岩溶隧道地下水处置及施工措施探讨

冯国祥王志伟

78131部队四川成都610031

摘要：针对岩溶地质隧道工程地下水的防治与处理问题，一般应首先查明水文、地质情况，预测可能出现的水文、地质问题。本文从防范处置岩溶隧道地下水的措施和方法入手，通过分析计算后，在采取必要的地下水防治与岩溶隧道施工措施的基础上，探讨了岩溶隧道地下水简易处置方法，可作为岩溶隧道防水处置及隧道施工措施方面的技术参考。

关键词：岩溶隧道；地下水处置；施工措施；探讨

1引言

岩溶地质隧道最为常见的就是地下水，而地下水的处置则是隧道工程施工中不可或缺的技术措施。因此，在施工前应查明水文、地质情况，并据此预测可能的水文、地质问题，拟定出详细施工措施和对策，为岩溶隧道施工创造更有利的条件，从而确保工程建设质量。

2岩溶隧道地下水处理

2.1处理原则

对隧道岩溶段地下水的处理原则是宜疏不宜堵。为防岩溶水的突水涌泥，施工中采取超前孔探测和斜井施工，预备足够的抽水设备。隧道进口利用平行导坑排水，其他顺坡施工隧道作业面设置两侧排水沟进行施工排水，确保施工安全。复杂情况下应采取截、堵、排等综合治水措施，堵水时只能改变水流方向。

2.2暗沟排水

隧道穿过无填充的空溶洞，顶部常有水流下，沿溶洞水流通道由消水洞自排出。为不致因修建隧道后阻塞水流道路，在隧底修建石砌暗沟使溶洞水通过暗沟仍沿原有通路由消水洞自行排出。

2.3涵洞、泄水洞排水

当溶洞自行排水通道不畅，地下水又很发育，不足以排除溶洞涌水时；为不使溶洞地下水危及隧道安全，在溶洞底设置涵洞和泄水洞系统排水。对岩层进行了钻孔引水，隧道边墙及泄水洞相应地段预留泄水孔洞，以利引水、集中汇泄水洞排出。

2.4渗沟、铺砌排水

为保障水流畅通，隧底溶洞水流通道采用渗沟排水，明洞顶铺砌排水，将水引入溶洞另一侧，由溶洞自行排走。

2.5注浆堵水，并加固围岩

2.5.1施工原则

在岩溶地区铁路隧道建设中曾遇到大量岩溶突水涌泥现象，并诱发地表塌陷和水源枯竭。给施工和生产生活带来许多危害,对环境带来不利影响时，应采取注浆堵水。

注浆堵水是一项由软弱地层预加固技术发展而来的防治涌水灾害新技术，在松散软弱结构围岩、裂隙围岩隧道防水方面取得了显著效果。在岩溶地区铁路隧道水害处理中，亦可采用了注浆堵水这一新技术。

封堵岩溶水、固结岩溶流泥，洞内注浆优于地表注浆，预注浆优于地表注浆。因岩溶相互串通，与地表直接沟通，地表注浆往往造成浆液突破表土，漫铺地面，浪费极大；后注浆是在岩溶已被施工开挖揭露，特别是当发生涌水突泥之后所耗费注浆量极大。

2.5.2注浆技术

注浆堵水加固围岩的施工方法一般分洞内和地表。洞内包括断裂岩溶富水带施工注浆和岩溶软塑状充填淤泥高压劈裂注浆，地表一般为深孔充填注浆。

①断裂岩溶富水带施工注浆

浆液扩散半径：据堵水加固范围确定，遇大裂隙时适当调整。

注浆压力：P=(0.02～0.05)HK(MPa)，按此公式初算得出所需的压力值，然后按照注浆时的实际情况调整。

注浆量计算:Q=πR2Hnβ(m3)

