教育巖溶隧道防排水概述

[教育]巖溶隧道防排水概述溶洞的概念溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長(zhǎng)期溶蝕的結(jié)果，石灰?guī)r里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少不同，被侵蝕的程度不同，就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞。巖溶對(duì)隧道的影響1）隧道圍巖中溶洞的存在使得圍巖物理、力學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而引起隧道地層剛度和應(yīng)力場(chǎng)的變化；（2）在隧道施工過(guò)程中，溶洞將使得隧道的施工力學(xué)動(dòng)態(tài)更為復(fù)雜，易造成圍巖中應(yīng)力的過(guò)度集中，隧道周邊變形量增加，并可能引起隧道開(kāi)挖過(guò)程中局部圍巖的坍塌、掉塊，影響隧道施工，直接危及施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全；（3）隧道圍巖范圍內(nèi)巖溶水的存在使得隧道工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件發(fā)生變化，造成圍巖強(qiáng)度降低，滲透水壓力增加；（4）巖溶水最直接的表現(xiàn)在于其易造成隧道的涌水、突泥等；（5）因巖溶水滲透、結(jié)晶問(wèn)題導(dǎo)致的隧道運(yùn)營(yíng)病害。巖溶地下水對(duì)隧道工程的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）由于大量巖溶水的存在，在隧道施工過(guò)程中可能出現(xiàn)涌水、突泥等災(zāi)害性事故；（2）隧道穿越巖溶區(qū)，隧道周?chē)叵滤茇S富，給隧道防排水帶來(lái)困難；（3）巖溶地下水一般都具有侵蝕性，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)、防排水工程等的侵蝕作用不可忽視；（4）處理后的隧道襯砌背后往往可能存在空洞等不密實(shí)現(xiàn)象，給隧道防水防凍和結(jié)構(gòu)安全埋下隱患。巖溶地下水的處理原則全封閉原則全封閉原則施工難度大，造價(jià)高，增大隧道外襯砌水壓力，給隧道結(jié)構(gòu)安全和防排水埋下隱患。全排放原則全排放原則改變地下水運(yùn)動(dòng)途徑，隧道洞頂?shù)乇硭恢鸩搅魇?，惡化生態(tài)環(huán)境，影響附近居民生產(chǎn)、生活等。限量排放原則所謂“限量排放”的原則，其核心是根據(jù)實(shí)際情況，按“以堵為主，防排結(jié)合”的原則來(lái)設(shè)計(jì)隧道防排水，排放流量根據(jù)具體的工程要求、水文地質(zhì)特征、周邊環(huán)境等因素加以控制。限量排放原則的優(yōu)缺點(diǎn)限量排放原則相比其他兩種原則，施工難度小，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)和防排水安全影響較小。同時(shí)又兼顧了隧道工程對(duì)自然環(huán)境和周邊居民生產(chǎn)生活的影響。是目前常采用的巖溶隧道防排水原則。

但是，按“限量排放”原則來(lái)設(shè)計(jì)隧道，襯砌結(jié)構(gòu)受力和圍巖穩(wěn)定性影響是否需要考慮以及如何考慮外水荷載的作用等問(wèn)題，現(xiàn)行規(guī)范基本上尚無(wú)這方面的理論和依據(jù)可用。因而，排放水的流量控制和外水荷載大小規(guī)律是工程設(shè)計(jì)急需解決的問(wèn)題，尤其是對(duì)于巖溶地區(qū)的隧道修建則更成為防排水技術(shù)的難點(diǎn)，需要進(jìn)一步進(jìn)行深入研究。

