山岭隧道堵水限排衬砌外水压力研究Researchonregulatingwaterpressureactingonmountaintunnelsbyblockoffgroundwaterandlimitingdischarge王秀英王梦恕张弥（北京交通大学土建学院）摘要：本文阐述了传统的对地下水采取“以排为主”的设计思想的缺点，指出山区高水位隧道设计中对地下水应采取“堵水限排”。文中提出一种可以分析“堵水限排”下衬砌外水压力的简化模型，并据此计算分析了圆梁山隧道毛坝向斜段衬砌外水压力与排水量的关系，提出规定排放量下注浆圈的合理厚度。根据计算结果指出地层注浆的作用，并强调设置排水系统后在衬砌结构设计计算时仍要考虑衬砌外水压力。关键词：山岭隧道堵水限排衬砌外水压力中国分类号：文献标识码：：作者简介：王秀英（1970-），女，山西应县人，北京交通大学土建学院讲师，博士研究生，主要从事隧道工程方面的教学和科研工作。WangXiuyingWangMengshuZhangMi(SchoolofcivilengineeringandarchitectureofBei激ng激aotongUniversity)Abstract:Inthispaper,thedisadvantageoftraditionalgroundwatertreatmentidea“drainageisdominant”isdiscussed,and“blockoffgroundwaterandlimitingdischarge”isputupasaneffectivemethodwhendesigningmountaintunnelsinhighwaterleveldistrict.Onesimplemodelthatcananalyzetheexternalwaterpressureisputup.Basedonthismodel,therelationbetweenexternalwaterpressureonliningandwaterdischargeinMaobadistrictofYuanliangshanTunnelisanalyzed,andthepropergroutingdepthispresent.Basedonthisresult,thefunctionofgroutingisputforwardandtheideaisemphasizedthatexternalwaterpressurestillmustbeconsideredduringstructuredesignaftersettingupdrainagesystem.Keywords:mountaintunnelblockoffgroundwaterlimitingdischargeexternalwaterpressureonlining0前言我国是一个多山的国家，山地面积占三分之二以上，为发展交通，需要修建大量隧道。据统计，截止1999年末，我国大陆地区已建成的铁路隧道有6876座，总延长约3670km，到2000年已有公路隧道1684座，总长628km[1]。一般而言，不论在施工中还是运营后，隧道结构时刻处于地下水包围之中，隧道衬砌的渗漏、变形，洞顶地表的塌陷，施工期间的突水、突泥，都与地下水有关，而且水位越高，危害越大。如何处理好地下水是山岭隧道设计施工需要解决的关键问题之一。长期以来我国隧道工程基本上奉行“排堵结合、以排为主”的方针，但长期的大量排水使原有的地下水平衡遭到破坏，造成地下水位下降，洞顶地表失水并发生沉降变形，带来严重的环境问题。可见，对山岭隧道也不能一概采取“以排为主”的防排水原则，但是在山区高水位地区修建隧道时，如果采取浅埋地铁隧道的全封堵方案，衬砌将承受巨大的水压力，以致于使结构设计变得十分困难。因此，在山区高水位地区修建隧道时，应根据隧道周围的具体环境，在大量排放地下水可能造成地表环境恶化地区采取“以堵为主，限量排放”即“堵水限排”的防排水设计准则，“堵”是控制流量，而“排”则是减小作用在衬砌结构上水压力的主要手段。一方面在衬砌背后设置排导系统，用以消减水压力，另一方面采用地层注浆来控制地下水排放流量。这种地下水治理方式又称为“大堵小排”[2]或控制排放[3，4，5]。允许的排放流量是根据环境的具体情况来确定，挪威Oslofjord跨海通道，对于海底隧道段，根据排水设备能力和经济考虑确定允许排放量，而对位于陆地居民区和休闲区的隧道，环保当局提出的允许排放量为Q=0.288m3/m·d。修建中的愉怀线圆梁山隧道在高压富水区设计时对地下水采用了“堵水限排”的原则，允许排放量控制在5m3/m·d，位于重庆市郊的歌乐山隧道最大允许排放量1m3/m·d，该隧道于2003年3月贯通，贯通后全隧道日平均排量为0.95m3/m·d，满足设计时最大排放量的要求。对于高水位地区的深埋山岭隧道，当大量排水对地表环境的影响较大时，“堵水限排”无疑是一种合理的防排水方式，但是在给定排放量下如何确定衬砌所承受的水压力，就成为隧道设计施工急待解决的关键问题之一。本文通过一种简化模型分析计算圆梁...