可溶岩隧道基底岩溶水处理方案探讨

可溶岩隧道基底岩溶水处理方案探讨

作者：赵全超 袁文强

来源：《山东工业技术》2016年第15期

摘 要：岩溶是可溶岩地区隧道施工过程中经常遇见的不良地质现象。岩溶形态、岩溶水发育的复杂性及其不确定性，均会对隧道工程结构及列车运营安全产生不利影响，也是隧道运营过程中的难点病害之一。本文依托云桂铁路那吉隧道，DK129+180处隧底出现集中涌水问题为例，探讨了隧道工程中岩溶水处理的一般原则及措施，采用隧底设置集水涵洞及引水钻孔的工程措施，达到引水泄压的目的，并对处理结果进行分析。本岩溶隧道的处理方案为类似隧底岩溶水处理有一定的指导意义。

关键词：可溶岩；隧道；基底岩溶水；处理措施 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.15.263 1 引言

随着我国高速铁路建设的快速发展，由于我国岩溶地区的广泛分布，铁路隧道工程穿越可溶岩地层的情况也在不断增加。岩溶地区的地质条件复杂、溶洞发育、地表岩溶洼地汇集的大气降水，极易通过岩溶管道下渗；且在岩溶强烈发育区，岩溶水水量丰富而不均一，动态变化极大，对大气降水及地表水的补给响应快。当铁路穿越岩溶强烈发育地区，隧道工程的施工会对岩溶水原有的流通途径有较大的改变，在地表岩溶洼地附近的隧道衬砌周边容易形成短时间内的大量雍水；当隧道结构的排水系统不能及时将地下水排泄时，将可能对隧道衬砌结构形成静水压力；从而对隧道衬砌结构及道床结构造成不利影响，危及列车运营安全。

本文以云桂铁路那吉隧道DK129+180处基底岩溶水整治措施作为具体工程实例，探讨可溶岩隧道基底岩溶水处理的一般原则及措施。 2 工程概况及病害 2.1 工程概况

那吉隧道位于广西平果县境内云桂铁路上，隧道进口里程DK124+805，出口里程DK132+450，全长7645m，设计为人字坡，变坡点里程DK128+500，线路坡度依次为3‰（3695m）、-3‰（3950m），为设计时速250km/h客运专线双线隧道。洞内铺设双块式无砟道床，隧道最大埋深约287m。为满足工期要求，解决施工及运营阶段排水等问题，本隧设置“二横洞”的辅助坑道模式。

那吉隧道位于右江边，为河谷峰从地貌，地表岩溶洼地、漏斗极发育，隧区范围内地表洼地分布多达34处；洞身穿越三叠系中统果化组上段（T2g3）灰岩，浅灰色、青灰色，隐晶质

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结构，钙质胶结，中～厚层状，质坚、性脆、致密、坚硬，含少量方解石脉，受区域右江大断裂的影响，节理裂隙发育，局部有次级断层发育。根据地形、地貌及地质构造推测隧道主要位于垂直循环带为主，垂直岩溶形态和水平岩溶形态皆有发育，线路左侧的右江为岩溶侵蚀基准面，地表水及地下水受大气降水补给，通过谷地溶沟、溶槽、落水洞、岩溶漏斗转入地下，再沿着岩溶通道排泄至右江。 2.2 病害情况

该隧道已于2014年12月全隧贯通，在2014年雨季期间，广西平果地区降雨量达到186mm/d，DK129+170～DK129+190段已施工完成的仰拱填充面发生集中涌水问题，其中DK129+180处隧底补勘钻孔喷水达3m多高，实测涌水量达到1.68×104m3/d。 具体涌水情况如图1所示。

3 隧道岩溶水处理原则及措施 3.1 岩溶水处理原则

根据国内外对岩溶隧道的设计及施工经验，岩溶水的处理应遵循：“以疏为主，堵排结合，因地制宜、综合治理”的原则。

（1）以疏为主：对岩溶水进行疏导，尽可能的保持岩溶水原有的流通路径及赋存状态，以保证隧道的施工安全，避免对隧道结构及运营安全存在隐患。

（2）堵排结合：根据岩溶地下水与地表水的关系，尽量切断地表水对岩溶水的补给，改变地表水的下渗途径，同时提高隧道工程自身的防渗等级，加强衬砌背后围岩的抗渗能力。在隧道外部结合岩溶水的流通途径设置排水设施，使岩溶水安全快速的通过隧道区域，防止岩溶水对衬砌结构及道床结构产生水压。

（3）因地制宜、综合治理：在设计及施工中，应对临近隧道的水利设施进行保护，对施工过程中可能引起水资源的漏失程度进行评价，同时应对当地的生产、生活用水采取适当的保证措施。总之，需根据隧道所处的水文地质条件及周围环境条件，采取多种方法进行综合治理。

3.2 岩溶水处理措施

当隧道施工遇有岩溶危害时，在进行岩溶整治过程中，岩溶水的治理是必要的。为防止岩溶水突然袭击，施工中可采取超前钻孔探测，预备足够的抽水设备，以确保施工安全。排水设施应结合岩溶水发育的具体情况可选用排水沟、涵洞、集水洞室（廊道）、泄水洞等建筑物，对设有横洞、平行导坑的隧道可根据需要兼做运营期间的排水设施。根据溶洞发育形态的不同及岩溶水流通途径的不均一性，主要探讨几种常见的岩溶水排泄措施：

