[摘要]結(jié)合某軌道交通工程巖溶隧道施工中突泥、突水的工程實(shí)際，進(jìn)行施工處理技術(shù)研究，首先及時(shí)提出巖溶臨時(shí)處理方案并有效實(shí)施; 然后針對(duì)巖溶隧道發(fā)生突水、突泥其治理過(guò)程一般十分復(fù)雜、漫長(zhǎng)的特點(diǎn)，研究制訂綜合處理方案，提出并分析了 3 種處理方案，即封堵方案、引排方案、封排結(jié)合方案，通過(guò)技術(shù)、風(fēng)險(xiǎn)、投資估算和效果分析，確定封排結(jié)合方案最優(yōu)，并制訂了合理可行的封排結(jié)合方案和具體措施，順利完成了施工，既降低了施工成本又縮短了施工工期。

　　[關(guān)鍵詞]隧道工程; 巖溶地區(qū); 暗挖; 突水; 突泥; 施工技術(shù)

　　1 工程概況

　　某隧道全長(zhǎng) 2. 4km，為左、右線分離式隧道，呈南北布置，北端出地面與區(qū)間路基相接，隧道下穿鹿沖關(guān) 森 林 公 園 后，南端接暗挖蠻坡車(chē)站，蠻 坡站—安云路站區(qū)間全長(zhǎng) 1. 8km。隧道為單面下坡，埋深 9 ～ 45. 8m。穿越泥巖、砂巖、白云巖及灰?guī)r地層，前半段隧道為Ⅳ，V 級(jí)圍巖，后半段隧道為Ⅲ，Ⅳ級(jí)圍巖，地下水主要為巖溶裂隙水，施工圖設(shè)計(jì)階段隧道涌水量預(yù)計(jì)為 3. 3 ～ 10L /min，洞長(zhǎng) 10m，隧道采用全包防水模式。雅關(guān)隧道平面如圖 1 所示。

　　2 施工中發(fā)生溶洞涌水、突泥

　　隧道從蠻坡站豎井進(jìn)洞施工，溶洞未揭穿前，地下水從地表龍灘口( 上升泉) 溢出經(jīng)麻沖大溝排泄，龍灘口與隧道底高差約 35m。 2014 年 8 月 18 日，左隧施工至 ZDK19+200( 右線施工至 YDK19+233) 里程時(shí)，左隧揭穿溶洞出現(xiàn)涌水、突泥。同時(shí)，龍灘口上升泉斷流。右洞于 2014 年 10 月 29 日揭穿溶洞，從右隧底下溶洞通道出水。結(jié)合施工揭露溶洞情況、專(zhuān)項(xiàng)勘察成果，確定 ZDK19+200—YDK19+209 存在一橫穿左、右線隧道的巖溶通道，左洞出露溶洞位于隧道右側(cè)拱腰附近，發(fā)育方向?yàn)橄蛩淼理敯遄笊戏郊跋蛴宜矸较? YDK19+209 出露巖溶溶腔包絡(luò)整個(gè)隧道，發(fā)育方向?yàn)橛宜碛疑蟼?cè)至龍灘口出露及向左隧方向。雅關(guān)隧道蠻坡站端溶洞平面如圖 2 所示。

　　根據(jù)地質(zhì)勘察資料及開(kāi)挖揭示，該巖溶有以下幾個(gè)特點(diǎn): ①溶洞水主要來(lái)源于地下巖溶管道水、大氣降雨下滲補(bǔ)給地層巖體的巖溶裂隙水及居民生活污水，地下水量較穩(wěn)定。②原地下水經(jīng)巖溶管道由下至上從地表龍灘口排出，且附近未見(jiàn)有其他排水通道; 隧道洞內(nèi)遇溶洞前后圍巖較完整，未見(jiàn)有其他水體出露。③根據(jù)龍灘口與隧底高差，若維持巖溶水從地表排出，隧道承受的水頭高度約 35m。

