每天更新，每天享受注冊(cè)路橋市政超爽會(huì)員超爽0幣、超爽1幣資料海量資料即刻下載超爽0幣下載1000余篇精品資料、施工工藝流程圖……超爽1幣下載交底、指導(dǎo)書、安全、總結(jié)、表格、QC、質(zhì)控、管理、預(yù)案、工藝、工法……超爽2折下載全部施組、方案、成套圖紙、技術(shù)標(biāo)書、畢業(yè)設(shè)計(jì)、市政資料…….詳情咨詢：QQ：36374520xx隧道巖溶暗河整治方案探討1

引

言隨著生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展，巖溶地區(qū)工程建筑日益增多，所遇到的巖溶工程問題也日趨迫切，特別是在巖溶地區(qū)修建鐵路，如果沒有對(duì)巖溶發(fā)育特征進(jìn)行研究，沒有適當(dāng)采取措施，往往在施工和運(yùn)營(yíng)時(shí)會(huì)發(fā)生許多事故，甚至嚴(yán)重危害鐵路運(yùn)營(yíng)。巖溶對(duì)隧道工程的主要危害是：洞害(大型空溶洞影響隧道施工)；水害(危害施工安全及運(yùn)營(yíng)安全、地表失水影響生態(tài)環(huán)境)；巖溶充填物(隧道基底軟弱，施工易突泥、坍塌等)；洞頂?shù)乇硭莸?。在建的渝懷線武隆隧道，全長(zhǎng)9418m，隧道中部穿過可溶巖地層長(zhǎng)度達(dá)3800m，在施工中先后揭示多處巖溶暗河，在雨洪期巖溶水涌人隧道，給施工造成極大損失和危害。本文將結(jié)合武隆隧道巖溶情況，對(duì)巖溶水調(diào)查及治理措施進(jìn)行探討。2

巖溶及水文地質(zhì)情況2．1

巖

溶武隆隧道位于烏江右岸，隧道洞身通過地層巖性多為三疊系T1j、T1f灰?guī)r夾白云巖，以及二疊系P2c、P2w、P1m、P1q+l灰?guī)r，地表巖溶形態(tài)十分豐富，并分布有溶溝溶槽、落水洞、漏斗、洼地等地質(zhì)形態(tài)。烏江邊出露四個(gè)主要巖溶泉點(diǎn)，巖溶地下水較為豐富。

隧道中部橫洞工區(qū)向出口方向施工中，先后揭示4處較大規(guī)模巖溶地層。2#、3#暗河間210m隧道均在溶洞充填物中通過，充填物為碎石土、塊石土，隧底以下充填深度一般為6～8m，局部地段深度達(dá)20m。

2．2

水文地質(zhì)隧道位于烏江右岸坡腳處，距烏江邊1000m左右。該段烏江為峽谷地段，烏江兩岸多為陡崖。陡崖頂上線路左側(cè)見兩級(jí)巖溶平臺(tái)，第一級(jí)巖溶平臺(tái)高程為1100～1400m，第二級(jí)巖溶平臺(tái)高程為1600～1800m。這兩級(jí)巖溶平臺(tái)面積較大，第一級(jí)平臺(tái)面積為42km2，第二級(jí)平臺(tái)面積為77km2，其上分布有眾多的巖溶洼地、漏斗、落水洞等，是巖溶水的主要補(bǔ)給區(qū)。隧道位于第一級(jí)巖溶平臺(tái)向?yàn)踅判沟呐判箙^(qū)附近，隧道高程與地下水高程相近，因此隧道揭露多處暗河、充填溶洞，雨季時(shí)隧道涌水量較大。洪雨季節(jié)隧道內(nèi)2#、3#巖溶暗河發(fā)生多次涌水，且兩溶洞之間隧道內(nèi)存在多處涌水點(diǎn)，其中2002年6月20日的涌水量達(dá)138X104m3/d；經(jīng)過一個(gè)雨季，隨著巖溶管道的疏通，最大涌水量達(dá)718.6×104m3/d。1#溶洞常年有流水，洪雨季節(jié)流量顯著增加，并漫入坑道內(nèi)。3

