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地下冷库地下水的防治

鉴于地下冷库工程中地下水的物理状态和运动特征复杂、危害性大,治理麻烦且难以凑效。因此,地下冷库工程中地下水的防治应采取预防为主,治理为辅,防治结合的原则。

(一)地下水的预防

1.库址的选择:要从根本上预防地下水,就得选择适宜修建地下冷库的位置。之所以一些地下冷库由于地下水严重地影响了使用效果,有的甚至报废,几乎都是事先没有认真进行工程勘察工作,更没有根据勘察资料在充分分析对比的基础上进行库址的选择,从而因地制宜地确定冷库的位置。有的只顾使用上的要求,对水文地质工程地质条件童视不够,有的是盲目从事,修建起来再说;有的是未加分析地利用原有人防工程改建而成,没有看到在低温环境工程因素作用下留下的隐患。这些当然都是由于过去对地下冷库工程研究得少,总结不够的缘故。所以,地下水的预防应着眼一个“先”字,即事先作好水文地质调查,并在此基础上作好选址工作,选择地下水少且易于防治的地方建库。我们知道,不同类型的建筑工程有不同特点和不同的要求,例如地下水封油库就与其它地下工程的要求截然不同。事实说明,在一定的地形地质条件下,适合于修建地下冷库的条件也是可以满足的。为了预防地下水,较为理想的条件可以从以下几个方面考虑选择:

(l)地形上,以孤立的山体为宜,山体四周被切割成浑圆状山丘为佳。山体不宜过于肥厚,只要能满足工程防护、围岩稳定、不明显受太阳热传递而波及到冻结层的要求即可。山坡较陡,坡角最好不小于50度,无汇水积水地形。地表水体的最高水位低于洞库板标高。这样的地形,地下水的补给来源十分有限,且容易查清,便于防治,有利于地表排水。

(2)地质上,洞库围岩完整性好,孔隙度和裂隙率小,含水量低,或者洞库位于隔水层中,或者洞库上复地层中有层厚较稳定的隔水层分布。当其上复有隔水层时,以平缓的背斜褶曲轴部或产状平缓的岩层为佳。重庆北倍一地下粮库的一个库房、开挖在粉砂质泥岩中,岩层产状平缓,岩石直接出露地表,围岩开挖后无支护暴露达半年多,洞内干燥无渗水浸水现象,也无掉块、坍塌发生,这说明兴建地下冷库的良好地质条件是不难找到的。

(3)当无上述的(l)、(2)这种较理想的地形地质条件时,在可能有地下水补给来源的方向上有隔水层分布,避开外来水源流入洞库和围岩中。

(4)洞底标高高于地下水最高水位3~4米以上。

(5)洞库区远离温泉、热水及地热异常分布地带。地下水压力小,不具有对贮存物晶有害的物理化学性质。

(6)洞库不宜埋置过浅,最好是选在地温常温层处,以免受太阳热及其季节性温度波动的影响;但也不宜埋置过深,以免遇到复杂的水文地质工程地质情况,和受到地温增温层的影响。

上述较为理想的选址条件,不能生搬硬套地只强调某一方面,但也不能说都要满足方可建库,应视具体情况结合使用要求综合分析,权衡利弊,尽可能地、因地制宜地将库址选择在有利于防治地下水的地方。由于自然条件千变万化,即使经过认真勘察和选址工作,也仍然可能存在一些不利因素。但是这些不利因素毕竞不多了,其影响就很小了,而且易于处理,只要再采取一定措施,问题便不难解决。

(二)库外防渗与截、排

经过选址工作,在选择的库址地段,经过分析,在可能渗水影响冷库的地方,可在地表用灌浆、注浆或设置铺盖、勾填缝隙等方法防止雨水或少量积水渗入地下。也可用排水沟栏截雨水并将水流排出山体之外。

(三)库内防排与堵漏

冷库施工中若发现有浸水渗水现象,可采取以排为主、排堵结合的方式处理。地下冷库不宜采用离壁式衬套排水,从节省投资意义上讲,由于这种洞库一般不设置隔热层,又因离壁式衬砌不起受力支撑作用,也达不到排水目的而无必要。这是因为离壁式衬套与岩壁之间的间隙在冷库冻结层范围之内,水渗入其中便很快结冰非但不能排走,而且随着冰的积存,冰把空隙充填起来,时间一久,冰填满空隙产生冻胀而破坏衬套。较好的方法是在施工中找准出水点,在出水点处沿水来自的方向围岩内打孔,孔深略超过预计的最大冻结层厚度,再用一根管子插入孔内直至孔的底端,并用胶结材料将管子和孔壁之间填充密实,把水引入管子中排出库外。管子和钻孔的大小视水量而定,管子表面应设置保温层以免管内流水结冰将管子堵塞,这就是所谓的“诱导排水法”。如果出水点分散,可用堵水材料封堵一部分,保留少量易于汇水的出水点,尽量使水集中(封堵上部,保留下部,视裂隙的启张情况和产状而定),再用诱导排水法将水引入总排水管道流出库外。

堵水的材料很多,胶泥是其中较廉价且在低温条件下仍有良好堵水效果的材料。瑞典用胶泥密封低温液态气库效果良好。若冷库降温投产以后还有渗水现象,同样可用上述的诱导排水法排水。重庆大板桥地下冷库采用此法收到了一劳永益的效果。如果水沿裂缝段渗入,且渗水裂缝段较长,不便采用诱导排水法时,可将裂缝段扩大,再用沥青、软木塞入封堵,如四川南部县地下冷库用此法堵塞粘土岩与砂岩接触处的渗水,止水效果较好。

此外,施工中注意保护围岩,采用控制爆破,放小炮,尽量避免扩大或产生新的裂隙,对于防治地下水有重要意义。