淺議隧洞施工過程中對巖溶及巖溶水處理措施

楊長明

摘 要：文章根據廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區一期工程總干干渠上古嶺隧洞出口～加旦良馬隧洞進口段（樁號Z1+662～Z7+432）工程的實際情況，詳細的分析了隧洞產生巖溶及巖溶水的原因，針對隧洞地質缺陷采用了有效的處理措施。

關鍵詞：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位于紅水河中下游兩岸。灌區設計灌溉總面積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，恢復灌溉面積40.11萬畝，保障當地蓄、引水源所灌溉面積10.45萬畝。灌區分南、北干渠兩個灌片，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 巖溶及巖溶水對隧洞的危害

主要分為4種類型：

①洞穴的存在使建（構）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CO2等可溶性物質含量增高時，水的流通將給隧洞結構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，改變洞穴周邊的應力分布形態，影響隧洞的穩定；

④隧洞中地下水流失，使隧洞頂部地面巖溶塌陷，導致環境地質被破壞，也是造成隧洞結構不穩定的原因。正確處理溶洞對隧洞施工具有重要意義。

3 處理措施

巖溶問題對隧洞施工而言，歸納起來是水、溶洞洞穴及其充填物的危害，應按其性質及其與隧洞的關系采取相應的工程措施。

3.1 地下水的處理

在隧洞施工中，以往對地下水的處理方式會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，造成隧洞結構的不穩定。因此，必須對這種大涌水量的巖溶水進行防治。

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。主要技術措施是在隧洞防水地段因地制宜地采用全斷面預注漿、裂隙注漿、噴射混凝土等，盡快將滲水通道堵住。如地質預探含水量較大，可能有涌水出現時，宜采用全斷面預注漿的方法，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密封環；若含水量不大，開挖后在出水點進行局部裂隙注漿予以封閉；滲漏水不多時，初期支護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構防水措施，即在初期支護與二次襯砌之間敷設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，可根據巖溶水對隧洞的不同影響及具體施工條件，采取不同的防治措施。隧洞內對巖溶水的處理，應視隧洞所在的地質條件，巖溶發育分帶水的性質和流量大小，采取大疏，小堵，疏堵結合，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，影響周圍環境，因此，可采用全堵的方法。對于大股流的巖溶水可采用全面注漿封堵法，注漿加固范圍應為隧洞開挖輪廓以外1-2倍洞徑，注漿段長應取30m左右，注漿孔孔徑應為90-108mm，注漿終止壓力應為水壓力的2-3倍，漿液擴散半徑為0.5-2.0m。如隧洞周邊存在大面積濕漬或滲漏水現象，則應采取徑向注漿進行封堵。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。對于涌水壓力P≤0.5MPa的股狀出水點，如來水方向可以確定，可采用直接封堵法進行處理。沿著出水部位和出水方向直接鉆孔，孔間距應控制在0.5-1.0m，鉆孔深度應為開挖輪廓線外（0.5-1.0）D，如孔內的出水部位距離孔口較遠，可安設和鉆孔長度一樣的注漿花管；如孔內的出水部位距離孔口較近，可安設2.0m左右的孔口管。對于涌水壓力0.5MPa

3.1.2 當隧洞施工切斷天然主通道

對于這種情況，如果采用堵的方法，會對施工和運營安全不利，增加施工成本，而且影響周圍環境。因此必須采取引水的方法。如當暗河和溶洞有水流時，就應宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧洞位置的關系后，用暗管、涵洞、小橋等設施，渲泄水流或開鑿泄水洞，將水排出洞外。當水流的位置在隧洞上部或高于隧洞時，應在適當距離外，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

根據巖溶洞穴的大小、位置、穩定性，分別采取相應的工程措施。具體處理如下：

a隧洞拱部的空洞視其穩定性、溶洞巖石破碎程度采用噴錨支護加固，加設護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加固，或加設護拱頂回填的辦法處理。

c對已停止發育，徑跨較小，無水的溶洞，可根據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當隧洞一側遇到狹長而較深的溶洞時，可加深該側基礎通過。

e當隧洞底有較大的溶洞并有流水時，可在隧洞底部以下砌筑漿砌片石支墻，支承隧洞結構，并在支墻內套設涵管引排溶洞水。

f當隧洞邊墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎時，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。

g當隧洞中部及底部遇有較狹窄的溶洞時，可加強兩邊墻基礎，根據情況設置橋臺、架梁通過。

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

i跨越當溶洞較大較深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應置于穩固可靠的基巖上，必要時用水泥加固。

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，可在隧洞底部設置暗涵、管跨越；如頂部存在溶洞空腔，有水流過，則應在頂部設置暗管跨越或將水引入隧洞底部跨越。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、臺時，一定要探明河底的地質情況，合理選取樁的受力形式，確保基礎的穩定性。

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，再按相應的溶洞空穴處理措施處理。

b如隧底遇充填物溶洞，規模不大，可采用換填局部充填物或設鋼筋混凝土蓋板通過，如規模較大，可采用鉆孔樁基礎以橋式結構跨越。如隧洞底部為松散或軟塑狀的粘土或砂粘土沉積物，為了防止列車運行過程中結構產生固結沉降，應加強對基底的處理，隧洞底部的處理可采用注漿加固、換填、樁基等方法。基底換填：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。基底注漿加固：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水泥漿，注漿壓力不應大于1.0MPa，注漿管上端應和仰拱相連，以提高支護結構的強度和剛度。

c如工作面為含水的粉細沙或硬塑的粘土、沙粘土，采用滲透注漿、擠密注漿、劈裂注漿都十分困難時，可采用置換注漿法，即在工作面進行注漿工程中，在距離注漿孔2m左右，預留幾個排泄孔并安設孔口管和閥門，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，促進漿液的擴散。

d如整個隧洞都在充填物內，可采用臺階法施工，超前小管棚或大管棚注漿，加強支護手段，及早封閉仰拱或臨時仰拱，襯砌緊跟，加強襯砌結構的方法通過。

4 結語

在以往隧洞施工，對水的處理多是“以排為主，排堵結合”，遇水多以暗溝、管道、涵洞、泄水洞、明渠、滲溝、拱橋或增加輔助導坑等截流排除地下水。但對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，可使隧洞地區大量農田干旱，地下水漏失，造成樹林枯死，嚴重影響當地的自然環境。因此可以采用以堵為主，排堵結合的原則。

參考文獻

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[2] 梅孝威，水利工程管理[M]北京：中國水利水電出版社，2005.endprint