穿越巖溶區(qū)隧道防排水的處理方法“避、引、堵、越、繞”“避”是指設(shè)計(jì)中對(duì)那些穿越困難，工程量過(guò)大的溶洞區(qū)，應(yīng)當(dāng)避開(kāi)，不能避開(kāi)時(shí)，應(yīng)以盡量大的角度穿越；“引”是指引流溶洞水，地下水給施工造成困難，溶洞水大量涌入坑道，會(huì)給施工帶來(lái)危害，引離溶洞水，要注意巖溶地區(qū)生活、生產(chǎn)用水不受影響；“堵”是指對(duì)于停止發(fā)育、無(wú)水溶洞，根據(jù)其位置及填充情況，用漿砌片石、干砌片石等堵塞封閉，必要時(shí)需壓漿或用混凝土填實(shí)；“越”是指對(duì)于不宜作堵塞處理的大溶洞，或者因溶洞充填松軟，不宜在充填物上作道路路基，或線路穿越溶洞中暗河時(shí)，則需要修建橋梁工程跨越；“繞”是指處理難度極大，用迂回導(dǎo)坑繞過(guò)溶洞，可使處理溶洞工程與前方隧道工程平行作業(yè)，不致延誤工期。概述在巖溶隧道施工中，當(dāng)遭遇高壓富水充填溶洞時(shí)，采用全斷面帷幕注漿法進(jìn)行注漿堵水加固。注漿法屬于隱蔽型工法，受地層不均一性、材料選擇、技術(shù)水平所影響，難免會(huì)出現(xiàn)注漿盲區(qū)，從而在注漿后隧道開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)突水突泥，造成危害。釋能降壓法針對(duì)高壓富水充填溶洞，采取有計(jì)劃、有目的的精確爆破揭穿，對(duì)溶洞進(jìn)行放水放泥放石，從而釋放溶洞內(nèi)所存儲(chǔ)的能量，以降低施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中水土壓力對(duì)隧道形成影響，之后，通過(guò)配套處治措施完成溶洞處治，這種方法稱為“釋能降壓法”。釋能降壓法是在隧道出口突水突泥災(zāi)害發(fā)生后，過(guò)進(jìn)口鉆孔放水、高位支洞放水、泄水洞放水等多個(gè)階段試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究溶洞的泄水機(jī)理，從而提出的一套新的施工方法。溶洞泄水機(jī)理（結(jié)合工程實(shí)例—本例為宜萬(wàn)鐵路隧道）巖溶隧道溶洞泄水是由于受巖溶水壓力作用，從而巖溶水通過(guò)鉆孔或掌子面釋放出來(lái)。巖溶水壓力大小受地表降雨影響，與巖溶排泄基準(zhǔn)面排泄水能力有關(guān)（如圖1），其相關(guān)性可表達(dá)為：

P=f（Q+排,Q-排,Q

給)

式中：P為水壓力；Q+排為隧道標(biāo)高以上與隧道存在連系的排泄基準(zhǔn)面排泄能力；Q-排為隧道標(biāo)高以下與隧道存在連系的排泄基準(zhǔn)面排泄能力；Q

給為地表降雨補(bǔ)給能力。溶洞泄水機(jī)理溶洞泄水機(jī)理隧道交叉巖溶時(shí)，揭穿巖溶后，隧道內(nèi)涌水量在地表降雨一定時(shí)間后（稱為T(mén)1）開(kāi)始增大，經(jīng)歷峰值，然后開(kāi)始衰減，直到經(jīng)歷一段時(shí)間后（到達(dá)T2

時(shí)間點(diǎn)）穩(wěn)定為正常涌水量。在T1→T2

時(shí)間段內(nèi)包絡(luò)面積為降雨引起的洞內(nèi)排水量。降雨量與洞內(nèi)排水量應(yīng)存在平衡關(guān)系。隧道內(nèi)巖溶受地表降雨影響引起洞內(nèi)涌水分突水型和正常型兩種。溶洞泄水機(jī)理突水型曲線特征表現(xiàn)為：地表發(fā)生強(qiáng)降雨后，由于巖溶管道不暢通，溶洞內(nèi)降雨響應(yīng)后，首先表現(xiàn)為水壓力積聚，當(dāng)水壓力達(dá)到臨界壓力時(shí)，溶洞內(nèi)充填物無(wú)法抵抗水壓力，從而造成突水突泥突石，瞬時(shí)水量達(dá)到峰值，短時(shí)間持續(xù)后，水量穩(wěn)定，突水使巖溶管道得到逐漸疏通。突水型峰值流量大，持續(xù)時(shí)間短。正常型曲線特征表現(xiàn)為：地表發(fā)生強(qiáng)降雨后，由于巖溶管道已得到疏通，因此，涌水量逐漸持續(xù)增大，到達(dá)峰值涌水持續(xù)一段時(shí)間后水量穩(wěn)定。正常型峰值流量不大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。溶洞泄水機(jī)理工程實(shí)例分析工程概況宜萬(wàn)鐵路馬鹿箐隧道全長(zhǎng)7879m。隧道為單面上坡，進(jìn)口標(biāo)高917.63m，出口標(biāo)高1038.02m，坡度15.3‰。隧道最大埋深660m。在Ⅰ線左側(cè)30m處設(shè)長(zhǎng)7850m貫通平行導(dǎo)坑，復(fù)線階段擴(kuò)挖成Ⅱ線正洞。隧道位于鄂西新華夏構(gòu)造金子山復(fù)向斜中四方洞向斜南東翼單斜地層，如圖3。四方洞向斜呈寬緩型，巖層傾角平緩，一般5°～15°，軸線方向總體為NE30°～60°。隧道穿越地層主要有泥盆系碎屑巖，二疊系、三疊系下統(tǒng)大冶組和嘉陵江組灰?guī)r。“978高壓富水充填溶洞”穿越地層為T(mén)1d