巖溶對(duì)隧道工程的影響3．1

巖溶水的危害在鐵路和公路隧道建設(shè)中，由巖溶水引起的一系列災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，對(duì)近年灰?guī)r地層隧道統(tǒng)計(jì)分析表明，約有80％的隧道遇到不同程度的巖溶涌水問題。巖溶突水、涌泥會(huì)給隧道施工帶來淹沒坑道、毀壞機(jī)具等危害，甚至造成人員傷亡、中斷施工、延誤工期、增加造價(jià)，如南嶺隧道、大瑤山隧道、梅花山隧道等施工期間都遭到了突、涌水災(zāi)害。巖溶突水、涌泥砂，將造成地表塌陷、沉降變形，嚴(yán)重影響地面建筑物安全，使地下水位下降，影響周圍生態(tài)環(huán)境。如大瑤山隧道從施工到運(yùn)營(yíng)，地面先后發(fā)生陷坑數(shù)百個(gè)，涉及范圍大至幾平方公里，甚至于運(yùn)營(yíng)期間隧道內(nèi)涌砂，中斷行車。在建的武隆隧道施工揭示1#～3#巖溶暗河后，2002年雨季先后出現(xiàn)6次較大涌水，造成洞口施工場(chǎng)地被毀，施工風(fēng)機(jī)、充電房被沖人烏江，洞內(nèi)裝碴設(shè)備受損，施工中斷近兩個(gè)月；2003年雨季以來，溶洞段多次涌水，其最大涌水量較上一個(gè)雨季時(shí)成倍增加，造成洞口場(chǎng)地再次被沖毀，礦車等設(shè)備被沖至烏江邊，施工嚴(yán)重受阻，施工進(jìn)度受到影響。

3．2

充填溶洞對(duì)隧道工程的影響由于充填溶洞的力學(xué)性能較差，在充填溶洞地層中施工時(shí)，極易造成坍塌，危及施工安全；對(duì)隧道結(jié)構(gòu)而言，由于圍巖自承能力差，襯砌及支護(hù)易開裂、破壞；隧道基底位于充填物中，可能產(chǎn)生沉降，造成結(jié)構(gòu)物限界不足，危及行車安全。4

巖溶水整治方案4．1

巖溶水整治原則按《隧規(guī)》要求，鐵路隧道防排水必須遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。而巖溶地區(qū)的地下水為巖溶暗河管道水及巖溶裂隙水，一般情況下，除對(duì)周邊地表環(huán)境有特殊要求的采用

堵水措施外，其它情況宜采用防、排、截等措施。這是由于巖溶及巖溶水的發(fā)育在宏觀上有一定的規(guī)律性，但從微觀上有許多不確定性，因此造成堵水困難、代價(jià)高、風(fēng)險(xiǎn)大、效益相對(duì)較差。巖溶暗河管道水具有自然的排泄通道，隧道施工揭示巖溶暗河管道水僅改變其排泄途徑，對(duì)地表的影響甚微，筆者認(rèn)為對(duì)揭示的暗河管道水應(yīng)按引排或截堵的原則處理。根據(jù)武隆隧道揭示的1#～3#巖溶暗河的水文地質(zhì)條件，其上源兩極平臺(tái)面積較大，采取截堵措施是不現(xiàn)實(shí)的，可采用以排為主的原則對(duì)其進(jìn)行整治。

4．2

巖溶水水量的調(diào)查眾所周知，地下巖溶及巖溶水發(fā)育規(guī)律極其復(fù)雜，按現(xiàn)有的手段和方法要查清楚是比較困難的。武隆隧道的歷次涌水情況也證實(shí)了這一點(diǎn)，巖溶水量的變化相當(dāng)大。采用排水方案，其隧道涌水量的大小，決定了相應(yīng)的排水系統(tǒng)的規(guī)模、布置、過水結(jié)構(gòu)的大小等，即決定著工程安全及工程投資。因此，在進(jìn)行方案比選前，需仔細(xì)、詳實(shí)地收集資料，調(diào)查巖溶水水量。針對(duì)武隆隧道工程，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了巖溶水調(diào)查。(1)調(diào)查巖溶發(fā)育區(qū)范圍及巖溶暗河的上下游情況。從上游兩級(jí)巖溶平臺(tái)的面積及下游烏江邊巖溶的調(diào)查分析表明，武隆隧道的巖溶水是十分豐富的，且在烏江邊有明顯的巖溶通道，通過連通試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1#暗河與烏江直接相通。(2)建立完善有效的洞內(nèi)涌水觀察記錄。武隆隧道在揭示2#暗河后(2002年2月)開始建立起水量觀察記錄。在3#暗河揭示后，2002年雨季，降雨半天后洞內(nèi)水量逐漸增大，最大水量達(dá)138×104m3/d；經(jīng)過一個(gè)雨季后，降雨1-2h后洞內(nèi)水量增大，且很快達(dá)到最大水量，其觀測(cè)記錄的最大涌水量為718.6×104m3/d。(3)收集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。當(dāng)洞內(nèi)水量達(dá)到718.6×104m3/d時(shí)，當(dāng)?shù)亟涤炅繛?89.4mm，通過對(duì)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料調(diào)查分析，該雨量為50年一遇；而

