某高铁隧道防灾救援通道排水方案研究

傅军 迟学新

（中铁二院工程集团有限责任公司 四川成都 610031）

0 引言

中国喀斯特地貌分布广、面积大，主要分布在碳酸盐岩出露地区，面积约91～130万km2。其中以广西、贵州和云南东部所占的面积最大，是世界上最大的喀斯特区之一。贵州地区的溶沟、峰林、溶蚀洼地、落水洞等是发育在以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩上的地貌，地下形态主要表现为溶洞。

随着我国高铁建设的飞速发展，隧道占线路长度的比例越来越大，穿越岩溶地区的隧道由于受勘察手段的限制，当地质勘察不准确遇到岩溶管道水时，通常采用引排的方式处理，以确保隧道结构及运营安全，当水量过大时，又可能导致既有结构排水能力不足的问题，本次介绍的为某高铁隧道防灾救援通道排水方案研究。

1 工程概况

某高铁隧道位于贵州省关岭～普安区间，双线隧道，设计时速350km/h，左右线线间距为5.0m，全长接近12km，全隧设计为人字坡，是本线重点控制性隧道。

本隧为可溶岩隧道，可溶岩段占隧道总长的73.5%。并穿越7处断层，地质条件极复杂。本隧共设置两座横洞及一座贯通平导，贯通平导设置于线路左线右侧35m处。平导内净空尺寸为5.6m（宽）×6.0m（高），平导坑底面较正洞轨面低约1.8m。预测隧道正常涌水量为91200m3/d，最大涌水量为177000m3/d。

本隧于2010年底开工建设，原设计、施工均未考虑其辅助坑道作为防灾救援疏散工程使用，2012年原铁道部发布《铁路隧道防灾救援疏散工程设计规范》后，设计单位研究编报了该隧道防灾救援疏散工程方案，2014年中国铁路总公司批复利用本隧道平导作为防灾救援疏散通道，根据批复意见，该隧道利用贯通平导作为防灾救援通道。故该平导需作为防灾救援及运营排水功能使用。

2 现场情况

全隧以可溶岩地层为主，地表洼地、落水洞较发育，大气降雨多沿坡面汇入洼地及落水洞注入地下岩溶管道排泄，勘察期间对该隧进行了水文地质专题评价工作，根据专题评价结论，隧道进出口段主要位于岩溶水垂直循环带，洞身位于水平径流带或季节交替带，地下水流向从线路右侧流向左侧，向左侧北盘江及支流罗秧河排泄。隧道开挖揭示可溶岩局部隐伏岩溶较发育，主要为溶洞、岩溶裂隙、岩溶管道及溶蚀破碎带，地下岩溶水发育，正洞出水段落共15处，主要出水点共6处，多为岩溶裂隙水及岩溶管道水，6处经水文观测，各出水点平时水量相对较小，存在雨季水量暴增的隐患，且瞬间水量及水压较大，水质浑浊。估算全隧最大涌水量Q=154×104m3/d，其排泄不畅易在暴雨季节直接威胁高铁今后的运营安全。为保证隧道结构及运营期间安全，有必要设置泄水洞排泄。

为满足运营期间地下水能得到有效排泄，发挥泄水降压作用，保证隧道运营安全，隧道共增设4座泄水洞，增设集水廊道14处，将地下水引排至平导内排走。其中约147×104m3/d通过平导进口工区引排至洞外。

隧道穿越的可溶岩地层主要为三迭系中统杨柳井组（T2y）、三叠系中统关岭二段（T2g2）、三叠系下统永宁镇组第三、四段（T1yn3+4）、永宁镇组一段（T1yn1），属于岩溶中等至强烈发育地层。据野外调查，地表岩溶形态主要为岩溶洼地、落水斗、溶沟、溶槽、石芽、溶洞、溶蚀裂隙。

平导进口段在开挖期间，曾多处发生突涌泥、坍塌、变形、地表塌陷等问题，为确保施工安全，平导开挖期间其底部铺设了钢板、钢架横撑等强化支护措施。

平导洞口段排水坡度为7.5‰，按照最大涌水量计算，在洞口平缓段水深高出地面约70cm，且对平导底板及边墙冲刷严重。按照《铁路隧道防灾救援工程设计规范》要求“疏散救援土建工程设施应按永久工程进行结构及防排水设计。用于疏散的通道，其地面应平整、稳固，无积水”，故不满足防灾救援相关要求，需对地下水引排进行相应处理。

3 处理方案

由于施工期间多处揭示管道水，导致引入平导内的地下水暴增，经过长期对既有平导衬砌结构的冲刷，已造成了严重的安全隐患，加上作为防灾救援通道功能的相关要求，需要对地下水进行归槽引排，为此，在建设单位组织下，设计单位结合现场实际情况分别研究了加深侧沟、明沟、双层立交排水方案，具体分述如下：

加深侧沟方案：本方案最大处需要设置2m（宽）×1.8m（高）排水槽方可满足排水要求，其开挖宽度达2.8m，开挖深度达2.2m，由于平导进口段开挖期间揭示地质条件极差，加之在部分段落平导底部铺设钢板、钢架横撑等，若要拆换，施工难度及施工安全风险都极高，并且工程投资较大，故排除了该方案。

图1 加深侧沟方案

明沟方案：采用明沟方案可减低施工风险，节约工程投资，由于平导宽5.6m，若设置排水槽后，防灾救援通道剩余宽度约2.8m，严重影响防灾救援，较大型特殊车辆基本无法通行。平导也作为运营排水通道，所有横通道均设置水管将正洞地下引至平导，由于平导与正洞高差为1.8m，当最大水量工况发生时，平导内地下水存在倒灌至正洞的可能，危及运营安全，故排除了明沟方案。

图2 明沟方案

双层立交方案：通过设置双层结构进行排水，并增设盖板，下层为排水通道，上层为防灾救援通道使用，底板及沟槽身采用混凝土浇筑，以防止冲刷，保护既有底板及平导边墙衬砌，排水槽内沿纵向设置2处隔墙，将其分成3个排水通道，为防止地下水集中至某一通道，超出其排水能力，于两隔墙底部沿墙身纵向间隔2m设置横向过水孔，使三通道可以均匀排水，过水孔尺寸为20×20cm。通过双层立交方案，即解决了排水要求，又满足了防灾救援功能需要，并降低了施工风险，如图3所示。

图3 双层立交方案

为满足运营排水及防灾救援通道使用功能要求，结合施工安全性、难度、投资及现场实际情况，结合参建各方的意见，经过综合比较，最终共同确定采用双层立交方案。

4 结语

本次介绍的是兼顾施工风险、施工难度、施工效果的一种特定工况下地下水处理思路，在以后运用过程中，充分结合各自项目特点，合理选择处理方案。在当今建设飞速发展中，如何去利用物探、钻孔等综合勘察手段，在岩溶地区尽可能去避开岩溶管道、暗河、大型溶洞、水平循环带等不良地质，合理优化线路，在施工过程如何运用现有技术去降低施工风险等问题还需进一步研究。