探討巖溶隧道防排水施工技術

李養林

(陜西省交通建設集團公司)

1 前言

巖溶是地下水和地表水對可溶性巖層，如硫酸鹽巖類、碳酸鹽巖類、鹵鹽巖類等，進行化學侵蝕、崩解作用或者是機械破壞、沉積、搬運作用所形成的各種地下和地表溶蝕現象的總稱。產生巖溶必須要滿足兩個條件：其一，巖石溶性。其二，要有地下水和地表水來補給。地層結構和地質結構的千差萬別決定了巖溶類型的多樣性。如果隧道穿越可溶巖層地層的斷層、節理、滲透、裂縫等不連續面結構，容易碰到溶溪、暗河、溶管、溶腔、溶洞等類型的巖溶地質。

2 隧道涌水量預測

依據巖溶水文地質的專題研究報告，若采用徑流模數法與降水入滲法來對隧道涌水量進行總體性概略評估，參數選取主要是依據區域水文地質資料和野外調查結果來取值。圈定集水面積時，要綜合考慮地層巖性、地形地貌、構造和埋深、隧道位置等影響因素。在實踐過程中，一般使用以下三種方法來進行涌水量的預測計算。

2.1 地下徑流模數法

計算公式如下

其中：Q為隧道通過含水地段的正常涌水量;M為平均地下徑流模數;Fi為隧道通過含水體地段的集水面積。

2.2 降水入滲法(一)

計算公式如下

其中，Xdcp為多年月最大降水量的日均降水量;F為隧道通過含水體地段的集水面積;α為降水入滲系數，依據現有資料，參考相似鄰區的觀察指，α值可取0.6或0.7;η為根據水文地質條件的涌水折減系數，主要受巖溶水賦存空間特征，地下水運移通道的連通性，含水體的富水透水性等因素的影響，η 指可取0.6 或 0.7。

2.3 降水入滲法(二)

計算公式如下

其中，X為多年年均降水量;F為隧道通過含水體地段的集水面積;α為降水入滲系數，取值與降水入滲法(一)相同，α 值可取0.6 或0.7。

上述三種方法中，降水入滲法(二)和徑流模數法反映的是區域性巖溶和地質條件而得出的涌水量，可看作是平均的穩定涌水量;而降水入滲法(一)則反映的是豐水期是的涌水量情況，因此計算結果會偏大些。

3 巖溶隧道防水原則

目前我國隧道防水遵循“以排為主，防排結合，因地制宜，綜合治理”的原則，滿足隧道建成之后的洞內基本干燥要求，確保隧道結構和設備的正常使用和洞內行車安全。目前主要是采用三層共同防水、排水方法，三層結構即初期支護、防水層、二次襯砌。依據涌水量的大小，制定出合理的防水、排水措施。對于暗河、溶管、溶洞，要制定專項的治理方案，對于局部滲水，要先預測涌水量的情況，之后再依據現場的實際情況來制定出相應的防水、排水方案。

4 初期支護和防水、排水施工

4.1 暗河處理

(1)暗河在仰拱上部

暗河如果是在仰拱的上部，就可采用改河的方法，從拱腰、邊墻修筑一條大于原河流斷面的鋼筋混凝土導管，從而把河水向下引入原暗河流道。

(2)暗河在仰拱下部

暗河如果是在仰拱的下部，且體積、寬度、深度都比較小時，可在隧道底部設置暗涵跨越。如果暗河的規模、體積都比較大，則可采用橋梁跨越的處理辦法。

4.2 溶洞處理

(1)帷幕注漿法

如果溶洞比較大，洞內流動著稀泥漿，且預測溶洞走向較長時，就可采用帷幕注雙液漿法。該方法不僅可以封堵泥漿，還可以硬結泥漿，使其具有自穩能力，之后再進行初期的支護加固措施。通常選用水泥漿的水灰比為≤1∶1，水泥漿和水玻璃的體積比為1∶0.5～1∶1，抗壓強度可以達到50～200 MPa。注漿方式可依據泥漿壓力和導管插入深度來采用袖閥管后退式注漿。

(2)移位法

若溶洞和地表相通，為地表的泄洪洞或泄水，并且在地表層比較明顯，這樣就應該在地表進行改溝，在溶洞口加上鋼筋混凝土蓋板，在隧道一側增加導管，確保隧道支護不承受水壓。若溶洞季節性流水量比較大，是由裂隙滲水形成的，可用移位法處理。