百年一遇最大降雨量為211.7mm。(4)在旱季時(shí)充分調(diào)查暗河的形態(tài)及斷面大小，根據(jù)其過水?dāng)嗝婧圹E，推算分析溶洞內(nèi)可能的涌水量。通過以上幾方面的調(diào)查，2#、3#巖溶暗河涌水量應(yīng)不于810×104m3/d。4．3

排水系統(tǒng)布置構(gòu)思結(jié)合武隆隧道揭示的1#～3#暗河形態(tài)以及施工期間的涌水量調(diào)查及隧道的輔助坑道布置，對(duì)其暗河排水方案進(jìn)行了比選。4．3．1

利用暗河自然通道排水1#巖溶暗河與隧道及平導(dǎo)基本正交，位于隧底以下3m左右，其特點(diǎn)是：暗河通道洞壁完整；溶洞底沉積物相對(duì)較少；巖溶地下水基本通過自然通道排泄；下游排泄距離短。通過連通試驗(yàn)，在烏江邊發(fā)現(xiàn)了暗河口，距離約500m?；诖?，采用清理疏通施工影響范圍的巖溶管道、設(shè)涵恢復(fù)巖溶水排泄通道的方案。涵洞孔徑按巖溶管道最小斷面控制，采用3.5m并按有壓涵管設(shè)計(jì)，暗河前后40m范圍隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)加強(qiáng)。若出現(xiàn)排泄不暢、造成隧道病害時(shí)，可在乎導(dǎo)內(nèi)開孔引排巖溶水。4．3．2

新增人工通道排水2#、3#巖溶暗河涌水量大(涌水量不小于810×104m3/d)、涌水點(diǎn)分散，根據(jù)歷次涌水情況統(tǒng)計(jì)，2#、3#巖溶暗河具有一定的水力聯(lián)系，兩暗河之間210m范圍隧道均通過溶洞充填物；涌水點(diǎn)多(兩暗河之間有4～5個(gè)涌水點(diǎn))；隧道內(nèi)揭示的暗河無明顯排泄通道，特別是2*暗河，向?yàn)踅瓊?cè)發(fā)育后，逐漸變小成為溶縫。針對(duì)2#、3#巖溶暗河的特點(diǎn)，按照巖溶水采取“先匯集，再引排”的治理思路。匯集巖溶水，目的是完善隧道內(nèi)巖溶暗河段截水、集水、排水系統(tǒng)?？稍谒淼雷髠?cè)(靠山側(cè))設(shè)置集水廊道，一方面匯集2#、3#巖溶暗河的地下水，另一方面截排巖溶水。集水廊道斷面為滿足施工需要其尺寸為3.5m×3.65m，鋼筋混凝土襯砌，洞壁預(yù)留100mm泄水孔，間距0.8～1m，梅花形布置。集水廊道通過兩孔涵洞與隧道右側(cè)的行洪通道和3#溶洞暗河相連，將巖溶水匯集于3#溶洞內(nèi)。右側(cè)設(shè)泄洪通道目的是保證及時(shí)引排巖溶水，避免隧道范圍巖溶水排泄不暢，影響隧道結(jié)構(gòu)，甚至危及行車安全。行洪通道斷面及襯砌同集水廊道，泄水涵洞采用孔徑3.5m的有壓涵洞。匯集后的巖溶水可通過增設(shè)的泄水洞引排至隧道外的烏江，形成完整的排水系統(tǒng)；也可利用已施工的平導(dǎo)作為排水通道，排至洞外。針對(duì)武隆隧道的情況，利用平導(dǎo)排水存在的問題是：為施工方便，一般平導(dǎo)較正洞低0.2—0.4m，縱向坡度與正洞相同；受下穿涵洞影響，平導(dǎo)須降坡落底，落底深度達(dá)3.7m，已施工平導(dǎo)長(zhǎng)約1100m，為滿足3‰排水坡度，平導(dǎo)落底長(zhǎng)需1100m；平導(dǎo)落底施工時(shí)，將影響隧道前方施工，造成對(duì)工期的影響；排水坡度小，雖然可能有利于防沖刷，但不利沖淤。而新建泄水洞長(zhǎng)度約1000m，且泄水洞與3#溶洞相接，其人口高程較線路高程低8m，設(shè)計(jì)排水坡度可達(dá)11‰～15‰，有利沖淤，結(jié)合結(jié)構(gòu)的支護(hù)，也可較好地解決防沖刷問題。因此采用泄水洞方案集中引排巖溶水較利用平導(dǎo)排水合理。