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（1）暗沟、管道排水 隧道穿越无充填物的溶洞，地质判别隧顶有常流水沿岩溶通道至消水洞排出时，为避免隧道修建完成后阻塞水流，在隧底设置暗沟、管道，使岩溶水按原有的通道自行排放。

（2）涵洞、泄水洞排水 当隧道基底横穿溶洞，降雨后溶洞内水量猛增，水压很大并向上喷射或隧底有上升泉存在时，隧道修建后，会导致排水不畅，可在隧底设置集水涵洞或泄水洞将岩溶水排出，起到引水泄压的目的，以避免危及隧道结构及行车安全。

（3）拱跨排水 隧道横穿暗河时，暗河水流较大，为防止暗河水流对隧道工程的危害，确保隧道结构的安全，可在隧道底部设置拱桥通过，以利于暗河水流的排放。 4 那吉隧道DK129+180处隧底岩溶水整治过程

为确保那吉隧道DK129+170～DK129+190段隧底集中涌水的顺利引排，避免雨季时隧底短时间内大量雍水，影响无砟道床结构及列车运营的安全，达到引水泄压的效果，于DK129+180处设置横穿隧底的集水涵洞。具体处理方案如图2所示。

（1）隧底涵洞设置 为满足涵洞内最小检修高度要求，隧底涵洞采用2.0m（净宽）×1.6m（净高）框架涵，涵洞长15m。考虑到该隧道二衬结构及洞内沟槽已施工完成，隧底集水涵洞采用明挖法施工。施工前应先拆除正洞DK129+178～DK129+182段（4m）隧道侧沟、电缆槽、仰拱、仰拱填充及中心沟等，其中衬砌结构拆除范围为仰拱填充面以下的仰拱结构及部分边墙。为保证已施工完成的衬砌结构安全，在拆除仰拱前，需先采用Φ42钢花管对既有隧道衬砌进行锁脚加固，钢花管左右侧各设置3排，每排纵向间距0.6m。为减少施工振动对既有隧道衬砌结构的不利影响，仰拱拆除要求采用采用机械凿除，开挖至涵洞基底设计标高后，应对涵洞基础承载能力进行试验，确保其承载能力应不小于1.5MPa，同时应采用物探、钎探等手段对涵底地质情况及隐伏岩溶进行探测。拆除过程中应注意既有衬砌的防护，确保安全。 （2）集水钻孔设置 为便于地下岩溶水的汇集，于集水涵洞底板、边墙、左侧涵洞端头封堵墙位置设置集水钻孔，钻孔中埋设Φ75PVC花管（外裹无纺布）；集水孔按1m×1m交错布置，每根长5m。集水孔于涵洞开挖完成后进行布钻，并预埋PVC花管，涵洞浇注时，须在底板上预埋Φ89集水孔套管。涵洞边墙部位钻孔时，应精确定位，注意对涵洞大、小里程侧已施做仰拱及仰拱填充的保护。

（3）隧道衬砌结构调整 DK129+178～+182段设置隧底集水涵洞后，隧道衬砌采用拱墙衬砌结构，涵洞顶部设置C20砼找平层，取消该段中心沟，并在隧道侧沟底部钻孔与下方涵洞联通，将侧沟水直接引入涵洞。 5 整治效果评价

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对那吉隧道DK129+180处集中涌水采用集水涵洞及集水钻孔后，根据2015年雨季观察结果，该处隧底涵洞集水功能显著，达到了对该段岩溶水引排泄压的目的，保证了隧道内无砟道床结构的安全。目前云桂铁路（南百段）已开通运营。 6 结论及体会

（1）岩溶是可溶岩地区隧道工程施工过程中较为常见的不良地质现象。岩溶水处理措施的是否合理，直接影响到隧道工程结构及列车运营的安全。隧道施工过程中，应结合岩溶水发育的具体情况，及其与隧道工程、地表岩溶洼地（漏斗）等的关系，因地制宜，综合确定岩溶水的整治方案。（2）本文中仅对隧底集中涌水点的引水泄压措施进行阐述，保证了该段隧道内无砟道床结构的安全；涵洞内集水的排放问题，应根据隧道一定范围内的地下岩溶水分布、雨季最大涌水量等水文地质资料确定排水沟、泄水洞等排水设施。（3）通过对隧道工程岩溶水处理一般原则及基底岩溶水处理方案的探讨，本岩溶隧道的处理方案可为类似岩溶水处理的设计和施工提供参考。 参考文献：

[1]工程地质手册编写委员会.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007. [2]铁道部第二勘测设计院主编.铁路工程设计技术手册（隧道）[M].北京：中国铁道出版社，1984.

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[5]张民庆，黄鸿健，苗德海，田四明.宜万线高坪2号隧道DK140+451岩溶处理[J].铁道标准设计，2007（S1）.

[6]朱鹏飞.宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术[J].铁道标准设计，2008（01）. 作者简介：赵全超（1982-），男，河南周口人，硕士，工程师。

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