灰色厚至中厚層狀灰?guī)r。經(jīng)探測(cè)，溶洞沿隧道縱向發(fā)育長(zhǎng)度約10m，溶洞內(nèi)充填泥砂及塊石。

2006年1月21日，隧道出口平導(dǎo)施工到PDK255+978遭遇高壓富水充填溶洞，發(fā)生突水突泥災(zāi)害，峰值最大涌水量約300000m3/h，持續(xù)約10min后，涌水量減弱至300m3/h。突水造成正洞多名作業(yè)人員遇難，估算突水總量約180000m3。泄水過(guò)程及泄水機(jī)理分析馬鹿箐隧道出口遭遇突水突泥災(zāi)害后，為確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全，在隧道進(jìn)口平導(dǎo)左側(cè)20m處設(shè)置長(zhǎng)4689m泄水洞（1.5‰上坡），泄出“978高壓富水充填溶洞”的巖溶水。在實(shí)現(xiàn)泄水過(guò)程中，經(jīng)歷了鉆孔泄水、泄水支洞泄水、泄水洞接通溶洞泄水、泄水洞接通溶洞后自泄水共4個(gè)泄水階段。馬鹿箐隧道Ⅰ線、Ⅱ線、泄水支洞、泄水洞位置關(guān)系縱剖面圖：馬鹿箐隧道Ⅰ線、Ⅱ線、泄水支洞、泄水洞位置關(guān)系平面圖馬鹿箐隧道4個(gè)泄水階段統(tǒng)計(jì)表泄水階段泄水方式泄水時(shí)間泄水措施泄水效果一鉆孔泄水2007年6月30日～2008年1月11日在平導(dǎo)PDK225+886和泄水洞XDK225+900掌子面向溶洞內(nèi)鉆直徑為200mm鉆孔，通過(guò)鉆孔泄水。溶洞水水位由1110m下降至1019m，但受暴雨期間地表水補(bǔ)給及鉆孔堵塞的影響，水位出現(xiàn)多次反復(fù)。二高位支洞泄水2008年1月12日～2月22日增設(shè)隧道上方16.5m處高位泄水支洞，實(shí)現(xiàn)高位泄水。溶腔水壓力仍保持在0.1～0.4MPa三泄水洞低位泄水2008年2月23日～4月10日開(kāi)挖泄水洞（低于隧道3.8m）接通溶洞進(jìn)行泄水。溶腔水壓力仍保持在0.1～0.4MPa四自泄水2008年4月11日～目前受地表強(qiáng)降雨影響，泄水洞發(fā)生突水突泥突石，溶洞被逐漸疏通，實(shí)現(xiàn)自泄水功能。溶腔內(nèi)水壓力為0一、鉆孔泄水泄水洞于2006年7月3日開(kāi)始施工，在泄水洞施工至XDK255+900時(shí)，在泄水洞掌子面和平PDK255+886掌子面采取φ200mm鉆孔泄水。