注浆材料及配合比：注浆材料常用水泥、水玻璃双液浆，配合比根据现场试验选定。

注浆方式：采用前进式多次钻注法，即逐段反复加深钻孔注浆，直至设计长度。

注浆结束标准：一个区段由多孔组成，结束标准不以单孔控制，而以设计的区段控制。当最后一个孔的一次注浆压力达到设计值，并且该区段注浆总量接近设计量时，即可结束注浆。

②岩溶软塑状充填淤泥高压劈裂注浆加固

劈裂注浆起始压力值的确定：P0≥2rH+St。因此，只要施加稍大于两倍于上覆盖岩土重的压力，就可使软塑粘泥劈裂。

劈裂注浆最终压力值的确定：按照岩溶软塑状充填泥在隧道洞身部位产生的地压力值的3.5倍确定。

注浆量估算：按确定的注浆加固范围进行估算Q=V·n·a·(1+β)。

注浆材料、配合比和胶凝时间选择：注浆材料以水泥、水玻璃为主，适当掺入一些化学外加剂（速凝剂、缓凝剂）。配合比根据胶凝时间现场试验选定。胶凝时间，根据注浆情况调节，一般控制在3min～5min内。

注浆方式：采用封闭分段前进式注浆。每次钻注长度按5m～10m依次递增。

注浆结束标准：注浆压力达到设计终压值时，稳定20min～30min，即可结束注浆。

③地表深孔充填注浆加固堵漏

注浆压力：工作压力P=(1.2～l.5)Hr／10(MPa)；

最终压力P=(2～3)Hr／10(MPa)。

注浆量：每一个注浆孔注入量Q=λπR2Hnβ／m。

注浆材料、配合比及凝胶时间：注浆材料主要采用水泥、水玻璃双液浆，参入适量外加剂。配合比根据凝胶时间现场试验选定。胶凝时间一般为3min～5min。

注浆方式：采用分段式注浆，将需要注入充填加固层内的浆液分次钻注。为防止注浆孔孔壁坍塌和浆液注入时在地层中上串流失，在注浆层顶面以上每个钻孔用钢套管护壁，采取注浆孔孔口封闭止浆，当洞内出现串浆时，主要采取逐渐加大双液浆玻璃波美度。

注浆结束标准：在正常情况下，注浆压力由小逐渐增大，注浆量由大到小，当注浆压力达设计终压时，稳定20min～30min即可结束注浆。

3岩溶隧道放水施工措施

3.1岩溶隧道支护

在裂缝发育的岩溶地段或大型充填式溶洞隧道施工中，除采用预注浆堵水加固外，还可采用管棚、小导管注浆、超前锚杆、钢架支撑、挂钢筋网、喷射混凝土强支护措施。

3.2岩溶地段开挖

岩溶地段开挖分岩溶裂隙和溶洞充填物的开挖，其围岩条件应为软弱破碎，开挖方法应与软弱围岩隧道开挖相似。开挖遵循“预加固、短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、衬砌紧跟”的原则。

开挖爆破时，严格控制药量，采用微振动控制厚破技术措施，降低对充填物的干扰，并施作临时钢架、临时仰拱等支护设施，及时封闭成环。

3.3岩溶地段衬砌施工

隧道岩溶地段衬砌均应有防排水措施。防排水应坚持以排为主或以堵为主的原则。衬砌结构宜采用封闭式或半封闭式的复合式衬砌。隧道防治水的效果与地质情况、施工经验、技术措施、施工条件及防水材料性能等密切相关。衬砌采用防水混凝土，在地下水丰富地段施设防水层。

①结构自防水。防水混凝土从自身材料、配合比和施工工艺上进行控制，按P8防水等级掺入一定量的UEA膨胀剂，掺量通过配比实验确定。防水混凝土施工的关键是如何保证其密实度，以满足抗渗要求。混凝土集中拌制，混凝土输送泵输送，液压衬砌台车连续灌注一次成型。

②混凝土施工缝是衬砌结构防水的薄弱环节，尽量少留施工缝。施工缝防止，有两种方法，一种是改变施工缝的形式，在接缝处利用混凝土衬砌自身的特殊构造进行防水；另一种是安设止水带。

③防水板的铺设。采用无钉铺设防水板工艺。防水板采用无钉热熔铺设法，即用“热熔”方法将防水板粘贴在塑料垫衬的圆垫片上，从而使防水板无机械损伤。

4结语

通过对岩溶隧道地下水的防治分析计算和处理，进一步阐明了岩溶隧道地下水的防治与施工措施，为同类工程的防水施工提供了较为方便实用的技术借鉴依据。

参考文献：

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