[摘要]結合某軌道交通工程巖溶隧道施工中突泥、突水的工程實際，進行施工處理技術研究，首先及時提出巖溶臨時處理方案并有效實施; 然后針對巖溶隧道發生突水、突泥其治理過程一般十分復雜、漫長的特點，研究制訂綜合處理方案，提出并分析了 3 種處理方案，即封堵方案、引排方案、封排結合方案，通過技術、風險、投資估算和效果分析，確定封排結合方案最優，并制訂了合理可行的封排結合方案和具體措施，順利完成了施工，既降低了施工成本又縮短了施工工期。

　　[關鍵詞]隧道工程; 巖溶地區; 暗挖; 突水; 突泥; 施工技術

　　1 工程概況

　　某隧道全長 2. 4km，為左、右線分離式隧道，呈南北布置，北端出地面與區間路基相接，隧道下穿鹿沖關 森 林 公 園 后，南端接暗挖蠻坡車站，蠻 坡站—安云路站區間全長 1. 8km。隧道為單面下坡，埋深 9 ～ 45. 8m。穿越泥巖、砂巖、白云巖及灰巖地層，前半段隧道為Ⅳ，V 級圍巖，后半段隧道為Ⅲ，Ⅳ級圍巖，地下水主要為巖溶裂隙水，施工圖設計階段隧道涌水量預計為 3. 3 ～ 10L /min，洞長 10m，隧道采用全包防水模式。雅關隧道平面如圖 1 所示。

　　2 施工中發生溶洞涌水、突泥

　　隧道從蠻坡站豎井進洞施工，溶洞未揭穿前，地下水從地表龍灘口( 上升泉) 溢出經麻沖大溝排泄，龍灘口與隧道底高差約 35m。 2014 年 8 月 18 日，左隧施工至 ZDK19+200( 右線施工至 YDK19+233) 里程時，左隧揭穿溶洞出現涌水、突泥。同時，龍灘口上升泉斷流。右洞于 2014 年 10 月 29 日揭穿溶洞，從右隧底下溶洞通道出水。結合施工揭露溶洞情況、專項勘察成果，確定 ZDK19+200—YDK19+209 存在一橫穿左、右線隧道的巖溶通道，左洞出露溶洞位于隧道右側拱腰附近，發育方向為向隧道頂板左上方及向右隧方向; YDK19+209 出露巖溶溶腔包絡整個隧道，發育方向為右隧右上側至龍灘口出露及向左隧方向。雅關隧道蠻坡站端溶洞平面如圖 2 所示。

　　根據地質勘察資料及開挖揭示，該巖溶有以下幾個特點: ①溶洞水主要來源于地下巖溶管道水、大氣降雨下滲補給地層巖體的巖溶裂隙水及居民生活污水，地下水量較穩定。②原地下水經巖溶管道由下至上從地表龍灘口排出，且附近未見有其他排水通道; 隧道洞內遇溶洞前后圍巖較完整，未見有其他水體出露。③根據龍灘口與隧底高差，若維持巖溶水從地表排出，隧道承受的水頭高度約 35m。

　　3 巖溶臨時處理

　　1) 第 1 次 2014 年 8 月 18 日，雅關隧道左隧 ZDK19+200 發生涌水、涌泥后，參建各方第 1 次現場討論，決定采取先從豎井抽排水再清理涌泥措施。 2) 第 2 次 為保障工期，經多次現場會議討論后形成第 2 次臨時處理方案: ①對該巖溶進行專項勘察; ②左隧采用大管棚跨越溶洞，繼續向前施工，同時開挖斷面外擴，按巖溶處理多預留 50cm 空間考慮; ③溶洞及地下水的處理方案待通過施工開挖揭示的地質情況，結合巖溶專項勘察成果，查清巖溶發育規模、管道水流向與流量、管道路徑及與隧道的關系，再研究綜合治理措施; ④由于當時判斷 ZDK19+200 向右隧發育，要求右隧施工時從當時掌子面( YDK19+233) 開始，開挖斷面外擴，按巖溶處理多預留 50cm 空間考慮。 3) 第 3 次 2014 年 10 月 29 日，右隧開挖揭露溶洞規模及形態，2014 年 11 月 5 日，針對揭露的巖溶及地下水處理，業主組織各方現場開會討論形成方案: ①施作護拱保證安全，繼續向前施工; ②基于地質勘察判斷前方可能有更大溶洞，暫定開挖斷面外擴 50cm，保證二襯厚度 90cm，外側預留管道預埋空間做水路連通; ③地質勘察單位逐步完善巖溶相關資料; ④待隧道施工穿越巖溶異常帶后，結合施工揭露溶洞情況及巖溶專項勘察成果資料，綜合研究處治方案。從發生涌水、涌泥后，根據左、右隧溶洞位置至當前掌子面開挖揭示的巖溶及巖溶水發育情況，結合地質勘察資料，綜合分析判斷，左、右隧開挖揭露的巖溶管道及巖溶水具有水力聯系，且從左到右橫穿隧道后以上升泉形式從龍灘口排泄，而沿隧道縱向，隧道開挖未再揭露溶洞及巖溶水。