泄水洞掌子面設(shè)置泄水孔15個(gè)，平導(dǎo)掌子面設(shè)置泄水孔50個(gè)。泄水洞和平導(dǎo)掌子面泄水孔實(shí)施后，泄水期間，溶洞水水位由1110m下降至1019m，但受暴雨期間地表水補(bǔ)給及鉆孔堵塞的影響，水位出現(xiàn)多次反復(fù)。結(jié)論a）鉆孔泄水具有一定的泄水降壓作用，但泄水能力有限。地表降雨引起溶洞水量、水壓力增加，鉆孔泄水對(duì)溶洞可以達(dá)到一定的泄水降壓作用，但當(dāng)發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，鉆孔泄水能力趨近于極值，很難滿足快速泄水降壓作用。同時(shí)，降雨總量與泄水峰值存在離散關(guān)系，因此，鉆孔泄水能力受溶洞充填物堵塞所影響。b）降雨量疊加效應(yīng)對(duì)水量和水壓力產(chǎn)生影響。由于鉆孔泄水能力有限，因此，通過(guò)鉆孔泄水很難在較短的時(shí)間內(nèi)將一次降雨所引起的水量、水壓力增加值降低，從而使泄水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。c）巖溶水補(bǔ)給方式極其復(fù)雜。一方面，受降雨量觀測(cè)點(diǎn)限制，難以準(zhǔn)確確定各匯水區(qū)域的降雨量；另一方面，存在別的排泄通道，巖溶的暢通與堵塞，影響著巖溶水的流向與流量。d）鉆孔泄水存在極限排水能力。降雨量小時(shí)，峰值流量低，隨著降雨量的增大，峰值流量變大。e）采用鉆孔泄水，溶洞內(nèi)仍存在較大的水頭壓力。溶洞內(nèi)水壓力受地表降雨和洞內(nèi)鉆孔排水能力影響，由于鉆孔排水的局限性，當(dāng)強(qiáng)降雨后，盡管通過(guò)鉆孔排水，但隧道拱頂以上仍有80～100m的水壓力，弱降雨時(shí)，水壓力為20～40m，施工風(fēng)險(xiǎn)仍然很大。二、高位支洞泄水

為滿足溶洞處理需要，避免溶洞水位出現(xiàn)反復(fù)，確保隧道施工安全，在泄水洞XDK255+884橫通道位置增設(shè)長(zhǎng)89m的高位泄水支洞。泄水支洞起點(diǎn)里程XZDK255+877，坑底標(biāo)高988m，終點(diǎn)里程XZDK255+960，坑底標(biāo)高1016.8m（位于隧道拱頂以上16.5m），縱坡46%（61m）、5%（28m）。

2007年11月23日，泄水支洞施工至PDK255+960，揭示掌子面為軟塑狀黏土夾塊石溶洞充填物，充填物厚度不明，塊石直徑約10～50cm，黏土為黃褐色，塊石表面光滑，流水沖蝕痕跡明顯，泄水支洞邊墻及拱部為完整灰?guī)r。12月31日，泄水支洞掌子面突發(fā)涌泥，涌泥量約75m3，涌泥長(zhǎng)度10m。泄水支洞出現(xiàn)涌泥，考慮到泄水支洞坡度大，施工難度大，施工風(fēng)險(xiǎn)高，因而未繼續(xù)向前施工。隨即，對(duì)泄水支洞埋設(shè)12根φ200mm泄水管泄水，采取混凝土封堵墻封閉。結(jié)論

監(jiān)測(cè)期間降雨量很小，泄水量也不大，由于高位泄水支洞受突泥影響采取了封堵預(yù)埋排水管措施進(jìn)行處理，因此，泄水原理與鉆孔泄水基本一致。泄水后，溶洞內(nèi)水壓力仍穩(wěn)定在隧道拱頂以上40m。因此，同樣具有施工風(fēng)險(xiǎn)。

