于成博

1 工程概況

施家梁隧道位于重慶市北碚區(qū)境內(nèi)，為三線大跨隧道。隧道左線長4 303 m(LK 43+107～LK47+410)，右線長4 267.5 m (K43+103～K 47+370.5)，屬特長隧道，且為全線控制性工程。公路設(shè)計等級為高速公路(六車道)，設(shè)計荷載為公路—Ⅰ級，計算行車速度:100 km/h;路基寬度:分離式16.75m，整體式33.5m;隧道建筑限界:寬14.5m，高5.0m。隧址區(qū)巖溶水主要賦存于三疊系中統(tǒng)雷口坡組、下統(tǒng)嘉陵江組合飛仙關(guān)組，以嘉陵江組為主要含水巖組，多形成帶狀的溶蝕槽谷，巖溶較發(fā)育，巖溶水較為豐富。隧道豐水期涌水量推薦為 12 000m3/d。

2 溶洞概況

原設(shè)計隧道洞身K44+050～K44+100段穿越地層為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2L)及三疊系下統(tǒng)嘉陵江組四段(T1J4)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾鹽溶角礫巖及灰?guī)r，灰?guī)r為微晶結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造。巖層產(chǎn)狀為 134°∠43°，主要發(fā)育兩組構(gòu)造裂隙，其產(chǎn)狀為:①232°∠68°，②315°∠47°，呈閉合～微張狀，局部泥質(zhì)充填。地下水較貧乏?；?guī)r單軸飽和抗壓強度Rc=31MPa，完整性系數(shù)Kv=0.66，K1=0.2，K2=0.2，[BQ]=308。2007年2月10日，隧道右線上斷面開挖至K 44+063，圍巖為灰?guī)r夾泥巖，隧道左側(cè)出現(xiàn)一較大溶洞，溶洞沿隧道前進方向長7 m，高7m，深6m，自隧道底部傾斜向上。上部逐漸變?yōu)橹睆?0.8m的小溶洞向隧道頂部延伸，高度不可測，下部逐漸變?yōu)橹睆綖?1m的小溶洞向隧道左線方向傾斜向下，深度不可測，溶洞內(nèi)無水，但有水流痕跡。延伸至K44+070處溶洞消失(見圖1)。開挖至K44+090，隧道右側(cè)拱腰處又出現(xiàn)一個溶洞，直徑 1m，溶洞沿隧道頂部傾斜向上，高度不可測。溶洞內(nèi)無水也無流水痕跡(見圖 2)。

當(dāng)時K44+063～K44+070處溶洞處理方案為:1)溶洞內(nèi)虛渣清除干凈，留足 1m的保證溶洞內(nèi)水流暢通;2)對溶腔壁進行錨桿加固，防止溶腔壁垮塌堵塞排水通道;3)加強隧道的襯砌支護，由原設(shè)計的初期支護為鋼格柵拱架調(diào)整為 18工字鋼拱架，50 cm鋼筋混凝土襯砌調(diào)整為60 cm的鋼筋混凝土;4)為防止雨季上部溶洞水流壓力影響隧道安全，采用C20混凝土做 1m厚的護拱做保護。

K 44+090處溶洞無水也無水流痕跡，故只在隧道初期支護時埋設(shè)了 5根φ116的波紋管，以用做排水措施。在K 44+063處襯砌左上部和K 44+090處襯砌右上部及右下部各預(yù)留出一個觀察孔，以便觀察溶洞后期的涌水量。

3 溶洞突水情況

至 2007年 6月上旬，重慶市降雨比較少，溶洞內(nèi)水量較小。2007年 7月，重慶市連降暴雨，K44+063～K 44+090襯砌施工縫處開始出現(xiàn)大量滲水，且水壓非常大。經(jīng)分析，原因是K 44+090溶洞處有大量涌水，由于開口較小，涌水不能及時流出，在隧道頂部形成大面積的承壓水，隧道襯砌無法承受巨大水壓力，造成大量涌水從K 44+090附近襯砌施工縫中流出。為緩解襯砌壓力在此處鉆孔引水，開孔后在溶洞處出現(xiàn)射程在 14m的股狀壓力水，最終拆除K 44+090處2 m的二次襯砌，經(jīng)觀察及檢測后測得此溶洞在暴雨后涌水峰值達到 8 700m3/h(208 800m3/d)，已完全超過地勘預(yù)測的涌水量，也遠(yuǎn)超過原設(shè)計排水系統(tǒng)的過水能力(60 770m3/d)。由前期溶洞揭露出的干枯情況以及后期涌水觀測記錄，可以推斷出此溶洞涌水屬于季節(jié)性溶洞涌水。

