巖溶地區(qū)隧道涌水控制技術初探

賀俊付

中鐵十七局集團第一工程有限公司 山東青島 266555

隧道涌水是隧道施工中，圍巖含水層的地下水在水頭壓力和其他壓力綜合作用下，克服了隔水層、斷層以及裂隙等阻力，以突然方式從隧道洞室周邊涌入坑道內(nèi)的工程地質(zhì)現(xiàn)象，隧道涌水中常攜帶大量泥沙及卵石層，隧道涌水是巖溶地區(qū)常見的地質(zhì)災害[1]。巖溶隧道的涌水主要與地下巖溶管道及巖溶水發(fā)育程度密切相關，還突出表現(xiàn)為受地層巖性、地質(zhì)構造和地貌的控制，背斜軸部巖溶發(fā)育，兩翼深切溝谷內(nèi)由可溶巖與非可溶巖的接觸帶有巖溶管道水的露頭及暗河出口，溶洞、地下暗河、巖溶大泉發(fā)育。地質(zhì)勘查要充分分析水文地質(zhì)條件，采用多種方法準確預測隧道涌水量，線路選線應避開巖溶水富集地帶，可盡量拔高線路標高，隧道縱坡設計呈人字坡。

1 隧道涌水類型劃分

巖溶地帶根據(jù)區(qū)域地質(zhì)水位和隧道的高程關系分為兩種情況，一是隧道處于地下水季節(jié)變化帶以上；二是隧道處于地下水季節(jié)變化帶及以下。

第一種情況對區(qū)域地下水環(huán)境的影響較小，設計、施工中對隧道圍巖出水按常規(guī)山嶺隧道“以排為主、排堵結合”的原則處理即可，在此不再贅述；第二種情況，巖溶隧道的開挖會造成區(qū)域水勢的改變，地下水向隧道排水中心匯集，隧道作為地下排水廊道構成地下水系統(tǒng)新的勢匯，從而造成上游水量的增大、下游水量的減少甚至斷流，從而有可能對區(qū)域居民生產(chǎn)、生活造成不利影響。本文重點闡述對第二種隧道出水情況的認識及處置建議。

結合工程地點的具體情況巖溶隧道涌水對區(qū)域地下水環(huán)境的影響又分為以下五種情況：

情況一，區(qū)域上游來水量增大，上游用水滿足需要；

情況二，區(qū)域上游來水量增大，導致上游用水量不足；

情況三，區(qū)域下游補給水量減小，下游用水滿足需要；

情況四，區(qū)域下游補給水量減小，導致下游用水量不足；

情況五，區(qū)域上下游用水都有影響。

以上5 種情況對應的涌水處置技術將在本文第3 節(jié)展開討論。需要注意的是，情況一、三中隧道涌水對上下游影響均較小，可作為一種情況討論；情況三、四分別重點討論；情況五可以視為情況三、四疊加。

2 隧道涌水滲漏處治與預防

2.1 采用超前探孔進行排水降壓

當隧道掌子面的前方存在大量壓力較高的水體時，采用排水降壓方法能起到良好作用與效果。通過超前鉆孔，除了能將其作為泄水孔實現(xiàn)排水，還能降低掌子面受到的實際動水壓力。另外，還能對掌子面前方實際情況進行探測，避免對安全巖墻造成破壞。在本次超前鉆探過程中，利用水平方向作業(yè)的地質(zhì)鉆機，于隧道掌子面的涌水滲漏點周圍設置兩個探孔，各孔鉆進長度按25m 控制，探測時，鉆進速率應保持一致，避免空鉆，鉆孔時排出的水應清澈，以此排除突泥等實際問題[2]。

2.2 注漿加固

對隧道涌水滲漏進行處治時，應嚴格遵循做好疏導和排堵結合基本原則，注漿是對圍巖進行加固和對巖溶通道進行封堵的有效措施，采用注漿的方法能有效提高圍巖整體強度與抗?jié)B能力，將巖溶裂隙完全填滿，阻止地下水不斷滲流，同時保證圍巖整體自穩(wěn)能力，避免塌方等事故的發(fā)生。

2.3 防排水系統(tǒng)設計

抗水壓防水支護結構的防排水系統(tǒng)由注漿止水加固圈、初支與二襯間全斷面防水層、抗水壓防水二襯、環(huán)向盲管及施工縫止水帶等組成。針對隧道涌水段進行水泥-水玻璃雙液漿注漿處理后，形成注漿加固圈，有效填充巖溶裂隙，阻隔巖溶水，這是第一道防水系統(tǒng)。隨后，在初支與二襯之間全環(huán)布設防水層，由無紡布和防水板作為主要防水層材料，防止巖溶水滲入隧道結構體系中，這是第二道防水系統(tǒng)。在環(huán)向和縱向施工縫處設置背貼式止水帶，以保證防水層密閉性。采用C30 鋼筋混凝土二襯防水砼，這是第三道防水系統(tǒng)。最后，沿縱向間距2m 設置環(huán)向盲管及橫向排水管，將少量滲水引導至排水溝，限量排出隧道。

2.4 溶洞回填處理

隧道地質(zhì)勘查揭露的溶洞處在拱頂上部，對此，先清除其中的碎石土與充填物，然后于溶洞壁設置藥卷錨桿，長度應達到3m 以上，按120cm 的間距布置，并深入到基巖層中至少1m。將隧道初支好后，經(jīng)預留孔洞不斷向溶洞中泵送混凝土來回填。針對邊墻上的溶洞，可直接使用干砌片石進行回填，然后使用漿砌片石來封堵，并在必要的情況下，布置排水管和排水溝連接。對于處在隧道仰拱處的溶洞，應在將其內(nèi)部雜質(zhì)清除后使用強度等級為C15 的片石進行回填處理。

勘察中對巖溶隧道建議采用封閉洼地法計算預測隧道涌水量，施工中隧道涌水要經(jīng)過較長時間涌水量觀測，建議采用封閉洼地、暗河井泉補給等多種方法預測隧道涌水量，綜合對比分析后確定推薦隧道涌水量。隧道工程巖溶水采取截流、引排、疏導等措施，泄水洞與正洞出水點應設置好集水廊道，通過對地下水進行充分引排，泄水降壓，確保隧道襯砌結構及長期運營的安全[3]。

3 結語

巖溶地區(qū)隧道涌水災害長期嚴重威脅隧道安全施工。因地下水分布的復雜性以及探測手段局限性，決定了設計、施工的不可預見性。在設計階段進行精細勘察論證，對大的出水區(qū)域定位及制定出相應的技術處置措施；在施工階段利用綜合探測手段對前方水文情況進行驗證和預測。分析評估隧道涌水對區(qū)域地下水環(huán)境的影響，從而制定出較為合理的防排水處置方案。精心設計、邊探邊掘、設計施工有效結合、慎重選擇設計施工方案、優(yōu)秀的設計、施工隊伍是有效控制巖溶隧道出水的關鍵[4]。