馬鹿箐隧道高位泄水支洞在一定程度上起到了泄水降壓作用，但泄水方式只是過(guò)溶洞與充填物的層面進(jìn)行排水，泄水能力難以達(dá)到完全釋放溶洞水壓力的作用，一般情況下水壓力仍為0.1MPa以上，從而使隧道施工具有一定的風(fēng)險(xiǎn)。鑒于時(shí)處旱季，溶洞水源主要為動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水，水量小、水壓低，在平導(dǎo)泄水孔和泄水支洞正常泄水保持排水減壓條件下，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確保在雨季來(lái)臨之前安全、快速進(jìn)行泄水洞掘進(jìn)，接通溶洞主管道，形成有效的排水能力，消除Ⅰ、Ⅱ線施工風(fēng)險(xiǎn)。三、泄水洞低位泄水泄水洞接近溶洞后，采取6m超長(zhǎng)炮孔進(jìn)行溶洞邊界鎖定，剩余2.5m時(shí)進(jìn)行精確爆破揭開(kāi)溶洞實(shí)現(xiàn)泄水。2008年3月31日進(jìn)行爆破，揭示至里程XDK255+983，溶洞右下角出現(xiàn)涌水，4月2日晚在掌子面補(bǔ)炮揭示至里程XDK255+985。泄水洞接通溶洞低位泄水自2008年2月23日開(kāi)始，到4月9日結(jié)束，共47d。泄水期間共降雨90.8mm，其中大暴雨0d、暴雨0d、大雨0d、中雨5d、小雨5d、晴天37d。

泄水洞接通溶洞期間，鉆孔泄水、高位支洞泄水、泄水洞接通溶洞泄水共同作用，實(shí)現(xiàn)泄水功能。泄水洞接通溶洞后，溶洞并未達(dá)到很大的泄水能力，受降雨影響，峰值泄水量4000m3/h左右，隧道拱頂以上水壓力仍維持在20～40m水頭壓力。

