步骤8中，增设沉沙架空层进行排水的方法，包括如下步骤：
步骤81、打锚筋桩：在A隧洞M段的两侧拱脚和衬底分别打设锚筋桩。
步骤82、施工栓塞：破除A隧洞M段涌水口部位的路面层，并在朝向涌水口一侧的拱脚下方立模板，浇筑混凝土形成沿隧道纵向不小于2m的栓塞。
步骤83、埋设预留钢管：在步骤82的栓塞中沿纵向等间距埋设若干根直径不低于0.8m的预留钢管，预留钢管与水平夹角不超过30°；当涌水属于岩溶水时，预留钢管的内壁需涂覆聚四氟乙烯层。
步骤84、施工沉砂架空层：在衬底正上方的路面层破除部位架设呈扁“口”型的沉砂架空层，在沉砂架空层的中部沿纵向等距竖直布设若干根用于支撑的立柱；同时，使步骤83埋设的预留钢管顶端与沉砂架空层相连通，用于排水。
当涌水属于岩溶水时，需要长期排水时，还包括如下步骤：
步骤85、埋设溢流管：在预留钢管上方的栓塞中等间距埋设若干根溢流管，溢流管的底端连通涌水口部位，溢流管的顶端伸入路面两侧的电缆沟中，且溢流管顶端设置有可拆卸的堵头，用于应急抽水或降低涌水水压。
步骤86、埋设远期预留细钢管：在背离涌水口部位一侧的路面层破除部位沿纵向等距埋设若干根远期预留细钢管；每根远期预留细钢管的直径均小于步骤83中的预留钢管；每根远期预留细钢管的底端与沉砂架空层相连通，远期预留细钢管的顶端与对应侧的电缆沟相连通，且远期预留细钢管顶端设置有可拆卸的堵头。
步骤87、埋设路面横管：在沉砂架空层的顶部沿纵向等距铺设若干根路面横管，每根路面横管的两端分别与路面两侧的排水边沟相连通。
步骤88、加深排水边沟：增加路面两侧排水边沟的断面面积，且使排水边沟均与对应侧的电缆沟相连通。
每根预留钢管的直径均为1m，壁厚均为2cm。
每根预留钢管与水平夹角均为15°。
步骤84中，位于立柱两侧的沉砂架空层分别为半幅沉砂架空层，每个半幅沉砂架空层的断面面积均大于预留钢管的断面面积，沉砂架空层的断面面积不小于预留钢管断面面积的3倍。
沉砂架空层的断面包括上水平段、上倾斜连接段、下水平段、下倾斜连接段和两个竖直侧壁。
上水平段和下水平段上下平行布设，且上水平段的长度小于下水平段的长度。
上水平段的两端分别通过一个上倾斜连接段与两个竖直侧壁的顶端相连接。
下水平段的两端分别通过一个下倾斜连接段与两个竖直侧壁的底端相连接。
步骤84中，至少一组相邻预留钢管之间的沉砂架空层的竖直侧壁上设置有人孔。
位于人孔或预留钢管两侧的沉砂架空层上均设置有暗梁。
每侧排水边沟增加的断面面积大于远期预留细钢管的断面面积。
步骤9中，对预留钢管两侧的衬底采用暗梁进行加固，同时将衬底中的主筋加密设置。
本发明具有如下有益效果：
1)针对单一的涌水处治方案，本发明可以在极短时间内完成应急抢险，保证隧道结构安全，尽快保通道路。
2)溢流综合系统，综合利用了隧道原来排水设施，并在小改动基础上实现隧道排水顺畅、及时。
3)实施沉沙架空层可以保障隧道排水顺畅，同时也为远期预留的排水设施提供足够排水沉砂空间。
4)实施锚筋桩，有效减小高水压对隧道底部衬砌结构的影响，同时也保证沉沙架空层的稳固，达到多重效果。
5)常规排水一般都是利用排水坡度，而本发明采用的直径1m厚度2cm的预留钢管设置为非排水坡度(排水坡度一般利用流体自重作用，从高处流向低处；非排水坡度即利用水压力或虹吸作用，从低处流向高处)，利用涌水压力进行排水，是一种被动排水方式，可以减少后期岩溶水留置在排水管道，不断产生白色结晶堆积，从而造成排水管淤堵，影响排水能力和衬砌结构安全。
6)常规采用钻孔埋管进行排水，未考虑水通过管道与衬砌间空隙流入隧道。本发明涌水口采用混凝土栓塞(混凝土浇筑，形成类似栓塞形式和作用的结构)，一方面稳固排水管道，另一方面封堵排水路径，防止水通过管道与衬砌间隙流入隧道内。
