隧道岩溶富水处治浅谈

隧道岩溶富水处治浅谈

周文强

重庆市渝北区公路管理处重庆市401127

摘要：在隧道施工过程中，岩溶富水会对隧道施工质量造成较大的影响。如果不对隧道岩溶富水进行有效的处治，那么不但隧道施工进度无法保证，隧道的施工难度也会增加。本文结合隧道施工实际，深入探讨隧道岩溶富水处治的方法，为隧道岩溶富水的处治提供方法指导，解决隧道施工中岩溶富水问题。

关键词：隧道；岩溶；富水治理

一、工程概况

1、工程简介

庙埂隧道横洞位于云南省镇雄县以勒镇大山村附近，隧区属构造剥蚀低中山地貌，地形连绵起伏，沟壑纵横，隧区绝对高程为1420～1775m，相对高差50～300m。庙埂隧道横洞工区承担D3K324+072～D3K325+340段正洞施工1268m。隧道内纵坡为16‰的单面上坡。

庙埂隧道横洞Ⅱ级围岩长度487米，所占比例为38.4%；Ⅲ级围岩长度230m，所占比例为18.1%；Ⅳ围岩长度为211m，所占比例为16.6%；Ⅴ围岩长度为340m，所占比例为26.8%。隧道正洞围岩级别情况见表1。

庙埂隧道的不良地质主要为岩溶、高瓦斯。隧道主要存在的风险有塌方掉块、涌水涌泥和瓦斯突发。

2、地形地貌及岩溶情况

（1）地形地貌

庙埂隧道横洞位于云南省镇雄县以勒镇大山村附近。隧区属构造剥蚀低中山地貌，地形连绵起伏，沟壑纵横，隧区绝对高程为1420～1775m，相对高差50～300m，自然斜坡22°～55°。地貌受构造及岩性控制，灰岩分布地带常形成溶蚀丘包、陡崖、沟槽、平坝等岩溶地貌。碎屑岩层薄，多形成小槽沟、缓坡地形、局部有陡坡、陡崖。出口处位于沟谷内斜坡地带，为旱地及灌木。隧区洞身段多位旱地、灌木及少量林地，植被发育。

（2）岩溶情况

本隧穿越寒武系、奥陶系、三叠系、二叠系地层，为岩溶强烈发育地段，地质概况情况为D3K324+072～D3K324+888段洞身下伏基岩为二叠系栖霞组、茅口组厚层至巨厚层灰岩。地表多见岩溶洼地及落水洞，岩溶强烈发育，地下水以岩溶裂隙水、管道水为主，富水性、透水性强，其中D3K324+072～D3K324+888位于垂直渗流带中。DK324+500～DK324+888段，轨底标高以下40m可能存在以勒暗河大型岩溶通道，推测暗河直径约35m，特别是在可溶岩和非可溶岩接触带。D3K323+192～D3K324+888段隧道推荐最大涌水量为43200m3/d。

本段岩溶强烈发育，地表顺岩层走向密集发育岩溶漏斗、落水洞、洼地及溶洞，可溶岩及非可溶岩界限发育暗河系统。勘探钻孔普遍揭露有溶洞发育，溶洞洞径2～5m不等，溶洞大多填充少量灰岩质碎石、角砾。

二、隧道岩溶富水处治，可以采取径向注浆的方法

如隧道周边存在大面积湿渍或渗漏水现象，则应采取径向注浆进行封堵。注浆加固范围一般为隧道开挖轮廓线外（0.5～1.0）D，D为隧道直径。

1、钻孔及安设注浆管

根据岩性、岩层走向、倾向、节理、溶隙位置初步判断来水方向，合理布置钻孔。

如果隧道处于岩溶富水区块，那么隧道周边的土壤中会存有大量的积水。要想有效的排出积水，就要在隧道周围选定地点进行钻孔，向富水区块内注入泥浆，通过泥浆的注入将岩溶区域的积水挤压排出底层，达到巩固地层的目的。

2、安设注浆管并设置止浆墙

注浆管采用φ32mm钢管，根据钻孔出水部位，在钢管前端2.0～3.0m的范围内钻花孔，花孔直径应不小于8mm，间距为10～15cm。

在积水排出过程中，除了要进行钻孔和注浆之外，还要合力设置注浆管的位置，形成止浆墙。保证注浆管在注入泥浆过程中，能够在富水区指定位置注浆，避免泥浆浆渗透到其他区域，给其他施工部位造成不利影响。

3、注浆材料和配合比

为了保证注浆材料在地层中达到设计的扩散距离，并且固结体具有较高的后期强度和耐久性，注浆材料应选用超细水泥浆和普通水泥浆。

为了提高注浆效果，在注浆之前应对注浆材料进行合理选择。不但要根据注浆材料的特点选择注浆材料种类，同时还要考虑到注浆的配合比，保证注入的水泥浆能够达到固化和支撑的作用。因此，控制好配合比是关系到注浆效果的关键。