四、泄水洞接通溶洞后突水突泥突石自排水

馬鹿箐隧道泄水洞2008年3月31日接通后，，4月10日～11日強(qiáng)降雨，溶洞內(nèi)形成高水壓積聚，誘發(fā)溶洞發(fā)生突水突泥突石，之后，伴隨地表強(qiáng)降雨，泄水洞多次發(fā)生突水突泥突石響應(yīng)。結(jié)論：a）可以將2008年4月11日發(fā)生突水突泥突石到泄水洞完全達(dá)到泄水目的時(shí)為止劃分為兩個(gè)階段：突水突泥突石階段和正常流水階段。b）突水突泥突石時(shí)機(jī)具有不確定性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，26次突涌水過(guò)程中發(fā)生突水突泥突石7次，正常流水19次。分析發(fā)生的7次突水突泥突石，降雨后到達(dá)突水突泥突石峰值流量的響應(yīng)時(shí)間為4～52h，離散性很大，因此，很難通過(guò)理論分析掌握突水突泥突石的時(shí)機(jī)，突水突泥突石時(shí)機(jī)具有不確定性。但根據(jù)馬鹿箐隧道多次突水突泥突石情況來(lái)看，一次不會(huì)產(chǎn)生多個(gè)峰值。結(jié)論c）利用地表降雨完成溶洞疏通需要多次。對(duì)于溶洞是否疏通的判斷既要對(duì)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，又要選擇安全時(shí)間進(jìn)洞觀察。d）降雨量是誘發(fā)突水突泥突石的動(dòng)力。一般降雨量大于30mm才會(huì)誘發(fā)突水突泥突石。同時(shí)，降雨量越大，降雨強(qiáng)度越高，突水峰值流量也越大。e）突水突泥突石持續(xù)時(shí)間短。突水突泥持續(xù)時(shí)間短這主要是由于一旦溶洞被高壓水擊穿后造成突水突泥突石，將會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)完成能量釋放。持續(xù)時(shí)間一般不超過(guò)30min。f）溶洞疏通后，正常流水階段水文參數(shù)穩(wěn)定，流水量與地表降雨直接產(chǎn)生響應(yīng)關(guān)系。峰值到達(dá)時(shí)間和涌水持續(xù)時(shí)間與單位時(shí)間降雨強(qiáng)度有關(guān)。馬鹿箐隧道溶洞處理工程實(shí)例的重要結(jié)論馬鹿箐隧道遭遇“978高壓富水充填溶洞”突水突泥后，經(jīng)歷了鉆孔泄水、高位支洞泄水、泄水洞接通溶洞泄水、強(qiáng)降雨引起泄水洞突水突泥突石自排水四個(gè)泄水階段。自2008年7月23日，泄水洞已完全疏通，保持正常泄水功能，同時(shí)也完成了溶洞的處理。分析馬鹿箐隧道溶洞泄水過(guò)程，可以得出如下結(jié)論。（1）鉆孔泄水在一定程度上具有泄水降壓作用，但由于鉆孔泄水僅僅是將溶洞層面水泄出，同時(shí)，受溶洞的不規(guī)則性影響很大，很難找到大的出水點(diǎn)，以滿足強(qiáng)泄水功能，并且，受降雨影響，溶洞充填物極其容易將鉆孔堵塞，使鉆孔泄水功能失效。因此，鉆孔泄水僅僅能在一定程度上滿足泄水作用，很難達(dá)到泄水降壓目的。高位泄水支洞坡度大，在短距離內(nèi)接通隧道頂部溶洞，因此，一旦施工中遇到充填物，施工風(fēng)險(xiǎn)高，難以繼續(xù)施工，不得不將泄水支洞泄水調(diào)整為管道排水，從而使泄水能力受限。馬鹿箐隧道溶洞處理工程實(shí)例的重要結(jié)論泄水洞接通溶洞是釋放溶洞能量，達(dá)到泄水降壓最終目的的唯一途徑。泄水洞接通溶洞后，若溶洞充填介質(zhì)為粉質(zhì)黏性土或砂層，將極易達(dá)到快速泄水目的，但若充填塊石土或淤泥質(zhì)黏性土?xí)r，必須經(jīng)過(guò)地表強(qiáng)降雨來(lái)疏通巖溶管道。因此，建立溶洞水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)極其重要。利用地表降雨疏通溶洞，發(fā)生突水突泥突石時(shí)機(jī)具有不確定性，并且需要多次，因此，應(yīng)加強(qiáng)安全監(jiān)控和監(jiān)測(cè)水文數(shù)據(jù)分析。一般情況下，降雨量大于30mm時(shí)才會(huì)誘發(fā)突水突泥突石。同時(shí)，降雨量越大，降雨強(qiáng)度越高，突水峰值流量也越大。溶洞疏通后，水文參數(shù)穩(wěn)定，流水量與地表降雨響應(yīng)關(guān)系明顯。概述在隧道施工中,以往對(duì)巖溶水的處理方式會(huì)造成大量地下水的流失。據(jù)統(tǒng)計(jì),某些山嶺隧道排水,導(dǎo)致居民、牲畜飲水緊張。特別是當(dāng)巖溶水CO3-等含量增高時(shí),水的流通將給隧道結(jié)構(gòu)帶來(lái)極大的侵蝕作用,影響隧道的使用壽命。巖溶堆積物因地下水的流動(dòng)而坍塌下沉改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài),影響隧道的穩(wěn)定。隧道中巖溶水的流失,使隧道頂部地面塌陷,造成隧道結(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。在以往隧道無(wú)論設(shè)計(jì)還是施工,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)坑等截流排除巖溶水。但對(duì)巖溶水采取以排為主的防水原則,造成地面和地下水大量漏失,可使隧道地區(qū)大量農(nóng)田干旱,地下水漏失,造成森林枯死,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。巖溶隧道涌水處治措施根據(jù)巖溶水對(duì)隧道的不同影響及具體施工條件,采取不同的防治措施。隧道內(nèi)對(duì)巖溶水的處理,應(yīng)視隧道所在的地質(zhì)條件,巖溶發(fā)育帶水的性質(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。

