隧道有水溶洞永久處理措施探討

余海

摘要： 隧道溶洞水處理是隧道溶洞處理關鍵技術，采取的措施根據不同形態的溶洞及水文情況，需要采取不同的措施，或引排，或封堵，或結構跨越方式處理。

Abstract： The water treatment of tunnel karst caves is the key technology. Different measures including cited row， or plugging， or structure crossing mode processing are taken according to different forms of karst caves and hydrological situation.

關鍵詞： 隧道；溶洞；水

Key words： tunnel；karst cave；water

中圖分類號：TV554 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0117-02

0 引言

巖溶地區隧道施工，常遇到地下溶洞，這些溶洞形態各異，有水、填充等狀態各不相同，但是有水溶洞對隧道的危害是巨大的，因此我們要根據不同的水文狀態，溶洞與線位關系制定不同的處理措施。

1 溶洞與線位關系

溶洞通過與隧道斷面關系主要有：溶腔通道在隧道旁邊通過、溶腔通道橫穿隧道斷面、溶腔通道在隧道頂部、溶腔通道在隧道底部。

2 水文狀態分析

溶洞在開挖揭示季節不盡相同，開挖揭示時水量不一定具有代表性，通常需要進行一個水文年觀測，摸清巖溶水與地表、降雨間的相互關系。溶洞根據水文發育情況分有水溶洞和無水溶洞，有水溶洞又分地下裂隙水和與地面貫通的地表匯水。根據不同的水量及流速需要采取不同的措施。

3 處理措施

隧道防排水設計，對于地下水發育的巖溶隧道，需采取“以堵為主，限量排放”原則，應盡可能維持原有地下水系統，排放地下水時，應隨時檢查水壓力。當前水量較小時，可采取“以排為主，排堵結合”的原則。遇到富水溶洞，可采取結構物跨越等方式處理。

遭遇超大溶洞，一般會采取迂回通過，給溶洞處理、水文觀測等留下了足夠時間，通常需要進行一個水文年摸清水文關系，根據流量、形態決定措施強弱。

3.1 裂隙水，水量較小 當隧道遇到巖層裂隙水，巖溶通道沒有與地表匯水直接貫通，這種溶洞通常較小，僅有小型溶腔。水量較小、較分散，可以采取以堵為主的方式處理；存在小型溶腔，水流較為集中，水流在隧道不同位置均可以采取增設透水盲管方式，將溶洞水引至隧道中心水溝，保持水的自然滲流。盲管數量根據水量大小，預留足夠富裕量設置。

3.2 裂隙水，水量較大 開挖過程中，只有小型溶腔，溶洞內無風、遷移性泥沙等與地表有連通的顯著痕跡。一般地下水較發育，溶洞產生較新。但是隧道通過后，原水路一般發生了變化，根據溶腔走向不同，采取不同的措施：

①溶洞橫穿隧道頂部：可以在溶洞內增設排水溝槽，將水流引出隧道范圍，可以有效避免長期水流沖刷，影響隧道結構安全。同時對水路進行封堵，水量較大時，還可以減低水對隧道的壓力，降低結構破壞的風險。

②溶洞橫穿隧道洞身范圍：這種通過方式處理最為麻煩，如果處理不當，后期問題較多。裂隙水一般受地表降雨有一點變化，如果補給過快，超過消水能力，結構背后積水，對隧道襯砌結構危害較大。遇到這種類型溶洞水，盡量采取引排的方式處理。橫穿洞身并且水量較大的溶洞，如果中心水溝不能滿足流量要求，出水口標高又較高時，必須另外設置泄水洞處理。如果采用頂部跨越方式，會造成洞身背后水壓力過大，對結構安全造成隱患。出水口水位較低，低于隧道仰拱，可以采用橋、涵方式跨越。

③溶洞在隧道底部：當溶洞在隧道底部通過時，處理方式相對比較明確，主要采取跨越的方式通過。但需要對隧道兩側流水面進行處理，避免長時間沖刷，造成結構物被掏空，造成坍塌等病害。

3.3 地下暗河，水量較小 地下暗河，一般存在較大型溶腔，這種溶洞，一般形成時間較長。水量較小，分幾種情況，暗河走向發生變化，在隧道通過位置僅存在歷史上形成的腔體，或者水源補給發生變化，造成當前水量較小。這種類型的溶洞首先需要判明出水口是否暢通，是否存在被堵塞的問題。同時找尋暗河上游進水口，如有可能對進水口進行封堵，同時對出水口進行疏浚，加固處理，確保出水口不會被堵塞。正洞處理方式可以采取文中“3.1裂隙水，水量較小”相同的措施處理。