4、机械设备和注浆参数

注浆机械可选用中低压力的双液泵、单液泵、砂浆泵和化学注浆泵，其泵压应大于2.0MPa。

在注浆过程中，考虑到注浆的实际难度和施工质量要求，应保证所选择的注浆设备在性能上满足施工要求，同时还要求注浆设备的运行参数能够满足施工需要。只有做好这两项调节，才能保证注浆过程在整体质量上达标。

5、注浆结束标准

①单孔注浆结束标准

以注浆量和注浆压力作为控制标准，根据经验，注浆终压应控制在1.0MPa左右；单孔进浆量应小于10L/min。

在注浆过程中，考虑到注浆关系到岩溶富水的处治效果，需要掌握注浆的时间，既要保证注浆量达标，同时也要避免注浆量过多造成岩层固化。所以，在注浆时间的确定上面，我们应根据注浆的实际需要和岩层的特点确定注浆时间。

②检查孔控制标准

检查孔涌水量一般地段应小于0.2L/（m/min），严重破碎地段应小于0.4L/（m/min），涌水压力应小于0.2MPa。如进行压水试验，在1.0MPa下，进水量应小于0.02L/（min/m2）。（全段控制标准任何一处的小股出水应为清水，水量应小于2.0m3/h，且水压应小于0.2MPa。

按照注浆工序的实际需要，应保证检查孔的尺寸在允许范围之内。使检查孔既要满足检查要求，同时也要符合质量标准要求，最重要的是避免检查孔涌水影响注浆效果。所以，把握检查孔的控制标准是十分重要的。

三、隧道岩溶富水处治，可以采取局部注浆的方法

如岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象，出水比较清澈，受大气降雨影响不大，其处理方法有直接封堵法和间接封堵法。

1、直接封堵法

对于涌水压力P<0.5MPa的股状出水点，如来水方向可以确定，可采用直接封堵法进行处理。

在封堵过程中，直接封堵法往往可以快速的对涌水点进行封堵，封堵效果明显。考虑到岩层富水区的实际特点和涌水点的涌出方向及涌水压力，采取直接封堵法往往能够实现涌水点的有效堵塞，对提高封堵效果具有重要意义。

2、间接封堵法

对于涌水压力0.5MPa<P<1.0MPa的股状出水点，或来水方向不能明确判断的出水部位，可采用间接封堵法进行处理。

在有些出水部位，由于不具备直接封堵的条件，并且在实际封堵过程中由于涌水压力过大，直接封堵效果不理想。对于这部分涌水部位可以采取间接封堵的方式，控制封堵力度和封堵材料，根据封堵部位的压力进行分阶段处理。

四、隧道岩溶富水处治，可以采取溶管水的处理方式

为了不改变地下水的流动规律，溶管水的处理应首先选择连通方案。通过多种地质手段，探明隧道周围溶管的发育方向，对于流动路径比较明确的溶管水，如确系隧道将溶管截断。

采用疏导方法的优点：第一，可以避免因采用各种封堵方法引起工程造价成倍增加和工期延误；第二，可以防止隧道周围水压力升高，使结构产生附加应力。

五、隧道岩溶富水处治，应做好溶洞的处理

1、全断面注浆封堵方法

如果溶洞规模较大，内部填充了大量的泥砂，且含有丰富的地下水，一旦揭穿，可能发生大规模的突水、突泥，则应采取全断面预注浆加固的方法。

2、置换注浆方法

如工作面为含水的粉细砂或致密的粘土、砂粘土，采用渗透注浆、挤密注浆、劈裂注浆都十分困难时，可采用置换注浆法。

3、填充封闭

如隧道拱部、边墙或底部存在小型干溶洞或空腔，内部几乎无充填物、无水，可采用砂石料、浆砌片石、干砌片石、水泥砂浆、泥浆等粗细骨料全部充填。

4、基底处理

如隧道底部为松散或软塑状的粘土或砂粘土沉积物，为了防止列车运行过程中结构产生固结沉降，应加强对基底的处理，隧道底部的处理可采用注浆加固、换填、桩基等方法。

六、隧道岩溶富水处治，应做好暗河的处理

1、涵、管跨越

如隧道底部存在小体积的溶洞空腔或暗河，且宽度和深度都较小，可在隧道底部设置暗涵、管跨越；如顶部存在溶洞空腔，有水流过，则应在顶部设置暗管跨越或将水引入隧道底部跨越。

2、桥梁跨越

如隧道底部存在大体积的溶洞空腔，且宽度和高度都较大，可采用桥梁跨越。但施做墩、台时，一定要探明河底的地质情况，合理选取桩的受力形式，确保基础具有足够的承载能力。

七、结论

通过本文的分析可知，在隧道岩溶富水区的处治过程中，我们不但要认真分析岩溶富水区的特点，同时还要根据岩溶富水区的实际情况采取钻孔、注浆等方式，并做好溶洞等附属地区的处治，保证隧道岩溶富水区处治能够达到质量要求，为隧道施工奠定良好的基础，满足隧道施工要求。

参考文献

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