大概具體處理可分2種情況：隧道施工并未切斷地下水的主天然通道。隧道施工切斷天然主通道。巖溶隧道涌水處治措施隧道施工未切斷地下水主通道

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?chē)h(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斷面超前帷幕注漿封堵法，注漿加固范圍應(yīng)為隧道開(kāi)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。隧道施工切斷地下水主通道對(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?chē)h(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道位置的關(guān)系后，用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施，渲泄水流或開(kāi)鑿泄水洞將水排出洞外。當(dāng)水流的位置在隧道上部或高于隧道時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開(kāi)鑿引水斜洞(或引水槽)將水位降低到隧道底部位置以下，再行引排?？贫此淼莱搬∧蛔{施工科洞隧道位移湖南省永順縣內(nèi)，是張花高速公路中最長(zhǎng)的隧道，左線里程為Zk72+067~Zk74+230，右線里程為Yk72+087~Yk74+320。該隧道圍巖以白云巖、灰?guī)r為主，施工中巖溶極其發(fā)育，有溶洞、溶槽、溶蝕裂隙、巖溶管道等。隧道左線施工至Zk72+678里程時(shí),出渣完成后,掌子面大部分區(qū)域?yàn)槟唷⑸啊⑹八酀{的混合體結(jié)構(gòu),有少量水。據(jù)此情況,立即噴C20混凝土,封閉掌子面,在混凝土噴射作業(yè)快完成時(shí)左側(cè)拱頂巖石突然被擠垮,泥漿水向外涌出,涌水量為1000m3/h。考慮到涌水量無(wú)減小的可能,且根據(jù)涌水及超前鉆孔情況,判斷前方為一比較寬的破碎帶,而且富水性極強(qiáng),有源源不斷的補(bǔ)給源,且?guī)r層較軟弱,掌子面易被壓垮。為了施工安全,采用了超前帷幕注漿的施工方案。

科洞隧道超前帷幕注漿施工

具體的施工過(guò)程如下：在涌水口埋設(shè)5根200排水管,并在出水口處堆碼砂袋堵住涌水,將水引排至后方,沿隧道左側(cè)堆碼砂袋形成臨時(shí)水溝排水,清理掌子面泥砂,堆碼砂袋做混凝土堵頭模型,建筑4m厚C25混凝土止?jié){墻。鉆孔：鉆孔總深度為30m,孔位布置和鉆孔外插角見(jiàn)圖。3)注漿:全斷面超前預(yù)注漿的注漿壓力取值為1.5~2.5MPa。注漿方式以分段前進(jìn)式為主,第一循環(huán)鉆至8m,進(jìn)行注漿作業(yè),之后每鉆進(jìn)3m,注一次漿,如此循環(huán)下去,直至鉆到設(shè)計(jì)孔深。注漿順序?yàn)橄韧馊罄锶?先上后下,間隔跳孔,每排注漿孔先施作奇(偶)數(shù)孔,后施作偶(奇)數(shù)孔,偶(奇)數(shù)孔同時(shí)作為檢查孔?？贫此淼莱搬∧蛔{施工4、注漿材料:注漿材料主要選用普通水泥單液漿、普通水泥—

水玻璃雙液漿。青坪隧道巖溶涌水處治青坪隧道掘進(jìn)至Yk43+611里程時(shí),在隧道左側(cè)拱腰發(fā)現(xiàn)一溶洞,洞內(nèi)大股水流涌出,涌水量為6m3/min(其中含泥沙量約為25%);掌子面揭示圍巖為白云質(zhì)灰?guī)r,較穩(wěn)定,涌水圖如圖：青坪隧道巖溶涌水處治在治理涌水中,曾考慮以下3種治理方案:先排放洞內(nèi)涌水,然后再進(jìn)行隧道開(kāi)挖。不過(guò)排水時(shí)帶走大量泥砂,如果繼續(xù)排放則容易造成隧道塌方。用水泥藥卷封閉溶洞,堵住涌水口,再進(jìn)行隧道開(kāi)挖。此方案擔(dān)心一旦堵住涌水口,則將會(huì)造成水壓增大,從而影響前方隧道的開(kāi)挖。限量排放溶洞水并進(jìn)行隧道開(kāi)挖,先在拱頂施做長(zhǎng)管棚并注漿,隨著隧道開(kāi)挖噴射混凝土,及時(shí)封閉掌子面,同時(shí)在徑向施做雙液漿加固巖體,涌水量必然減少,這時(shí)再用藥卷填充涌水口。此種方案既能保證隧道施工安全,又不至于嚴(yán)重影響原有山體的地下水環(huán)境,有利于保護(hù)周?chē)襟w生態(tài)。

最終，綜合考慮各方面因素，選擇了方案三對(duì)隧道涌水進(jìn)行治理，具體的治理施工過(guò)程如下：青坪隧道巖溶涌水處治施做長(zhǎng)管棚,管棚長(zhǎng)9m,環(huán)向間距30c