淺議隧洞施工過程中對(duì)巖溶及巖溶水處理措施

楊長(zhǎng)明

摘 要：文章根據(jù)廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區(qū)一期工程總干干渠上古嶺隧洞出口～加旦良馬隧洞進(jìn)口段（樁號(hào)Z1+662～Z7+432）工程的實(shí)際情況，詳細(xì)的分析了隧洞產(chǎn)生巖溶及巖溶水的原因，針對(duì)隧洞地質(zhì)缺陷采用了有效的處理措施。

關(guān)鍵詞：隧洞施工；巖溶；巖溶水；措施

1 工程概況情況

廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區(qū)位于紅水河中下游兩岸。灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉總面積128.79萬畝，其中新增灌溉面積55.17萬畝，改善灌溉面積23.07萬畝，恢復(fù)灌溉面積40.11萬畝，保障當(dāng)?shù)匦?、引水源所灌溉面積10.45萬畝。灌區(qū)分南、北干渠兩個(gè)灌片，取水口位于樂灘水庫壩址上游左岸約1.2公里處，通過總干渠由樂灘水庫引水灌溉。

2 巖溶及巖溶水對(duì)隧洞的危害

主要分為4種類型：

①洞穴的存在使建（構(gòu)）筑物全部或部分懸空，極大地降低了隧洞的使用可靠度；

②巖溶水，特別是當(dāng)CO2等可溶性物質(zhì)含量增高時(shí)，水的流通將給隧洞結(jié)構(gòu)帶來極大的侵蝕作用，影響隧洞的使用壽命；

③洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧洞的穩(wěn)定；

④隧洞中地下水流失，使隧洞頂部地面巖溶塌陷，導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)被破壞，也是造成隧洞結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因。正確處理溶洞對(duì)隧洞施工具有重要意義。

3 處理措施

巖溶問題對(duì)隧洞施工而言，歸納起來是水、溶洞洞穴及其充填物的危害，應(yīng)按其性質(zhì)及其與隧洞的關(guān)系采取相應(yīng)的工程措施。

3.1 地下水的處理

在隧洞施工中，以往對(duì)地下水的處理方式會(huì)造成大量地下水的流失。隧洞中地下水的流失，使隧洞頂部地面塌陷，造成隧洞結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。因此，必須對(duì)這種大涌水量的巖溶水進(jìn)行防治。

采用以堵為主的防水原則，防止地下水在隧洞中滲漏和漏失。主要技術(shù)措施是在隧洞防水地段因地制宜地采用全斷面預(yù)注漿、裂隙注漿、噴射混凝土等，盡快將滲水通道堵住。如地質(zhì)預(yù)探含水量較大，可能有涌水出現(xiàn)時(shí)，宜采用全斷面預(yù)注漿的方法，將水流封堵在開挖面之外，即在隧洞周邊打孔，以高壓的水泥漿液（或水泥—水玻璃漿液）注入巖石裂隙，使隧洞沿周邊形成一個(gè)密封環(huán)；若含水量不大，開挖后在出水點(diǎn)進(jìn)行局部裂隙注漿予以封閉；滲漏水不多時(shí)，初期支護(hù)的噴射混凝土即可防止殘余水浸濕。另外，二次襯砌還采取了結(jié)構(gòu)防水措施，即在初期支護(hù)與二次襯砌之間敷設(shè)一層無紡布及全封閉的橡膠防水板（或塑料防水板），接縫處設(shè)置止水帶。采用多層次防水措施能夠防止公路隧洞中地下水滲漏。

具體施工時(shí)，可根據(jù)巖溶水對(duì)隧洞的不同影響及具體施工條件，采取不同的防治措施。隧洞內(nèi)對(duì)巖溶水的處理，應(yīng)視隧洞所在的地質(zhì)條件，巖溶發(fā)育分帶水的性質(zhì)和流量大小，采取大疏，小堵，疏堵結(jié)合，以疏為主和地表地下綜合治理的方法分別處理。

3.1.1 大概具體處理可分兩種情況

a隧洞施工并未切斷地下水的主天然通道：對(duì)于這種情況，如果采用排的方法可使地下水流失，影響周圍環(huán)境，因此，可采用全堵的方法。對(duì)于大股流的巖溶水可采用全面注漿封堵法，注漿加固范圍應(yīng)為隧洞開挖輪廓以外1-2倍洞徑，注漿段長(zhǎng)應(yīng)取30m左右，注漿孔孔徑應(yīng)為90-108mm，注漿終止壓力應(yīng)為水壓力的2-3倍，漿液擴(kuò)散半徑為0.5-2.0m。如隧洞周邊存在大面積濕漬或滲漏水現(xiàn)象，則應(yīng)采取徑向注漿進(jìn)行封堵。注漿加固范圍一般為隧洞開挖輪廓線外（0.5-1.0）D，D為隧洞直徑。如巖層的溶隙、軟弱夾層的局部有股狀涌水現(xiàn)象，出水比較清澈，受大氣降雨影響不大，其處理方法有直接封堵法和間接封堵法。對(duì)于涌水壓力P≤0.5MPa的股狀出水點(diǎn)，如來水方向可以確定，可采用直接封堵法進(jìn)行處理。沿著出水部位和出水方向直接鉆孔，孔間距應(yīng)控制在0.5-1.0m，鉆孔深度應(yīng)為開挖輪廓線外（0.5-1.0）D，如孔內(nèi)的出水部位距離孔口較遠(yuǎn)，可安設(shè)和鉆孔長(zhǎng)度一樣的注漿花管；如孔內(nèi)的出水部位距離孔口較近，可安設(shè)2.0m左右的孔口管。對(duì)于涌水壓力0.5MPa

