楊學定，呂 鋒

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550000)

喀斯特地貌為具有溶蝕力的水對可溶性巖石(大多為石灰?guī)r)進行溶蝕作用等所形成的地表和地下形態(tài)的總稱，又稱巖溶地貌。該地貌在我國有著廣泛的分布，如云南以及廣西等。其主體特征為溶洞以及天坑等地理現(xiàn)象。在喀斯特蘇地區(qū)，對于深埋隧洞的施工，存在一定的難度，其中需要對處理好地下水問題，以便保障施工的順利開展。

1 深埋隧洞的地下水處理的重要性

喀斯特地區(qū)深埋隧洞，最明顯的地質(zhì)災害包括高地應力、高地溫涌突水、針對存在的地質(zhì)災害問題，最需要重點解決的便是地下水問題。在正式施工中，會產(chǎn)生涌水問題，在之后的隧洞使用當中，會出現(xiàn)涌水以及漏水病害。隧洞圍巖滲涌水可使圍巖四周受力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的改變。由于隧洞的構(gòu)成，大部分為圍堰泥巖，所以隧洞存在一些不穩(wěn)定的因素，如圍巖強度的降低，拱腳基底承載力的下降等，提升了隧洞施工的難度，對施工進度造成了嚴重影響。此外，對生態(tài)環(huán)境也存在不良影響。如果對于地下水的處理不及時，會影響之后的使用，所以對于隧洞施工和安全使用的保障，需要處理好地下水[1]。

2 工程概況

貴州夾巖水利工程的工程建設任務是以供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電，并為區(qū)域扶貧開發(fā)及改善生態(tài)環(huán)境創(chuàng)造條件。工程設計灌溉面積為6.002萬hm2，總供水人口267萬人，多年平均發(fā)電量2.2億kW.h。夾巖水庫正常蓄水位1323m，死水位1305m，電站總裝機3 臺總?cè)萘?0MW?？偢汕自O計流量為34m3/s，畢大供水工程設計流量為6m3/s。工程為Ⅰ等工程，由水源工程、畢大供水工程、灌區(qū)骨干輸水工程等組成[2]。

本標段為北干渠6標段，起止樁號為48+201-63+784，總長度15.583km。包括的建筑物有：涼水井隧洞、對門寨暗渠及節(jié)制閘、余家寨隧洞、蔡家龍?zhí)栋登⒉碳引執(zhí)端矶?、高石坎暗渠、高石坎倒虹管、高石坎隧洞、史家槽明渠?/p>

本標段隧洞分布情況：涼水井隧洞洞長927m、余家寨隧洞洞長11340m、蔡家龍?zhí)端矶纯傞L595m、高石坎隧洞總長1971m。

3 喀斯特地區(qū)深埋隧洞的地下水處理技術(shù)分析

3.1 溶洞處理

1)隧洞底板無水溶洞：①溶洞沿洞軸線方向的實際寬度≥2m、其深度≤2m時，要將填充物進行清除，之后對洞渣回填夯實進行應用；②溶洞沿洞軸線方向的實際寬度≥2m、其深度≤2m時，要將填充物進行清除，之后對洞渣回填夯實進行應用。然后根據(jù)溶洞的實際長度，利用相應的計算，可使隧洞縱向配筋得到加強；③溶洞沿洞軸線方向深度≥2m時，要根據(jù)溶洞實際發(fā)育情況，對有針對性的處理方案進行應用。

2)隧洞底板有水溶洞：①溶洞沿洞軸線方向的實際寬度，如果沒有超過隧洞寬度、深度不超過2m時，預埋涵管要與已經(jīng)安裝的排水通道進行聯(lián)通；②溶洞沿洞軸線方向的實際寬度，如果大于隧洞寬度、其深度不超過2m時，對于鋼筋混凝土蓋板的設計，要對之前的排水通道進行保留。如果跨度比較大，可對中部排架以及中墩進行設置，將較大時可設置中部排架或中墩，在穩(wěn)固可靠的基巖上對基礎進行安置；③溶洞沿洞軸線方向的實際深度，如果超過了2m時，要結(jié)合溶洞的實際發(fā)育情況，對有針對性的處理方案進行應用[3]。

3) 隧洞側(cè)壁溶洞：①隧洞輪廓以外溶洞實際寬度，如果超過了2.5m，那么在隧洞輪廓線外澆筑的C15埋石混凝土擋墻，要在平整的巖石上安置基礎。如果溶洞沒有超過隧洞頂，那么擋墻頂部會砌滿溶洞。如果溶洞超過了隧洞頂，那么擋墻砌筑到隧洞頂部高程，便是澆筑襯砌混凝土的外模，如圖1所示；②隧洞輪廓以外溶洞的實際寬度，如果沒有超過2.5m，那么澆筑襯砌混凝土的過程中，可對同等級混凝土回填直接應用[4]；③隧洞頂部溶洞：頂拱溶洞或垮塌出現(xiàn)的空腔，且側(cè)壁方向空腔≤1.0倍隧洞寬，采用型鋼拱架支撐，每榀間距0.5m；拱架外側(cè)澆筑C20混凝土，側(cè)壁澆筑滿溶腔，隧洞上部澆筑距頂拱高度1.0m(溶腔高度<1.0m，則全部澆筑)，混凝土頂部吹砂厚0.3m。如圖2所示。