　　3 巖溶臨時(shí)處理

　　1) 第 1 次 2014 年 8 月 18 日，雅關(guān)隧道左隧 ZDK19+200 發(fā)生涌水、涌泥后，參建各方第 1 次現(xiàn)場(chǎng)討論，決定采取先從豎井抽排水再清理涌泥措施。 2) 第 2 次 為保障工期，經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議討論后形成第 2 次臨時(shí)處理方案: ①對(duì)該巖溶進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)勘察; ②左隧采用大管棚跨越溶洞，繼續(xù)向前施工，同時(shí)開(kāi)挖斷面外擴(kuò)，按巖溶處理多預(yù)留 50cm 空間考慮; ③溶洞及地下水的處理方案待通過(guò)施工開(kāi)挖揭示的地質(zhì)情況，結(jié)合巖溶專(zhuān)項(xiàng)勘察成果，查清巖溶發(fā)育規(guī)模、管道水流向與流量、管道路徑及與隧道的關(guān)系，再研究綜合治理措施; ④由于當(dāng)時(shí)判斷 ZDK19+200 向右隧發(fā)育，要求右隧施工時(shí)從當(dāng)時(shí)掌子面( YDK19+233) 開(kāi)始，開(kāi)挖斷面外擴(kuò)，按巖溶處理多預(yù)留 50cm 空間考慮。 3) 第 3 次 2014 年 10 月 29 日，右隧開(kāi)挖揭露溶洞規(guī)模及形態(tài)，2014 年 11 月 5 日，針對(duì)揭露的巖溶及地下水處理，業(yè)主組織各方現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)會(huì)討論形成方案: ①施作護(hù)拱保證安全，繼續(xù)向前施工; ②基于地質(zhì)勘察判斷前方可能有更大溶洞，暫定開(kāi)挖斷面外擴(kuò) 50cm，保證二襯厚度 90cm，外側(cè)預(yù)留管道預(yù)埋空間做水路連通; ③地質(zhì)勘察單位逐步完善巖溶相關(guān)資料; ④待隧道施工穿越巖溶異常帶后，結(jié)合施工揭露溶洞情況及巖溶專(zhuān)項(xiàng)勘察成果資料，綜合研究處治方案。從發(fā)生涌水、涌泥后，根據(jù)左、右隧溶洞位置至當(dāng)前掌子面開(kāi)挖揭示的巖溶及巖溶水發(fā)育情況，結(jié)合地質(zhì)勘察資料，綜合分析判斷，左、右隧開(kāi)挖揭露的巖溶管道及巖溶水具有水力聯(lián)系，且從左到右橫穿隧道后以上升泉形式從龍灘口排泄，而沿隧道縱向，隧道開(kāi)挖未再揭露溶洞及巖溶水。

　　4 巖溶綜合處治方案比選

　　巖溶隧道發(fā)生突水、突泥后，其治理過(guò)程一般十分復(fù)雜、漫長(zhǎng)，并且可能會(huì)有一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。根據(jù)該溶洞及地下水特點(diǎn)，有 3 種處治方案: 封堵、引排、封排結(jié)合。

　　4. 1 封堵方案處治思路: 對(duì)施工揭露的溶洞進(jìn)行回填，對(duì)地下水采用注漿封堵，同時(shí)施作抗水壓襯砌。封堵方案客觀上存在的問(wèn)題: ①此處揭露巖溶水為地下水排泄通道，且處于排水末端，水量大，盲目封堵隱患很大，而且封堵困難，風(fēng)險(xiǎn)大; ②即便暫時(shí)堵水成功，那么勢(shì)必造成地下水位上升，同時(shí)，由于巖溶發(fā)育的不規(guī)律性，加之原來(lái)的地下水系被破壞，新的水頭高度難以確定，對(duì)隧道縱向影響段落的長(zhǎng)度也難以確定，抗水壓襯砌施作長(zhǎng)度、厚度也難以確定，盲目處理會(huì)導(dǎo)致潛伏在高壓水作用下的隧道邊墻、仰拱發(fā)生爆裂，危及行車(chē)安全。

　　4. 2 引排方案處治思路: 啟動(dòng)施工圖中設(shè)計(jì)預(yù)案，設(shè)置泄水洞排水。詳細(xì)勘察報(bào)告顯示隧道水量較小，但考慮溶洞隧道工程風(fēng)險(xiǎn)，蠻安區(qū)間設(shè)計(jì)了 2 個(gè)泄水洞預(yù)案，泄水洞長(zhǎng) 1. 5 ～ 2km; 擬當(dāng)雅關(guān)隧道、蠻坡站—安云路站區(qū)間部分隧道施工期間涌水量過(guò)大難以進(jìn)行封堵、不能按全封防水進(jìn)行施工時(shí)，經(jīng)論證后，必要時(shí)施作泄水洞。優(yōu)點(diǎn): 設(shè)置泄水洞引排該巖溶水一勞永逸、干凈徹底。缺點(diǎn): 從目前雅關(guān)站—蠻坡站區(qū)間、蠻坡站— 安云路站區(qū)間施工情況看，除本溶洞有集中涌水外，其余地段未見(jiàn)有集中出水。如僅為解決該溶洞出水設(shè)置泄水洞，泄水洞長(zhǎng)約2 000m，施工周期長(zhǎng)、投資大。