4 溶洞排水處理

由于原設(shè)計洞內(nèi)排水系統(tǒng)的最大排水能力為60 770m3/d，無法滿足 208 800m3/d最大用水量的要求，所以必須改造原有的洞內(nèi)排水系統(tǒng)或另外新建一個泄水洞來滿足最大涌水量。新建泄水洞能徹底的解決涌水問題，但泄水洞進口地段處于坡積層中，主洞施工時曾產(chǎn)生輕微表層滑動，泄水洞施工存在安全風(fēng)險。且K 44+090溶洞位置距離隧道進口 K 43+103直線距離就有近1 000m，泄水洞斷面又小，獨頭掘進施工困難，工期長，投資較大。

改造洞內(nèi)排水系統(tǒng)即將隧道截斷的原有的巖溶管道，通過修建仰拱下橫向暗溝和改造加寬原有的縱向φ50 cm的中心排水管連接起來，將K44+090涌水點巖溶水引至K44+063溶洞，再通過K 44+063溶洞底部約 1m的巖溶管道將水引入既有的巖溶排水系統(tǒng)。橫向暗溝采用1.4m×1m(1.75%流水坡)斷面尺寸，其最大的排水能力為47 000m3/d，縱向排水溝改造為1.4m×1.4m的排水溝，滿足百年一遇的最大涌水量 21 000m3/d的要求。此方案施工難度小，投資小，工期較短，故選為溶洞處理的實施性方案。溶洞排水平面布置圖見圖 3。

引入溶洞的施工難度主要是要保持K 44+063處溶洞管道的通暢。為對溶腔壁進行加固和加寬溶洞內(nèi)的過水?dāng)嗝?，拆除了K 44+063和 K44+090處襯砌各 2m和 3m。拆除二次襯砌前，先鑿槽嵌入托梁，同時注意不破壞兩側(cè)防水層，在恢復(fù)襯砌時，將兩側(cè)的防水層連接好。托梁與二次襯砌處設(shè)置橡膠止水帶。溶腔壁加固采用長2.5m的φ22砂漿錨桿，呈梅花形布置，間距為1.0m×1.0m。拆除原有中心排水管后，為減小對原隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響，在擴挖和仰拱填充拆除時采用靜態(tài)破碎劑處理。排水暗溝立模后，原C15片石混凝土填充回填采用 C20混凝土。暗溝蓋板采用1.4m×1m的C25混凝土蓋板。恢復(fù)二次襯砌時，在既有的未拆除襯砌中插入長1m的φ22鋼筋，間距25 cm，雙層布置。插入未拆除襯砌50 cm，預(yù)留50 cm的鋼筋，保證新老襯砌混凝土的緊密連接。在 K 44+090巖溶水出水點設(shè)置一個排水廊道，同時為緩解巖溶水下泄時的巨大沖力，在排水廊道頂部設(shè)置一預(yù)留 4個過水孔的頂板，每個過水孔的直徑為 60 cm。同時分別在K 44+063和K 44+090處襯砌設(shè)置一檢修洞門，以便后期對溶洞水進行觀測。

5 結(jié)語

對巖溶水的處理通常原則是以“排”為主，截、堵、排、防相結(jié)合的綜合處理措施?！敖亍笔侵附財嘣械叵滤ǖ溃淖咂渌ǖ?“堵”是封死相交的地下水通道;“排”是特指引入隧洞，通過排水溝排走;“防”是指防止地下水進入隧道即可。

在隧道溶洞段襯砌施工過后溶洞才出現(xiàn)的大量巖溶水，本文認(rèn)為巖溶水的處理應(yīng)該是以“通”為主要，即是盡量保持原有過水通道，讓巖溶水通過自然的、原有的巖溶管道排出。這樣既可以保證巖溶水能全部排走，不會形成承壓水，造成新的突水點，在施工上難度也不大，對原有的隧道結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生很大的影響，工程投資也不會很大。

[1] 羅 瓊.巖溶隧道施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2004，24(5):57-61.

[2] JTJ 042-94，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 孫海洲.富水黃土隧道施工技術(shù)[J].山西建筑，2010，36 (11):338-339.