4．4

泄水洞斷面的選擇泄水洞斷面除滿足排水量的要求外，還需滿足施工作業(yè)的要求；在襯砌材料方面，還須滿足抗沖刷的要求；對(duì)于含泥量大的巖溶水，尚應(yīng)考慮防淤積的排水流速。近年來的隧道施工總結(jié)資料顯示：泄水洞長(zhǎng)度大于500m時(shí)，滿足小型機(jī)械施工要求，其斷面不宜小于3.0m×3.0m；一般選用的襯砌混凝土，其容許無沖刷流速示于表2；而其臨界不淤積流速根據(jù)巖溶水中含泥量，其流速一般不小于3.5m/s。本泄水洞需滿足810×104m3/d流量的要求，根據(jù)其地形條件，其排水坡度為11‰～15‰，按及水量計(jì)算公式反算，泄水洞斷面可選用4.7m×4.8m(高×寬)，襯砌材料采用C15混凝土，流速不大于10.0m/s，且斷面允許流量較調(diào)查流量有一定的安全儲(chǔ)備(富余值大于50％)。5

充填溶洞段隧道施工充填溶洞段，由于充填物松散，物理力學(xué)性質(zhì)差，且往往有巖溶水活動(dòng)，施工中極易造成坍塌，施工支護(hù)措施一般需加強(qiáng)，以保證施工安全。在對(duì)巖溶水進(jìn)行有效處理的前提下，隧道襯砌結(jié)構(gòu)及基底處理也需加強(qiáng)，以保證結(jié)構(gòu)安全及運(yùn)營(yíng)安全。針對(duì)武隆隧道通過2#、3#充填溶洞段及4#全充填溶洞的情況，揭示溶洞后，首先需按加大的隧道開挖輪廓(加高50cm、加寬40cm)進(jìn)行開挖，預(yù)留足夠的沉降量及變形量，以避免襯砌施工時(shí)由于開挖斷面凈空不夠而造成拆支護(hù)、重新擴(kuò)挖的情況。其支護(hù)措施則采用超前導(dǎo)管注漿結(jié)合全環(huán)鋼架加強(qiáng)支護(hù)，并配合錨網(wǎng)噴支護(hù)。鋼架間距一般為0.6～0.8m，噴混凝土厚20cm，開挖后及時(shí)封閉成環(huán)，同時(shí)拱墻范圍再輔以小導(dǎo)管注漿加固，一般加固深度按3m控制。通過歷次涌水及一年的時(shí)間考驗(yàn)，武隆隧道溶洞段的支護(hù)措施是十分有效的，僅有局部段發(fā)生變形及兩處集中出水點(diǎn)的部分支護(hù)被擠裂坍塌。對(duì)于隧道襯砌結(jié)構(gòu)，宜采用鋼筋混凝土全封閉結(jié)構(gòu)，全環(huán)設(shè)置復(fù)合防水板；另一方面，2#、3#溶洞間，大部充填物(碎石土)深度為6～8m，4#溶洞充填物(圓礫土)最深達(dá)17m，判斷充填物不流失。采用復(fù)合地基加固(加固深度按8m控制)技術(shù)，通過采用鋼管注漿固結(jié)(漿液為0.6～1：1的水泥砂漿)，以提高承載力；隧底采用鋼筋混凝土整體基礎(chǔ)，以避免不均勻沉降。對(duì)于地下水發(fā)育、充填物深且可能流失的地段，則宜采取跨越等辦法進(jìn)行處理。6

結(jié)

語(yǔ)武隆隧道目前正在施工，其排水措施等還有待實(shí)踐的檢驗(yàn)。筆者認(rèn)為在研究隧道巖溶整治方案時(shí)，需充分認(rèn)識(shí)巖溶對(duì)隧道工程的影響，特別應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)對(duì)于灰?guī)r地區(qū)的隧道，施工中揭示出巖溶暗河水后，宜按以防、排為主的原則進(jìn)行處理，但由于隨著暗河通道上游充填物的不斷流失，管道被洗通，吸附影響范圍加大，后期水量還可能增大，在利用人工構(gòu)筑物引排及選擇過水?dāng)嗝鏁r(shí)，應(yīng)考慮過水能力有足夠的富余量，以作為安全儲(chǔ)備。但巖溶水量調(diào)查的方法及合理的安全