菲律宾巴纳旺灌溉工程输水隧洞涌水处理方案

2010-04-14毕东华

水科学与工程技术 2010年6期

毕东华

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

菲律宾巴纳旺灌溉工程是中国政府对菲律宾政府的贷款项目。该工程位于菲律宾Ilocos Sur省境内，是一个中等规模的灌溉工程。工程利用Abra河水作为灌溉水源，向New Bantay等6城市6000hm2的农业用地提供常年灌溉用水。灌溉工程主要由渠首泵站、输水隧洞、连接渠、干渠、支渠及田间配套设施等组成。

输水隧洞设计为无压洞。输水隧洞总长1366.64m，衬砌型式为全断面钢筋混凝土衬砌，为圆拱直墙式，圆拱中心角120°。

输水隧洞施工中，尚未衬砌的洞段多处出现大小不一的涌水，涌水量很长时间内不见减小，影响了工程质量和施工进度。根据隧洞施工揭露的涌水实际情况，分析涌水形成原因，最后研究确定隧洞涌水处理方案，以确保隧洞施工顺利进行。

1 隧洞涌水特性及原因分析

1.1 涌水特性

隧洞于2005年9月9日开工，开挖过程中，在桩号S0＋000～S0＋410，发现有3处涌水并有多处渗水，由于水量较小，对施工影响不大。2006年5月7日，在桩号S0＋410处及以下50m范围内出现大量涌水，单个涌水口流量最大可达700m3/h，水压很大。涌水自发生始一直未停止，且水量未见减少。根据施工观测，隧洞全洞涌水达1000m3/h。隧洞涌水特征主要表现为高压力大流量快速涌水。

1.2 涌水原因分析

1.2.1 气象条件

工程区域位于菲律宾Ilocos Sur省，气候分为两个特殊季节，每年的11月～次年4月为旱季，其余为雨季。

工程区域多年平均气温 27.1℃，1月份最凉爽，平均气温25.4℃；5月份最热，平均气温28.9℃。月平均相对湿度最小为74.6%，发生在2月；最大为85.8%，发生在8月。

工程区域多年平均降雨量2315.5mm，97%的降雨量发生在5～10月份。多年平均蒸发量为1998.6mm。

1.2.2 地质条件

隧洞地貌单元属北LUZON山脉的低山区，基岩裸露，植被繁茂，山势陡峻。隧洞沿线穿越4个大冲沟，冲沟切割最深处330.0m，冲沟内多分布有厚度不等的含壤土碎石。隧洞沿线发育的地层岩性有：①中生界白垩系凝灰质板岩、凝灰质板岩夹凝灰质砾岩；②燕山期侵入闪长岩。隧洞沿线围岩有节理发育，节理密集、短小，部分围岩层间有错动，夹泥发育，岩体结构地下水活动较强。根据钻孔资料，隧洞进出口附近地下水位在洞顶以上。

1.2.3 涌水原因

（1）隧洞施工期正处于雨季，降雨雨量雨强都非常大，且隧洞区植被繁茂，沟壑纵横，隧洞涌水处即有大冲沟穿越洞顶，沟内分布含壤土碎石透水性强，致使大部分降雨被截留并向地下渗透，隧洞沿线地下水补给丰富。

（2）隧洞沿线有2处大冲沟，大冲沟切割深，邻近冲沟处隧洞地下水丰富，水压大，造成冲沟附近隧洞涌水量大、流急。

（3）隧洞沿线凝灰质板岩、凝灰质砾岩、闪长岩属脆性岩，全强风化带中节理发育，是地下水运移及渗透的较好通道。隧洞开挖后，基岩中的上层滞水、裂隙水及局部受构造影响的赋存水均流向隧洞，水量充沛、水压高的部位便形成涌水。

2 隧洞涌水处理方案

针对隧洞涌水特性及产生原因，结合实际情况，本着“堵、引、排”相结合，提出如下两种涌水处理方案。

2.1 方案1

排水管集中排水，早强混凝土喷护后，永久混凝土衬砌。

（1）隧洞开挖期间，涌水宜排不宜堵。在隧洞涌水范围内洞底开挖横向排水沟，沟顶设雨篦子（满足出渣设备交通），沿隧洞两侧墙角开挖纵向排水沟，纵横排水沟连通，在回车洞一侧纵向排水沟末端开挖集水坑，集水坑位置设于回车洞内，采用潜水泵抽排至洞外。根据涌水量大小确定排水沟、集水坑及泵的参数和数量。

（2）隧洞贯通后，采取隧洞进出口两端同时进行衬砌，涌水范围外纵向排水沟部位在衬砌前沟内填碎石排水体，沟顶铺设土工膜。两端衬砌至涌水范围处时，暂停衬砌，集水坑保持抽排，并对涌水部位进行集中处理。处理措施采用堵、引、排相结合的方式。具体措施为：根据涌水分布情况，在涌水量大的地方设塑料排水管集中排水，并将水引至排水沟，然后对涌水段隧洞从两头分段采用早强混凝土进行喷护，喷护厚度尽量薄，以达到封堵渗水的效果即可。喷护混凝土达到一定强度后，便可进行永久混凝土衬砌。涌水段隧洞衬砌完成后，对涌水段围岩及所有排水沟部位进行全断面固结灌浆。