7)常规钻孔埋管排水不会施做暗梁，本发明施做暗梁，一方面用于固定排水管道，另一方减少管道排水对衬砌结构安全稳定性影响。
附图说明
图1显示了本发明中运营隧道交通改道的示意图。
图2显示了本发明一种运营隧道涌水处治方法中引排时的施工结构图。
图3显示了本发明中沉砂架空层的结构示意图。
图4显示了本发明中沉砂架空层中立柱的平面图。
图5显示了本发明中沉砂架空层的尺寸标注示意图。
图6显示了本发明中沉砂架空层的锚筋桩的施工位置示意图。
图7a显示了本发明中人孔两侧沉砂架空层中暗梁施工位置图。
图7b显示了本发明中预留钢管两侧沉砂架空层中暗梁施工位置图。
图7c显示了本发明中预留钢管两侧衬砌中暗梁施工位置图。
图8显示了本发明中锚筋桩的截面示意图。
其中有：
100.隧道；
110.A隧洞；111.衬砌；112.拱脚；113.衬底；114.路面层；115.排水边沟；116.边沟铁盖板；117.电缆沟；
120.B隧洞；130.封堵警示标志；140.临时改道；
200.涌水口；
300.栓塞；
310.锚筋桩；311.水泥砂浆层；312.内钢管；313.钢筋；
400.沉沙架空层；
410.纵梁；420.立柱；430.柱帽；440.上水平段；450.下水平段；460.上倾斜连接段；470.下倾斜连接段；480.竖直侧壁；490.人孔；
500.预留钢管；
600.远期预留钢管；
700.溢流管；710.堵头；
800.路面横管；
900.暗梁。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
一种运营隧道涌水处治方法，包括如下步骤。
步骤1、交通改道
如图1所示，运营的隧道100具有平行并列设置的两个隧洞，分别为A隧洞110和B隧洞120；A隧洞和B隧洞的行车方向相反，每个隧洞均具有至少两个车道。
在本实施例中，每个隧洞均具有两个车道，两个隧洞形成双向四车道。
当A隧洞的M段拱脚处出现涌水，且A隧洞内M段路面出现不断渗漏水，影响交通安全时，则迅速将A隧洞的M段进行封闭，记录涌水口具体桩号里程，并将A隧洞M段的上游和下游分别通过临时道路140与B隧洞中邻近A隧洞的一个车道N相连通，实行从B隧洞临时通行；同时，在两个临时道路外侧的车道N上设置封堵警示标志130。
步骤2、获取涌水量和水压
如图2所示，利用水量计和渗压计210对A隧洞M段涌水口200出现的涌水进行监测，从而得到涌水量和水压。
步骤3、检测涌水水质
对A隧洞M段出现的涌水水质进行检测，水质检测项目包括浑浊度、pH值、钙离子Ca2+浓度和阳离子总浓度。
步骤4、检测涌水地质：通过查阅、调查和地质雷达探测的方法，检测A隧洞M段是否具有特殊地质；其中，特殊地质包括溶洞、岩溶裂隙、地表落水洞和衬砌背后空洞。
步骤5、衬砌结构监测：对A隧洞M段的洞内隧道衬砌结构进行外观检查，并埋设位移计、土压力盒进行变形和受力监测。外观检查后，记录隧道仰拱破损段落。
步骤6、确定是否引排：根据A隧洞M段的衬砌结构厚度，确定对应衬砌结构厚度所对应的最大抗水压值；当步骤2获得的涌水水压，超过确定的最大抗水压值时，则需要进行引排；否则，不需要引排。
衬砌结构厚度与最大抗水压值的对应关系见表1所示，本实施例中，设A隧洞M段的衬砌结构厚度为60mm，步骤2获得的涌水水压为0.65Mpa，大于60cm对应的最大抗水压值0.6Mpa，将对衬砌结构产生如发展裂缝、变形等影响，故而需要引排。
表1衬砌结构厚度与最大抗水压值的对应关系
序号 衬砌结构厚度/mm 最大抗水压值/Mpa
1 50 0.3
2 60 0.6
3 70 0.9
4 80 1.2
5 90 1.45
步骤7、确定是否长期排水：步骤6中，当确定需要进行引排，且涌水属于岩溶水时，需要进行长期排水；其中，当涌水属于如下三种类型中的任一种时，则判断涌水属于岩溶水。