4.3 溶管處理

雖然溶管涌水量不是很大，但是時常流水，且含有泥沙，易造成排水管道堵塞。如果只采用外排治水方法，這樣溶管里的水有可能匯集在隧道支護后，使水壓力成倍增加，增加隧道支護的附加力。所以處理溶管水應選用連通方案，通過使用紅外線探水儀，探明溶管內的流水方向，用導管把破損的溶管連同起來，且預留一定的坡度來防止泥沙淤積，把管路堵塞了。

5 防水層施工

5.1 優化防水材料

全隧道全部鋪滿無紡土木布合成的復合防水板，這種防水板具有耐腐蝕、高強力耐穿刺、耐老化等特點，在防水板上還布置防滲肋，來把隧道分割成不同的防滲區，方便有效的尋找到漏水位置。優化的防水材料，還能夠更有效的提高隧道的防水效果。

5.2 防水層施工工藝

若隧道局部滲水，可在初期支護表面安裝Ω型的彈簧排水管，并和預埋在隧道墻邊的透水管相連，依據滲水量的大小不同來調整排水管間的距離，使水管的排水量要大于滲水流量才可以。若滲水量較小或者無滲水量，則要在每一個滲水區安裝一道環形半圓軟式透水管，使透水管和預埋在隧道墻邊的透水管相連，且軟式透水管外面必須包裹上耐腐蝕性的塑料布。各排水管鋪設完畢后，就可以進行防水層的施工了。

(1)首先清理初期支護表面的雜物，把外漏的錨桿頭割掉，再把突出的混凝土鑿弄平整，之后再補噴一層混凝土來確保表面的圓順和平整。

(2)布置初期支護表面的防水板掛點，從拱頂向兩邊按梅花形分布，之后用沖擊電鉆打孔，插入鋼筋彎鉤，并用水泥砂漿把彎鉤抹平。

(3)將鐵絲穿通鉆孔，并用繃帶把防水板綁在鐵絲上，確保防水板有一定的松度，以防混凝土下滑拉緊防水板，造成空洞。

(4)在整個防水板鋪設的過程中，一定要注意接頭的焊接，一般采用雙縫熔接焊，焊接完后要進行充氣檢查，合格之后才可進行下一步工序。

6 二次襯砌防水施工

(1)止水帶、止水條

在變形縫、圍巖和襯砌型巖處安裝中埋式橡膠止水帶，用鋼筋卡固定在襯砌臺上，并且中間用青木絲板填塞。在每一個混凝土施工縫中間，設置帶漿管橡膠止水條，在模板擋頭預埋環狀木條預留槽，將一半的止水條嵌入槽中。

(2)防水混凝土

二次襯砌選用S8抗滲混凝土和復合高效的防水劑，灌筑混凝土時，要保證連續性，振搗一定要密實。

7 結束語

綜上所述，若想徹底地治理好巖溶隧道的涌水、漏水問題，就應選擇準確的預測方法對巖溶隧道涌水量進行預測，之后再制定出合理有效的排水、防水方案，保證隧道施工的安全進行。巖溶處理要避開陰雨天氣，抓旱季進行巖溶區域施工。在整個治水方案實施過程中，最為關鍵的一步是如何判斷巖溶流水方向，連通被破壞的水系，確保隧道結構不受其影響。隧道防水遵循“以排為主，防排結合，因地制宜，綜合治理”的原則，在初期支護前就應處理了巖溶涌水、漏水問題，保證后期的排水管道順暢，以免管道堵塞。選擇耐腐蝕、耐穿刺、高強力、優質的防水材料，確保隧道防水系統的正常運行。如果沒有合理選擇防水材料，而由于破損、腐蝕使排水管阻塞，造成積水，將會給隧道結構帶來附加作用力，使隧道產生相應的質量安全隱患，后果將不堪設想。因此，為了避免類似事故的發生，探討巖溶隧道防水排水施工技術的研究，對隧道施工有著重要的研究意義。

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［1］王秀英，譚忠盛.宜萬鐵路巖溶隧道防排水原則及技術研究［J］.中國工程科學，2010，(8).

［2］陶贊旭.云霧山富水巖溶隧道防排水施工［J］.建筑，2011，(4).

［3］李娟.富水巖溶隧道防排水施工技術［J］.中小企業管理與科技，2011，(36).

［4］趙相俊.巖溶隧道防排水施工技術［J］.鐵道建筑技術，2006，(1).