3.4 地下暗河，水量較大 地下暗河水量較大，一般可以找尋到水源位置，分析水源是否能封堵或者改變流向，如果能夠改變流向或者封堵，采取措施后，根據水量大小可以采取文中“3.1裂隙水，水量較小”相同的措施處理。如果不能封堵或者改變流向，這種時候只能采取引排的方式處理或者采取文中“3.2裂隙水，水量較大”所介紹的措施處理。

4 工程實例

4.1 實例概況 某西南地區鐵路隧道，全長2770m，隧道進口里程D2K170+160，出口端里程為D2K172+930。隧址區屬中山峽谷地貌，最高點高程1140m，最低點966m，相對高差174m，隧道從山中下部穿越，洞軸向走向程南北向。隧址區位于鼎山城向斜西翼，有肖家田斷層穿越隧址區；隧道穿越地層巖性大部為志留系下統石牛欄組泥灰巖；地下水類型為：第四系松散巖類孔隙潛水和碎屑巖巖類夾碳酸鹽巖裂隙溶洞水兩大類。

4.2 地下暗河揭示情況 隧道進口工區掌子面施工至D2K171+320處左側拱頂揭示巖溶空腔，進入洞內踏勘測量判定，此處為一處地下暗河，河道寬度2-10m不等，高度3-25m，局部存在坍塌，人員通過困難，經過進一步開挖揭示，該處暗河五處與正洞交叉，其中三處與正洞拱頂相交，兩處在拱頂以上約3-10m，來水方向在線路左側，經過五次來回穿越正洞后，從線路右側排出。經過測量，暗河底部標高并不完全呈規律變化，小型支洞較多，局部隧道斷面占據暗河河床，隧道施工后，將會抬升河床標高，改變流水通道走向。（如圖1，圖2）

該處溶洞開挖揭示正值枯水季節，揭示初期水量較小。但是經過洞內形態勘察，底部有較高沖刷痕跡，表面沉積物以粗顆粒為主，但是當前水量較小，判定該處溶洞季節性水量變化大；洞內沖積物存在藥瓶等物品，判定該處暗河與地表連通；通過地表進一步踏勘，在線路小里程D2K170+100左側約400m山腰處發現“天坑”，匯水面積約213000m2，但是該處沒有其他大型補給水源；大里程D2K171+550線路右側約90m處有巖溶大泉出水點，測量顯示出水點標高低于隧道仰拱標高約3m，隨著正洞開挖揭示，該處出水點水量逐漸減小直至無明顯出水。

從開挖揭示情況分析，該處水量不能以開挖揭示水量確定處理措施，因此對該處暗河進行一個雨季觀測后確定處理方案。經過一個雨季流量觀測，該處暗河雨季最大流量為74000m3/d，隧道原設計排水結構已經不能滿足消水需求。

4.3 處理措施 經過對該處暗河整體分析，該處暗河大致分為兩段，以D2K171+320為界，確定采用“截、引、堵”相結合的措施進行處理?；舅悸窞椋壕€路左側增設積水囊道，橫向設置泄水洞排出洞外，局部封堵。如圖3。

4.3.1 “截” 從前文分析，該處暗河來水方向在線路左側，徑流較集中，季節性水量變化大，局部流水通道堵塞，因此，采用堵的方式已經不能解決問題?；诎岛有螒B，在線路左側設置積水囊道，于D2K171+280處截斷原暗河通道至積水囊道中，在D2K171+350處設置橫向泄水洞，將積水囊道徑流直接引出洞外。

4.3.2 “引” D2K171+280往小里程端雖然在隧道頂部穿越，但是，該段巖層緩傾，巖層完整性好，因此對于小里程段暗河通道采用疏引方式，低洼地帶清理后采用混凝土回填，對局部松散易坍塌段落進行清理，并掛網噴漿防護處理。大里程段支洞較多，主要徑流通道已于D2K171+280處截流，在大里程段D2K171+360左側處增設聯絡通道，將暗河通道與積水囊道連通，其余不能準確確認溶隙位置的部位，采用在囊道內側橫向打孔的方式引排裂隙水及小股巖溶水。

4.3.3 “堵” 以上措施處理后，D2K171+330～D2K171+355右側任然存在暗河通道，在D2K171+330左側暗河通道口設置封堵墻，避免暗河徑流繼續匯流至隧道頂部，D2K171+330～D2K171+355線路右側存在部分低洼地帶，采用混凝土回填，避免積水。

5 結語

巖溶地區修造隧道，經常遇到各類溶洞，水處理措施都不盡相同，但是只要遵循“能引不堵、寧強不弱”的原則，將會減少隧道溶洞后期病害，降低運營安全風險，同時也會減少溶洞處理的費用。

參考文獻：

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