　　4 巖溶綜合處治方案比選

　　巖溶隧道發生突水、突泥后，其治理過程一般十分復雜、漫長，并且可能會有一個反復的過程。根據該溶洞及地下水特點，有 3 種處治方案: 封堵、引排、封排結合。

　　4. 1 封堵方案處治思路: 對施工揭露的溶洞進行回填，對地下水采用注漿封堵，同時施作抗水壓襯砌。封堵方案客觀上存在的問題: ①此處揭露巖溶水為地下水排泄通道，且處于排水末端，水量大，盲目封堵隱患很大，而且封堵困難，風險大; ②即便暫時堵水成功，那么勢必造成地下水位上升，同時，由于巖溶發育的不規律性，加之原來的地下水系被破壞，新的水頭高度難以確定，對隧道縱向影響段落的長度也難以確定，抗水壓襯砌施作長度、厚度也難以確定，盲目處理會導致潛伏在高壓水作用下的隧道邊墻、仰拱發生爆裂，危及行車安全。

　　4. 2 引排方案處治思路: 啟動施工圖中設計預案，設置泄水洞排水。詳細勘察報告顯示隧道水量較小，但考慮溶洞隧道工程風險，蠻安區間設計了 2 個泄水洞預案，泄水洞長 1. 5 ～ 2km; 擬當雅關隧道、蠻坡站—安云路站區間部分隧道施工期間涌水量過大難以進行封堵、不能按全封防水進行施工時，經論證后，必要時施作泄水洞。優點: 設置泄水洞引排該巖溶水一勞永逸、干凈徹底。缺點: 從目前雅關站—蠻坡站區間、蠻坡站— 安云路站區間施工情況看，除本溶洞有集中涌水外，其余地段未見有集中出水。如僅為解決該溶洞出水設置泄水洞，泄水洞長約2 000m，施工周期長、投資大。

　　4. 3 封排結合方案原地下水通過龍灘口，由溶洞管道形成上升泉從地表自然排出。其泉口至目前洞內出水點高差約 35m。若通過洞內封堵，使水路由地表龍灘口附近排出，其理論水頭高度也就是 35m。而且，根據現場施工情況，從溶洞涌水前后的區間段落開挖揭示圍巖完整，開挖及初支面都較干燥; 可初步判斷: 除 YDK19+209 處有巖溶和集中出水外，其前后圍巖都較完整，該巖溶地下水出路就在地表龍灘口處。處治思路: 溶洞前后段采取全封抗水壓襯砌，設置排水豎井，使地下水經排水豎井從地表龍灘口附近排出，基本不改變原地下水狀況。優點: 此方案投資相對于泄水洞方案較小，而且恢復原有水路，封排結合，隧道承受水壓可控，可實施性相對較強。方案比選如表 1 所示，比選結果為建議采用封排結合方案。

　　5 封排結合處理方案與措施

　　設置排水豎井、隧底壓水板及溶洞前后全封抗水壓襯砌，迫使地下水通過排水井從地表排除。抗水壓襯砌長度暫定為溶洞前、后各 20m，根據壓水試驗再進一步確定實施長度。

　　5. 1 設置豎井+橫通道排水系統取代原龍灘口排泄通道原龍灘口出水經地下溶洞通道而出。其出水溶洞通道為從隧頂至地面彎曲向地表延伸的巖溶管道，管道寬窄不一，路徑曲折，且偶有孤石。若利用原溶洞通道排水，排水能力不確定，且易受堵塞，不確定因素多。因此，擬于龍灘口出口處附近設置“豎井+橫通道”的方式替代原來的龍灘口排泄巖溶通道。使地下水沿該通道引入新修的麻沖大溝排出。豎井采用 ��2 000 圓形結構，井底低于隧道底板下 5m，豎井與右隧洞內揭露的溶洞之間采用橫通道連接，橫通道采用半圓拱+直邊墻，直邊墻高 2m，拱高 1m、寬 2m。

　　5. 2 溶洞段隧道進行水路連通，將左洞地下水引入右隧道排水通道根據施工期間揭露及地質勘察查明的溶洞管道分布、出水情況，在初期支護背后預埋多根 ��150 HDPE 排水管連通原溶洞管道至橫通道，通過此方式保證原先的水路連通，匯集地下水經過橫通道至豎井，于豎井底部安設水泵抽排，以降低地下水位，保證洞內無水作業。