3.1.2 當(dāng)隧洞施工切斷天然主通道

對(duì)于這種情況，如果采用堵的方法，會(huì)對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)安全不利，增加施工成本，而且影響周圍環(huán)境。因此必須采取引水的方法。如當(dāng)暗河和溶洞有水流時(shí)，就應(yīng)宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧洞位置的關(guān)系后，用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施，渲泄水流或開鑿泄水洞，將水排出洞外。當(dāng)水流的位置在隧洞上部或高于隧洞時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開鑿引水斜洞（或引水槽）將水位降低到隧洞底部位置以下，再行引排。

3.2 洞穴處理

根據(jù)巖溶洞穴的大小、位置、穩(wěn)定性，分別采取相應(yīng)的工程措施。具體處理如下：

a隧洞拱部的空洞視其穩(wěn)定性、溶洞巖石破碎程度采用噴錨支護(hù)加固，加設(shè)護(hù)拱及拱頂回填的辦法處理。

b拱以上空溶洞，可視溶洞的巖石破碎程度采用噴錨支護(hù)加固，或加設(shè)護(hù)拱頂回填的辦法處理。

c對(duì)已停止發(fā)育，徑跨較小，無水的溶洞，可根據(jù)其與隧洞相交的位置及其充填情況，采用混凝土、漿砌片石回填封閉。

d當(dāng)隧洞一側(cè)遇到狹長(zhǎng)而較深的溶洞時(shí)，可加深該側(cè)基礎(chǔ)通過。

e當(dāng)隧洞底有較大的溶洞并有流水時(shí)，可在隧洞底部以下砌筑漿砌片石支墻，支承隧洞結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水。

f當(dāng)隧洞邊墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí)，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。

g當(dāng)隧洞中部及底部遇有較狹窄的溶洞時(shí)，可加強(qiáng)兩邊墻基礎(chǔ)，根據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)、架梁通過。

h溶洞上大下小且有部分充填物時(shí)，可將隧洞頂部的充填物清除，然后在隧洞底部標(biāo)高以下設(shè)置鋼筋混凝土橫梁及縱梁，橫梁兩端嵌入巖層。

i跨越當(dāng)溶洞較大較深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時(shí)用水泥加固。

j暗河的處理：涵、管跨越如隧洞底部存在小體積的溶洞空腔或暗河，且寬度和深度都較小，可在隧洞底部設(shè)置暗涵、管跨越；如頂部存在溶洞空腔，有水流過，則應(yīng)在頂部設(shè)置暗管跨越或?qū)⑺胨矶吹撞靠缭?。橋梁跨越如隧洞底部存在大體積的溶洞空腔，且寬度和高度都較大，可采用橋梁跨越。但施做墩、臺(tái)時(shí)，一定要探明河底的地質(zhì)情況，合理選取樁的受力形式，確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.3 填充物

充填物的處理可分以下幾種情況：

a如溶洞局部、小部含充填物，可先清除充填物，再按相應(yīng)的溶洞空穴處理措施處理。

b如隧底遇充填物溶洞，規(guī)模不大，可采用換填局部充填物或設(shè)鋼筋混凝土蓋板通過，如規(guī)模較大，可采用鉆孔樁基礎(chǔ)以橋式結(jié)構(gòu)跨越。如隧洞底部為松散或軟塑狀的粘土或砂粘土沉積物，為了防止列車運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生固結(jié)沉降，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基底的處理，隧洞底部的處理可采用注漿加固、換填、樁基等方法?；讚Q填：如果基底溶洞充填物的厚度小于2.0m（2.0m以下為基巖或微風(fēng)化地層），可以考慮采用換填方法，換填材料可以選用漿砌片石、混凝土等?；鬃{加固：如基底溶洞充填物的厚度為隧洞仰拱以下2.0-10.0m，可考慮采用注漿加固法。鉆孔應(yīng)深入基巖3.0m左右，孔間距為1.0-2.0m，注漿管宜選用無縫鋼管，直徑為76-108mm，注漿材料宜選用普通水泥或超細(xì)水泥漿，注漿壓力不應(yīng)大于1.0MPa，注漿管上端應(yīng)和仰拱相連，以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。

c如工作面為含水的粉細(xì)沙或硬塑的粘土、沙粘土，采用滲透注漿、擠密注漿、劈裂注漿都十分困難時(shí)，可采用置換注漿法，即在工作面進(jìn)行注漿工程中，在距離注漿孔2m左右，預(yù)留幾個(gè)排泄孔并安設(shè)孔口管和閥門，將泥砂適量排除，用漿液充填其留下的空隙，起到加固地層的目的。該方法可以降低注漿壓力，促進(jìn)漿液的擴(kuò)散。

d如整個(gè)隧洞都在充填物內(nèi)，可采用臺(tái)階法施工，超前小管棚或大管棚注漿，加強(qiáng)支護(hù)手段，及早封閉仰拱或臨時(shí)仰拱，襯砌緊跟，加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)的方法通過。

4 結(jié)語

在以往隧洞施工，對(duì)水的處理多是“以排為主，排堵結(jié)合”，遇水多以暗溝、管道、涵洞、泄水洞、明渠、滲溝、拱橋或增加輔助導(dǎo)坑等截流排除地下水。但對(duì)地下水采取以排為主的防水原則，造成地面和地下水大量漏失，可使隧洞地區(qū)大量農(nóng)田干旱，地下水漏失，造成樹林枯死，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。因此可以采用以堵為主，排堵結(jié)合的原則。

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