　　4. 3 封排結(jié)合方案原地下水通過(guò)龍灘口，由溶洞管道形成上升泉從地表自然排出。其泉口至目前洞內(nèi)出水點(diǎn)高差約 35m。若通過(guò)洞內(nèi)封堵，使水路由地表龍灘口附近排出，其理論水頭高度也就是 35m。而且，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，從溶洞涌水前后的區(qū)間段落開(kāi)挖揭示圍巖完整，開(kāi)挖及初支面都較干燥; 可初步判斷: 除 YDK19+209 處有巖溶和集中出水外，其前后圍巖都較完整，該巖溶地下水出路就在地表龍灘口處。處治思路: 溶洞前后段采取全封抗水壓襯砌，設(shè)置排水豎井，使地下水經(jīng)排水豎井從地表龍灘口附近排出，基本不改變?cè)�地下水狀況。優(yōu)點(diǎn): 此方案投資相對(duì)于泄水洞方案較小，而且恢復(fù)原有水路，封排結(jié)合，隧道承受水壓可控，可實(shí)施性相對(duì)較強(qiáng)。方案比選如表 1 所示，比選結(jié)果為建議采用封排結(jié)合方案。

　　5 封排結(jié)合處理方案與措施

　　設(shè)置排水豎井、隧底壓水板及溶洞前后全封抗水壓襯砌，迫使地下水通過(guò)排水井從地表排除。抗水壓襯砌長(zhǎng)度暫定為溶洞前、后各 20m，根據(jù)壓水試驗(yàn)再進(jìn)一步確定實(shí)施長(zhǎng)度。

　　5. 1 設(shè)置豎井+橫通道排水系統(tǒng)取代原龍灘口排泄通道原龍灘口出水經(jīng)地下溶洞通道而出。其出水溶洞通道為從隧頂至地面彎曲向地表延伸的巖溶管道，管道寬窄不一，路徑曲折，且偶有孤石。若利用原溶洞通道排水，排水能力不確定，且易受堵塞，不確定因素多。因此，擬于龍灘口出口處附近設(shè)置“豎井+橫通道”的方式替代原來(lái)的龍灘口排泄巖溶通道。使地下水沿該通道引入新修的麻沖大溝排出。豎井采用 ��2 000 圓形結(jié)構(gòu)，井底低于隧道底板下 5m，豎井與右隧洞內(nèi)揭露的溶洞之間采用橫通道連接，橫通道采用半圓拱+直邊墻，直邊墻高 2m，拱高 1m、寬 2m。

　　5. 2 溶洞段隧道進(jìn)行水路連通，將左洞地下水引入右隧道排水通道根據(jù)施工期間揭露及地質(zhì)勘察查明的溶洞管道分布、出水情況，在初期支護(hù)背后預(yù)埋多根 ��150 HDPE 排水管連通原溶洞管道至橫通道，通過(guò)此方式保證原先的水路連通，匯集地下水經(jīng)過(guò)橫通道至豎井，于豎井底部安設(shè)水泵抽排，以降低地下水位，保證洞內(nèi)無(wú)水作業(yè)。

　　5. 3 施作隧底壓水板右隧底巖溶管道沿隧道縱向?qū)?2 ～ 3m，橫向向左延伸至左隧右側(cè)，向右延伸至右隧右側(cè)，地下水集中于右隧底下涌出。擬于隧道底加設(shè)壓水板對(duì)地下水進(jìn)行封閉，使地下水通過(guò)新施作的排水通道排出。壓水板置于隧底之下，厚 1m，左、右嵌入溶洞巖壁 2m，縱向長(zhǎng)度暫按溶洞外各 3 ～ 5m。

　　施作壓水板時(shí)，通過(guò)排水通道、豎井進(jìn)行臨時(shí)抽水，使地下水位降低至壓水板以下，以確保壓水板的施工質(zhì)量; 同時(shí)，施作左隧溶洞段的初次抗水壓襯砌。待壓水板及左洞襯砌施工完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，逐漸提高水頭最高達(dá)一半排水豎井高度，以觀察隧道底部及洞周出水情況，檢驗(yàn)壓水效果，若壓水板封堵效果良好，則確定抗水壓襯砌的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。繼續(xù)抽排水降低水位，再施作系統(tǒng)的抗水壓襯砌。使地下水由排水豎井自然排出后，接入蠻坡排水大溝排除。