因為巖溶問題十分復雜，在對巖溶超過預計的規(guī)模進行揭露的過程中，設計人員一定要多與各方溝通，以便制定的處理方案最經(jīng)濟也最安全[5]。

圖1 隧洞側(cè)壁溶洞處理示意圖

圖2 隧洞頂部溶洞處理示意圖

3.2 涌水處理

涌水的處理原則為“以排為主，堵排結(jié)合”，在施工中，要嚴格按照這一原理進行處理。施工過程中立足于超前地質(zhì)預報、超前鉆孔泄壓及超前注漿封堵等措施進行處理。針對本隧洞地質(zhì)構(gòu)造復雜、地下水壓力高，涌水量大，存在突水地質(zhì)災害問題，本著經(jīng)濟合理、安全可行原則，對地下水的處理，總體上采取“先探后掘，以排為主，堵排結(jié)合”的處理方案，并根據(jù)不同情況按以下基本原則進行：

1)依照隧洞內(nèi)部，實際洞段涌水水量的特征，通常情況下可對分段集水坑進行設置，利用水泵，將水抽出洞外。因為底部的巖石為軟巖，在遇到水時，很容易出現(xiàn)軟化洞段的問題，所以要及時硬化排水溝。

2)針對容易對滲水以及涌水量進行封堵的洞段，需要超前小導管進行應用，以便對灌漿進行封堵，或者封堵住局部徑向淺孔灌漿。其中，灌漿孔的深度不能超過5m，關(guān)鍵部位為拱部。

3)對填充型溶腔充水進行預報時，需要對超前探孔或加深炮孔泄壓的設置進行考慮，在涌水風險解除之后，再實施清除開挖作業(yè)。

4)針對超前地質(zhì)預報的應用，可針對涌水量大的洞段實施精準預測。其中，要先應用泄壓以及超前封閉等相關(guān)措施，以便每小時涌水量得到把控，使其在1200m3/h的范圍內(nèi)，可預防供電負荷不足的問題。

5)如果隧洞內(nèi)出現(xiàn)了大量的涌水，那么花費的抽排費用會非常高。所以針對主要涌水點(段)要進行強制性的封堵，可使抽排水花費的費用有所降低。

6)針對可能會產(chǎn)生大突水的地段，可對超前帷幕灌漿止水進行應用。隧洞開挖斷面以外7m范圍，對全封閉的堵水固結(jié)圈進行構(gòu)建，可對突用水事故的產(chǎn)生進行預防。

7)在高壓富水地段，有很大可能會出現(xiàn)大-特大涌水事故，如果只應用超前帷幕灌漿，并不會產(chǎn)生理想的效果。但是，可借助鉆孔排水結(jié)合導坑排水分流降壓的方式，之后借助超前帷幕灌漿止水的綜合處理方案，便可實現(xiàn)理想的處理效果。

8)如果富水管道式巖溶暗河的規(guī)模比較大，那么地下水的補給會非常充分、有大流量、水流急，不宜盲目封堵的特征。這時，需要枯水時段施工充分應用，并通過小導坑進行掘進的作業(yè)方式，或者在主隧洞左右二側(cè)開挖橫斷面小的(4-15m2)排水導坑。如果這種小斷面的排水導坑起到的排水作用不是非常有效，并且依然難以掘進掌子面時，可從掌子面上鉆幾個幾米到幾十米的排水鉆孔以降低地下水位。

9)經(jīng)超前帷幕灌漿或局部封堵注漿后，必要時進行補充灌漿。

10)無論應用那種隧洞出水點的封堵措施，都不可二次襯砌斷面占用。

4 結(jié) 語

總之，喀斯特地區(qū)深埋隧洞的地下水處理，存在很多難點。在本工程項目中，隧洞沿線地下巖溶暗河發(fā)育，主要發(fā)育有仙人洞至西溪巖溶管道和蔡家龍灘暗河系統(tǒng)。仙人洞至西溪巖溶管道與隧洞主洞直交，高程約1300m，對隧洞影響較大。蔡家龍灘暗河系統(tǒng)在隧洞出口與隧洞線平行，對隧洞影響較大。因為條件環(huán)境比較復雜，所依在對地下水進行處理的過程中，要慎重考量和分析，以便制定有針對性的計劃方案，對地下水做出有效的處理。