A、步骤4中，通过查阅隧道施工期间资料，得知A隧洞M段处于岩溶区。在本实施例中，根据施工期间地质勘察报告或物探结果可获得该隧道处于岩溶区，故涌水属于岩溶水。
B、步骤4中，通过地质雷达探测，得知A隧洞M段具有衬砌背后空洞。
C、步骤3中，涌水的pH值大于7，偏弱碱性，且钙离子Ca2+浓度占阳离子总浓度超过50％。在本实施例中，涌水的pH值大于7，偏弱碱性，且钙离子Ca2+浓度占阳离子总浓度超过50％，地表存在连通涌水溶洞的通道，故需要考虑长期排水。
步骤8、排水施工，具体为：
A、当步骤6中确定为不需要引排时，则直接在A隧洞M段的涌水口部位进行钻孔排水。
B、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为不需要长期排水时，则通过在A隧洞M段的路面层114下增设沉沙架空层400，并采用预留钢管500将沉沙架空层与涌水部位相连通的方法，进行排水。
上述增设沉沙架空层进行排水的方法，优选包括如下步骤。
步骤81、打锚筋桩：如图6所示，在A隧洞M段的两侧拱脚112(也称锁脚)和衬底113分别打设锚筋桩310。锚筋桩的桩长优选为9m,纵向间距优选1m。
进一步，如图8所示，锚筋桩的直径优选为15cm，锚筋桩包括从外至内依次同轴布设的水泥砂浆层311、内钢管312和钢筋313。
上述水泥砂浆层311优选为M30水泥砂浆。
内钢管312的直径优选89mm，厚度优选6mm，内钢管的顶端优选焊接有20cmX20cmX2cm的端头板，端头板优选埋入衬砌三分之一厚度处。
上述钢筋313优选有3根，直径优选为14mm，呈三角形焊接在一起。
步骤82、施工栓塞：破除A隧洞M段涌水口部位的路面层，并在朝向涌水口一侧的拱脚下方立模板，浇筑C40混凝土形成沿隧道纵向不小于2m的栓塞300。
步骤83、埋设预留钢管：在步骤82的栓塞中沿纵向等间距埋设若干根直径不低于0.8m的预留钢管，预留钢管与水平夹角不超过30°。
在本实施例中，每根预留钢管的直径均优选为1m，壁厚均优选为2cm。
进一步，每根预留钢管与水平夹角均优选为15°。
当涌水属于岩溶水时，预留钢管的内壁需涂覆聚四氟乙烯层。聚四氟乙烯层的设置，能防止岩溶地区的岩溶产生的白色结晶物质，堵塞预留钢管。
步骤84、施工沉砂架空层
在衬底正上方的路面层破除部位架设呈扁“口”型的沉砂架空层，在沉砂架空层的中部沿纵向等距竖直布设若干根用于支撑的立柱420；同时，使步骤83埋设的预留钢管顶端与沉砂架空层相连通，用于排水。
如图3、图4和图5所示，沉砂架空层的断面包括上水平段440、上倾斜连接段460、下水平段450、下倾斜连接段470和两个竖直侧壁480。
上水平段和下水平段上下平行布设，且上水平段的长度小于下水平段的长度。
上水平段的两端分别通过一个上倾斜连接段与两个竖直侧壁的顶端相连接。上水平段的底部中心设置纵梁410，纵梁底端与立柱相连接，立柱底端设置有柱帽430。
下水平段的两端分别通过一个下倾斜连接段与两个竖直侧壁的底端相连接。
至少一组相邻预留钢管之间的沉砂架空层的竖直侧壁上设置有人孔490。
如图7a和图7b所示，位于人孔或预留钢管两侧的沉砂架空层上均设置有暗梁900。
位于立柱两侧的沉砂架空层分别为半幅沉砂架空层。
在本实施例中，半幅沉砂架空层断面面积为：
S1＝1/2×(a-c)×b-1/2×((b-d-f)×c+d×e+f×g)-1/2×i×h-1/2×j×k＝1/2×(495-40)×156-1/2×((156-21-20)×40+21×60+21×80)-1/2×31×11-1/2×44×147＝28355.5cm2＝2.836m2。