　　5. 4 施作抗水壓襯砌 1) 施作左隧揭露巖溶段初次抗水壓襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 先施作初次抗水壓襯砌，長(zhǎng)度暫定為溶洞前、后各 20m( 大里程端需換拱擴(kuò)挖) ，強(qiáng)度達(dá)到要求后開(kāi)始下一步施工。 2) 做第 1 次壓水試驗(yàn)確定右隧初次抗水壓襯砌施作長(zhǎng)度及壓水板效果 停止抽水，使地下水通過(guò)水路連通從壓水板外側(cè)匯集至橫通道及豎井，隨豎井水位上升直至從豎井溢出，觀察隧道洞內(nèi)出水情況，確定右隧初次抗水壓襯砌長(zhǎng)度，對(duì)于左隧出水段落，需補(bǔ)做初次抗水壓襯砌。 3) 施作右隧初次抗水壓襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 開(kāi)啟抽水設(shè)備，集中抽排豎井內(nèi)地下水，直至洞內(nèi)地下水位降低至隧道底板以下，無(wú)滲漏水后，施作右隧初次抗水壓襯砌，同時(shí)補(bǔ)做左隧初次抗水壓襯砌。 4) 做第 2 次壓水試驗(yàn)確定二次抗水壓襯砌施作長(zhǎng)度 待初次抗水壓襯砌施作完成并達(dá)到強(qiáng)度后，再?gòu)呢Q井集中抽排地下水，再做 1 次抗水壓試驗(yàn)，檢驗(yàn)初次抗水壓襯砌效果并確定二次抗水壓襯砌長(zhǎng)度。 5) 施作二次抗水壓襯砌( 50cm C40 鋼筋混凝土) 。

　　5. 5 施工其余段隧道二襯襯砌施工剩余至蠻坡站段隧道襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 。

　　5. 6 二襯達(dá)到強(qiáng)度后停止抽水使地下水通過(guò)豎井或原來(lái)的龍灘口排泄通道自然溢流。

　　5. 7 圍巖加固及防水層處理 1) 對(duì)溶洞前后抗水壓襯砌段圍巖進(jìn)行注漿加固，形成一定厚度的止水段，避免地下水通過(guò)隧道周邊孔隙、巖溶裂隙往前后串通。加固深度暫定為 5m。 2) 采用丙烯酸鹽噴膜防水層替代原來(lái)的高分子防水卷材防水層，保障初支后防水效果，防止地下水前后串流; 抗水壓襯砌分 2 次施作，一、二次抗水壓襯砌間不鋪設(shè)防水層，且施工縫錯(cuò)開(kāi)。

　　水路連通和施作隧底壓水板如圖 3 所示。

　　通過(guò)采取以上措施工程得以安全順利實(shí)施，證明了措施的合理性。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　1) 巖溶隧道開(kāi)挖建設(shè)過(guò)程中最常見(jiàn)的危害形式是突水、突泥，要根據(jù)不同的突水、突泥災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)采取不同的應(yīng)對(duì)措施，以達(dá)到降低風(fēng)險(xiǎn)、安全施工的目的。溶洞水處理應(yīng)遵循“以疏為主、堵排結(jié)合、因地制宜、綜合治理”的原則。 2) 巖溶隧道發(fā)生突水、突泥后，其治理過(guò)程一般十分復(fù)雜、漫長(zhǎng)，并且可能會(huì)有一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。關(guān)鍵是需查明巖溶發(fā)育形態(tài)、地下水的補(bǔ)給路徑，分析、制定出有針對(duì)性的處理措施，達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的效果。 3) 雅關(guān)隧道蠻坡站端溶洞處理通過(guò)比選封堵、引排、封排結(jié)合 3 種方案，選取封排結(jié)合方案，該投資相對(duì)于泄水洞方案較少，而且恢復(fù)原有水路，封排結(jié)合，取得較好效果。

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　　《某暗挖巖溶隧道突水、突泥問(wèn)題施工處理技術(shù)》來(lái)源：《施工技術(shù)》，作者：袁福銀 ，陳虹宇 ，吳賢國(guó) ，陳發(fā)達(dá)，王騰飛 ，梅江兵 ，劉鵬程。