　　5. 3 施作隧底壓水板右隧底巖溶管道沿隧道縱向寬 2 ～ 3m，橫向向左延伸至左隧右側，向右延伸至右隧右側，地下水集中于右隧底下涌出。擬于隧道底加設壓水板對地下水進行封閉，使地下水通過新施作的排水通道排出。壓水板置于隧底之下，厚 1m，左、右嵌入溶洞巖壁 2m，縱向長度暫按溶洞外各 3 ～ 5m。

　　施作壓水板時，通過排水通道、豎井進行臨時抽水，使地下水位降低至壓水板以下，以確保壓水板的施工質量; 同時，施作左隧溶洞段的初次抗水壓襯砌。待壓水板及左洞襯砌施工完畢并達到設計強度后，逐漸提高水頭最高達一半排水豎井高度，以觀察隧道底部及洞周出水情況，檢驗壓水效果，若壓水板封堵效果良好，則確定抗水壓襯砌的設計長度。繼續抽排水降低水位，再施作系統的抗水壓襯砌。使地下水由排水豎井自然排出后，接入蠻坡排水大溝排除。

　　5. 4 施作抗水壓襯砌 1) 施作左隧揭露巖溶段初次抗水壓襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 先施作初次抗水壓襯砌，長度暫定為溶洞前、后各 20m( 大里程端需換拱擴挖) ，強度達到要求后開始下一步施工。 2) 做第 1 次壓水試驗確定右隧初次抗水壓襯砌施作長度及壓水板效果 停止抽水，使地下水通過水路連通從壓水板外側匯集至橫通道及豎井，隨豎井水位上升直至從豎井溢出，觀察隧道洞內出水情況，確定右隧初次抗水壓襯砌長度，對于左隧出水段落，需補做初次抗水壓襯砌。 3) 施作右隧初次抗水壓襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 開啟抽水設備，集中抽排豎井內地下水，直至洞內地下水位降低至隧道底板以下，無滲漏水后，施作右隧初次抗水壓襯砌，同時補做左隧初次抗水壓襯砌。 4) 做第 2 次壓水試驗確定二次抗水壓襯砌施作長度 待初次抗水壓襯砌施作完成并達到強度后，再從豎井集中抽排地下水，再做 1 次抗水壓試驗，檢驗初次抗水壓襯砌效果并確定二次抗水壓襯砌長度。 5) 施作二次抗水壓襯砌( 50cm C40 鋼筋混凝土) 。

　　5. 5 施工其余段隧道二襯襯砌施工剩余至蠻坡站段隧道襯砌( 40cm C40 鋼筋混凝土) 。

　　5. 6 二襯達到強度后停止抽水使地下水通過豎井或原來的龍灘口排泄通道自然溢流。

　　5. 7 圍巖加固及防水層處理 1) 對溶洞前后抗水壓襯砌段圍巖進行注漿加固，形成一定厚度的止水段，避免地下水通過隧道周邊孔隙、巖溶裂隙往前后串通。加固深度暫定為 5m。 2) 采用丙烯酸鹽噴膜防水層替代原來的高分子防水卷材防水層，保障初支后防水效果，防止地下水前后串流; 抗水壓襯砌分 2 次施作，一、二次抗水壓襯砌間不鋪設防水層，且施工縫錯開。

　　水路連通和施作隧底壓水板如圖 3 所示。

　　通過采取以上措施工程得以安全順利實施，證明了措施的合理性。

　　6 結語

　　1) 巖溶隧道開挖建設過程中最常見的危害形式是突水、突泥，要根據不同的突水、突泥災害風險采取不同的應對措施，以達到降低風險、安全施工的目的。溶洞水處理應遵循“以疏為主、堵排結合、因地制宜、綜合治理”的原則。 2) 巖溶隧道發生突水、突泥后，其治理過程一般十分復雜、漫長，并且可能會有一個反復的過程。關鍵是需查明巖溶發育形態、地下水的補給路徑，分析、制定出有針對性的處理措施，達到安全、經濟的效果。 3) 雅關隧道蠻坡站端溶洞處理通過比選封堵、引排、封排結合 3 種方案，選取封排結合方案，該投資相對于泄水洞方案較少，而且恢復原有水路，封排結合，取得較好效果。

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　　《某暗挖巖溶隧道突水、突泥問題施工處理技術》來源：《施工技術》，作者：袁福銀 ，陳虹宇 ，吳賢國 ，陳發達，王騰飛 ，梅江兵 ，劉鵬程。