上式中，a为沉砂架空层断面中排水腔的长度；c为立柱宽度；b为沉砂架空层断面中排水腔的高度；d为纵梁高度；e为纵梁宽度；f为柱帽高度；g为柱帽宽度；h为上倾斜连接段的水平长度；i为上倾斜连接段的竖直高度；j为下倾斜连接段的竖直高度；k为下倾斜连接段的水平长度。
直径1m壁厚2cm预留圆管的断面面积为：S2＝πR2＝3.14×(1-0.02)2×0.25＝0.754m2。
预留圆管与半幅沉砂架空层接触断面水流速度相同，不考虑能量损耗，在相同时间内，只需要比较断面大小。半幅沉砂架空层断面面积大于直径1m壁厚2cm预留圆管断面面积，且沉砂架空层的大于直径1m壁厚2cm预留圆管断面面积的3倍，满足至少预留2倍流量的富余量。
C、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为需要长期排水时，在采用步骤8B中的沉沙架空层和预留钢管排水的基础上，还通过在沉沙架空层的路面层中埋设路面横管800的方式进行排水；其中，路面横管两端分别与路面两侧的排水边沟115相通，排水边沟顶部盖设有边沟铁盖板116。
也即当涌水属于岩溶水时，需要长期排水时，除了需要实施上述步骤81至步骤84外，还包括如下步骤：
步骤85、埋设溢流管：在预留钢管上方的栓塞中等间距埋设若干根溢流管700，溢流管的底端连通涌水口部位，溢流管的顶端伸入路面两侧的电缆沟117中，且溢流管顶端设置有可拆卸的堵头710，用于应急抽水或降低涌水水压。
本实施例中，每根溢流管的直径优选200mm，壁厚优选为1cm。
步骤86、埋设远期预留细钢管
在背离涌水口部位一侧的路面层破除部位沿纵向等距埋设若干根远期预留细钢管600；每根远期预留细钢管的直径均小于步骤83中的预留钢管；每根远期预留细钢管的底端与沉砂架空层相连通，远期预留细钢管的顶端与对应侧的电缆沟相连通，且远期预留细钢管顶端设置有可拆卸的堵头。
本实施例中，每根远期预留细钢管的直径优选200mm，壁厚优选为1cm。
步骤87、埋设路面横管：在沉砂架空层的顶部沿纵向等距铺设若干根路面横管800，每根路面横管的两端分别与路面两侧的排水边沟相连通。
步骤88、加深排水边沟：增加路面两侧排水边沟的断面面积，且使排水边沟均与对应侧的电缆沟相连通。
进一步，每侧排水边沟增加的断面面积大于远期预留细钢管的断面面积。
直径200mm壁厚1cm远期预留细钢管断面面积：
S3＝πR2＝3.14×(0.1-0.01)2＝0.025m2
加深前排水边沟净空排水断面面积：S4＝内径长×内径宽＝0.45×0.3＝0.135m2。
加深后排水边沟净空排水断面面积：S5＝内径长×内径宽＝0.55×0.3＝0.165m2。
排水边沟增加的排水断面面积为：S5-S4＝0.03m2＞S3，满足排水要求，因为该排水为溢流系统，不考虑富余量，且预留了路面横管，配合溢流系统排水。
当涌水量超过设定值，预留钢管排水能力不足时，通过拆除溢流管和远期预留细钢管顶端的封头，涌水进入图2中左侧的电缆沟，左侧电缆沟与左侧排水边沟相连通，左侧排水边沟中的涌水经路面横管进入右侧排水边沟，因右侧排水边沟与右侧电缆沟相连通，进入右侧电缆沟中的涌水则经过远期预留细钢管进入右侧的半幅沉砂架空层中，实现辅助排水。
步骤9、衬砌加固，具体加固方法为：
A、根据步骤5的监测结果，当衬砌111外观具有掉落、变形或受力超过设定值时，将对应衬砌部位进行更换或加固。
B、对发现涌水的段落，因隧底或拱脚存在溶洞或岩溶裂缝，隧道衬砌结构长期在此环境下，会产生不均匀沉降，进而导致路面层开裂，需要对隧底进行加固(隧底及拱脚存在有压力岩溶水，会对衬砌结构产生一定浮力作用，会将衬砌结构往上托起，采用锚筋桩嵌岩加固，抵抗浮力作用，锚筋桩采用跟管法施工，安全简便快速)，对隧底衬砌破损部位进行同等级或加强衬砌更换。优选加过方式为：如图7c所示，对预留钢管两侧的衬底优选采用暗梁进行加固。同时，将衬底中的主筋加密设置。
