岩溶地区隧道涌水控制技术初探

贺俊付

中铁十七局集团第一工程有限公司 山东青岛 266555

隧道涌水是隧道施工中，围岩含水层的地下水在水头压力和其他压力综合作用下，克服了隔水层、断层以及裂隙等阻力，以突然方式从隧道洞室周边涌入坑道内的工程地质现象，隧道涌水中常携带大量泥沙及卵石层，隧道涌水是岩溶地区常见的地质灾害[1]。岩溶隧道的涌水主要与地下岩溶管道及岩溶水发育程度密切相关，还突出表现为受地层岩性、地质构造和地貌的控制，背斜轴部岩溶发育，两翼深切沟谷内由可溶岩与非可溶岩的接触带有岩溶管道水的露头及暗河出口，溶洞、地下暗河、岩溶大泉发育。地质勘查要充分分析水文地质条件，采用多种方法准确预测隧道涌水量，线路选线应避开岩溶水富集地带，可尽量拔高线路标高，隧道纵坡设计呈人字坡。

1 隧道涌水类型划分

岩溶地带根据区域地质水位和隧道的高程关系分为两种情况，一是隧道处于地下水季节变化带以上；二是隧道处于地下水季节变化带及以下。

第一种情况对区域地下水环境的影响较小，设计、施工中对隧道围岩出水按常规山岭隧道“以排为主、排堵结合”的原则处理即可，在此不再赘述；第二种情况，岩溶隧道的开挖会造成区域水势的改变，地下水向隧道排水中心汇集，隧道作为地下排水廊道构成地下水系统新的势汇，从而造成上游水量的增大、下游水量的减少甚至断流，从而有可能对区域居民生产、生活造成不利影响。本文重点阐述对第二种隧道出水情况的认识及处置建议。

结合工程地点的具体情况岩溶隧道涌水对区域地下水环境的影响又分为以下五种情况：

情况一，区域上游来水量增大，上游用水满足需要；

情况二，区域上游来水量增大，导致上游用水量不足；

情况三，区域下游补给水量减小，下游用水满足需要；

情况四，区域下游补给水量减小，导致下游用水量不足；

情况五，区域上下游用水都有影响。

以上5 种情况对应的涌水处置技术将在本文第3 节展开讨论。需要注意的是，情况一、三中隧道涌水对上下游影响均较小，可作为一种情况讨论；情况三、四分别重点讨论；情况五可以视为情况三、四叠加。

2 隧道涌水渗漏处治与预防

2.1 采用超前探孔进行排水降压

当隧道掌子面的前方存在大量压力较高的水体时，采用排水降压方法能起到良好作用与效果。通过超前钻孔，除了能将其作为泄水孔实现排水，还能降低掌子面受到的实际动水压力。另外，还能对掌子面前方实际情况进行探测，避免对安全岩墙造成破坏。在本次超前钻探过程中，利用水平方向作业的地质钻机，于隧道掌子面的涌水渗漏点周围设置两个探孔，各孔钻进长度按25m 控制，探测时，钻进速率应保持一致，避免空钻，钻孔时排出的水应清澈，以此排除突泥等实际问题[2]。

2.2 注浆加固

对隧道涌水渗漏进行处治时，应严格遵循做好疏导和排堵结合基本原则，注浆是对围岩进行加固和对岩溶通道进行封堵的有效措施，采用注浆的方法能有效提高围岩整体强度与抗渗能力，将岩溶裂隙完全填满，阻止地下水不断渗流，同时保证围岩整体自稳能力，避免塌方等事故的发生。

2.3 防排水系统设计

抗水压防水支护结构的防排水系统由注浆止水加固圈、初支与二衬间全断面防水层、抗水压防水二衬、环向盲管及施工缝止水带等组成。针对隧道涌水段进行水泥-水玻璃双液浆注浆处理后，形成注浆加固圈，有效填充岩溶裂隙，阻隔岩溶水，这是第一道防水系统。随后，在初支与二衬之间全环布设防水层，由无纺布和防水板作为主要防水层材料，防止岩溶水渗入隧道结构体系中，这是第二道防水系统。在环向和纵向施工缝处设置背贴式止水带，以保证防水层密闭性。采用C30 钢筋混凝土二衬防水砼，这是第三道防水系统。最后，沿纵向间距2m 设置环向盲管及横向排水管，将少量渗水引导至排水沟，限量排出隧道。

2.4 溶洞回填处理

隧道地质勘查揭露的溶洞处在拱顶上部，对此，先清除其中的碎石土与充填物，然后于溶洞壁设置药卷锚杆，长度应达到3m 以上，按120cm 的间距布置，并深入到基岩层中至少1m。将隧道初支好后，经预留孔洞不断向溶洞中泵送混凝土来回填。针对边墙上的溶洞，可直接使用干砌片石进行回填，然后使用浆砌片石来封堵，并在必要的情况下，布置排水管和排水沟连接。对于处在隧道仰拱处的溶洞，应在将其内部杂质清除后使用强度等级为C15 的片石进行回填处理。

勘察中对岩溶隧道建议采用封闭洼地法计算预测隧道涌水量，施工中隧道涌水要经过较长时间涌水量观测，建议采用封闭洼地、暗河井泉补给等多种方法预测隧道涌水量，综合对比分析后确定推荐隧道涌水量。隧道工程岩溶水采取截流、引排、疏导等措施，泄水洞与正洞出水点应设置好集水廊道，通过对地下水进行充分引排，泄水降压，确保隧道衬砌结构及长期运营的安全[3]。

3 结语

岩溶地区隧道涌水灾害长期严重威胁隧道安全施工。因地下水分布的复杂性以及探测手段局限性，决定了设计、施工的不可预见性。在设计阶段进行精细勘察论证，对大的出水区域定位及制定出相应的技术处置措施；在施工阶段利用综合探测手段对前方水文情况进行验证和预测。分析评估隧道涌水对区域地下水环境的影响，从而制定出较为合理的防排水处置方案。精心设计、边探边掘、设计施工有效结合、慎重选择设计施工方案、优秀的设计、施工队伍是有效控制岩溶隧道出水的关键[4]。