步骤10、恢复路面及恢复交通，恢复方式为现有技术，这里不再赘述。
另外，本发明优应配备不少于2台抽砂泵，在运营期间应根据大气降雨情况及时将沉积泥沙抽至洞外，同时可配合人工预留孔(也称人孔)进行清理。
进一步，运营期间应建立完善的长期监测系统，实时监测水压及衬砌内力，并根据测取水压大小及泥沙沉积情况采取更换透水管、抽砂、人工清理等有效措施，保证运营安全。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种运营隧道涌水处治方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、交通改道：运营隧道具有平行并列设置的两个隧洞，分别为A隧洞和B隧洞；A隧洞和B隧洞的行车方向相反，每个隧洞均具有至少两个车道；
当A隧洞的M段拱脚处出现涌水，且A隧洞内M段路面出现不断渗漏水，影响交通安全时，则将A隧洞的M段进行封闭，并将A隧洞M段的上游和下游分别通过临时道路与B隧洞中邻近A隧洞的一个车道N相连通；同时，在两个临时道路外侧的车道N上设置封堵警示标志；
步骤2、获取涌水量和水压：利用水量计和渗压计对A隧洞M段出现的涌水进行监测，从而得到涌水量和水压；
步骤3、检测涌水水质：对A隧洞M段出现的涌水水质进行检测，水质检测项目包括浑浊度、pH值、钙离子Ca2+浓度和阳离子总浓度；
步骤4、检测涌水地质：通过查阅、调查和地质雷达探测的方法，检测A隧洞M段是否具有特殊地质；其中，特殊地质包括溶洞、岩溶裂隙、地表落水洞和衬砌背后空洞；
步骤5、衬砌结构监测：对A隧洞M段的洞内隧道衬砌结构进行外观检查，并埋设位移计、土压力盒进行变形和受力监测；
步骤6、确定是否引排：根据A隧洞M段的衬砌结构厚度，确定对应衬砌结构厚度所对应的最大抗水压值；当步骤2获得的涌水水压，超过确定的最大抗水压值时，则需要进行引排；否则，不需要引排；
步骤7、确定是否长期排水：步骤6中，当确定需要进行引排，且涌水属于岩溶水时，需要进行长期排水；其中，当涌水属于如下三种类型中的任一种时，则判断涌水属于岩溶水；
A、步骤4中，通过查阅隧道施工期间资料，得知A隧洞M段处于岩溶区；
B、步骤4中，通过地质雷达探测，得知A隧洞M段具有衬砌背后空洞；
C、步骤3中，涌水的pH值大于7，偏弱碱性，且钙离子Ca2+浓度占阳离子总浓度超过50%；
步骤8、排水施工，具体为：
A、当步骤6中确定为不需要引排时，则直接在A隧洞M段的涌水口部位进行钻孔排水；
B、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为不需要长期排水时，则通过在A隧洞M段的路面层下增设沉沙架空层，并采用预留钢管将沉沙架空层与涌水部位相连通的方法，进行排水；
C、当步骤6中确定为需要引排、且步骤7中确定为需要长期排水时，在采用步骤8B中的沉沙架空层和预留钢管排水的基础上，还通过在沉沙架空层的路面层中埋设路面横管的方式进行排水；其中，路面横管两端分别与路面两侧的排水边沟相通；预留钢管的内壁涂覆有聚四氟乙烯层；
步骤9、衬砌加固，具体加固方法为：
A、根据步骤5的监测结果，当衬砌外观具有掉落、变形或受力超过设定值时，将对应衬砌部位进行更换或加固；
B、在步骤8的排水施工中，对预留钢管两侧的衬底进行加固；
步骤10、恢复路面及恢复交通。
2.根据权利要求1所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：步骤8中，增设沉沙架空层进行排水的方法，包括如下步骤：
步骤81、打锚筋桩：在A隧洞M段的两侧拱脚和衬底分别打设锚筋桩；
步骤82、施工栓塞：破除A隧洞M段涌水口部位的路面层，并在朝向涌水口一侧的拱脚下方立模板，浇筑混凝土形成沿隧道纵向不小于2m的栓塞；
步骤83、埋设预留钢管：在步骤82的栓塞中沿纵向等间距埋设若干根直径不低于0.8m的预留钢管，预留钢管与水平夹角不超过30°；当涌水属于岩溶水时，预留钢管的内壁需涂覆聚四氟乙烯层；
步骤84、施工沉砂架空层：在衬底正上方的路面层破除部位架设呈扁“口”型的沉砂架空层，在沉砂架空层的中部沿纵向等距竖直布设若干根用于支撑的立柱；同时，使步骤83埋设的预留钢管顶端与沉砂架空层相连通，用于排水。
3.根据权利要求2所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：当涌水属于岩溶水时，需要长期排水时，还包括如下步骤：
步骤85、埋设溢流管：在预留钢管上方的栓塞中等间距埋设若干根溢流管，溢流管的底端连通涌水口部位，溢流管的顶端伸入路面两侧的电缆沟中，且溢流管顶端设置有可拆卸的堵头，用于应急抽水或降低涌水水压；
步骤86、埋设远期预留细钢管：在背离涌水口部位一侧的路面层破除部位沿纵向等距埋设若干根远期预留细钢管；每根远期预留细钢管的直径均小于步骤83中的预留钢管；每根远期预留细钢管的底端与沉砂架空层相连通，远期预留细钢管的顶端与对应侧的电缆沟相连通，且远期预留细钢管顶端设置有可拆卸的堵头；
步骤87、埋设路面横管：在沉砂架空层的顶部沿纵向等距铺设若干根路面横管，每根路面横管的两端分别与路面两侧的排水边沟相连通；
步骤88、加深排水边沟：增加路面两侧排水边沟的断面面积，且使排水边沟均与对应侧的电缆沟相连通。
4.根据权利要求2或3所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：每根预留钢管的直径均为1m，壁厚均为2cm。
5.根据权利要求2或3所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：每根预留钢管与水平夹角均为15°。
6.根据权利要求3所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：步骤84中，位于立柱两侧的沉砂架空层分别为半幅沉砂架空层，每个半幅沉砂架空层的断面面积均大于预留钢管的断面面积，沉砂架空层的断面面积不小于预留钢管断面面积的3倍。
7.根据权利要求3所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：沉砂架空层的断面包括上水平段、上倾斜连接段、下水平段、下倾斜连接段和两个竖直侧壁；
上水平段和下水平段上下平行布设，且上水平段的长度小于下水平段的长度；
上水平段的两端分别通过一个上倾斜连接段与两个竖直侧壁的顶端相连接；
下水平段的两端分别通过一个下倾斜连接段与两个竖直侧壁的底端相连接。
8.根据权利要求7所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：步骤84中，至少一组相邻预留钢管之间的沉砂架空层的竖直侧壁上设置有人孔；
位于人孔或预留钢管两侧的沉砂架空层上均设置有暗梁。
9.根据权利要求3所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：每侧排水边沟增加的断面面积大于远期预留细钢管的断面面积。
10.根据权利要求1所述的运营隧道涌水处治方法，其特征在于：步骤9中，对预留钢管两侧的衬底采用暗梁进行加固，同时将衬底中的主筋加密设置。
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