劉 新 有，胡 開 富，張 文 濤，施 峻 峰，萬 宇，周 云 中

(1.云南省滇中引水工程建設(shè)管理局 昆明分局，云南 昆明 650000； 2.云南省滇中引水工程建設(shè)管理局 玉溪分局，云南 玉溪 653100)

0 引 言

白云巖砂化不僅使巖體強度降低，其溶蝕形成的空腔水體和泥沙聚集也使得周圍巖體壓力大增，對地下洞室穩(wěn)定及施工安全造成極大威脅，已成為隧洞工程建設(shè)中亟需解決的重要工程地質(zhì)問題[1-4]。針對白云巖砂化這一特殊的工程地質(zhì)問題，學(xué)者多針對工程實踐中遇到的具體問題開展探索，或結(jié)合室內(nèi)試驗開展研究。胡相波[5]通過四川省涼山州金沙江支流美姑河坪頭水電站地下硐室開挖，系統(tǒng)地研究了白云巖砂化的特征、形成機理及對工程安全的影響，認為白云巖巖溶砂化演化特征為白云巖砂—白云巖(粉)—粉質(zhì)黏土，并將白云巖砂化發(fā)育程度劃分為輕微→微弱→中等→強烈→全強5個等級。馮衛(wèi)等[6]研究表明白云巖整體均勻性溶蝕特點是造成白云巖巖溶砂化的重要原因，認為其發(fā)育的主要因素涉及巖性、巖體結(jié)構(gòu)、地下水及其運動特征等。田文啟等[7-8]研究了白云巖砂化對地下洞室和山坡穩(wěn)定性的重要影響，實地查明白云巖砂化特征是針對性采取治理措施的基礎(chǔ)。李建國等[9]以滇中引水工程為研究對象，探討了依據(jù)白云巖砂化程度進行隧洞圍巖工程地質(zhì)分類方法。羅昊等[10-11]通過計算、數(shù)值模擬和工程實踐方法，研究了隧道白云巖砂化段帷幕注漿處理技術(shù)的4種關(guān)鍵影響因子，即注漿壓力、注漿材料、注漿厚度和注漿工藝。梁駑堂[12]研究表明貴陽地區(qū)泥質(zhì)白云巖受水浸泡后強度迅速降低，地基承載力明顯下降。吉卓禮等[13]利用數(shù)字散斑技術(shù)觀測泥質(zhì)白云巖的單軸壓縮過程，并對試驗結(jié)果進行了解釋。郭建強等[14]采用無壓浸泡、干濕循環(huán)與露天放置等試驗方法，研究了泥質(zhì)白云巖物理力學(xué)特性變化規(guī)律。王朋朋等[15]以貴州省5座隧道為研究對象，分析了泥質(zhì)白云巖砂化對隧道穩(wěn)定性的影響，并提出了圍巖加固方法。白玉等[16]從砂化白云巖溶腔發(fā)現(xiàn)、定位、識別、處治4個環(huán)節(jié)，探討了營爾嶺隧道穿越砂化白云巖地段小溶腔處治措施。

目前，關(guān)于白云巖砂化的研究多集中于特征、形成機理及圍巖加固處理方法和措施的研究，尚缺乏白云巖砂化隧洞發(fā)生涌水突泥后的系統(tǒng)處置措施研究。本文以滇中引水工程松林隧洞為研究對象，通過白云巖砂化洞段涌水突泥治理實例，探討滇中白云巖砂化特征、形成機理及涌水突泥處置方法和措施，為類似隧洞施工中白云巖砂化洞段涌水突泥的防治提供科學(xué)基礎(chǔ)和經(jīng)驗依據(jù)。

1 工程概況

1.1 隧洞概況

滇中引水工程松林隧洞位于昆明市西山區(qū)團結(jié)街道蔡家社區(qū)風(fēng)擺山，隧洞長4.327 km，高程1 906 m左右，隧洞設(shè)計流量80 m3/s，底坡i=1/5 000，斷面為馬蹄形洞型，凈空斷面尺寸7.62 m×8.22 m(寬×高)，襯砌厚度0.5～0.6 m。塌方和涌水突泥起始段樁號SLT1+471，圍巖類別為Ⅲ類，開挖采用小藥量周邊光面爆破，每循環(huán)進尺約3 m；Ф25系統(tǒng)砂漿錨桿，L=4.5 m@1.5×1.5，掛網(wǎng)φ6@0.15×0.15；0.1 m厚C20噴混凝土。

1.2 工程水文地質(zhì)條件

1.2.1前期勘察地質(zhì)條件

該段隧洞穿越風(fēng)擺山西坡，地面高程1 900～2 200 m，地形坡度20°～40°。最高點位于東側(cè)的風(fēng)擺山，山頂高程2 625 m，最低點位于北側(cè)的螳螂川河谷，谷底高程1 740 m，其間發(fā)育2條規(guī)模較大的沖溝，切割深度一般20.0～50.0 m，均為季節(jié)性流水沖溝。隧洞開挖至樁號SLT1+471處，埋深約266 m，隧洞上部為新民沖溝右支溝。穿越地層巖性為震旦系燈影組(Zbdn)薄-中厚層狀白云巖，巖層產(chǎn)狀N70°～80°W，NE∠20°～30°，與洞軸向小角度相交，傾向洞外。該段未發(fā)現(xiàn)褶皺、斷層構(gòu)造發(fā)育，地下水埋深約20.0～80.0 m。

1.2.2超前地質(zhì)預(yù)報提示地質(zhì)條件

該洞段采用TSP地震波法進行地質(zhì)預(yù)報，預(yù)報成果取用樁號SLT1+458～SLT1+535。據(jù)地質(zhì)預(yù)報成果推測：樁號SLT1+458～SLT1+475.5段圍巖中節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖總體為較破碎完整性差，圍巖中基巖裂隙水較發(fā)育，可能有滲水或淋雨狀出水，圍巖以Ⅳ類為主；SLT1+475.5～SLT1+509段圍巖比前一段差，有變軟、變破碎的趨勢，圍巖中節(jié)理、裂隙發(fā)育，圍巖總體為較破碎，局部為完整性差，圍巖以Ⅴ類為主，局部為Ⅳ類，其中SLT1+479.0～SLT1+483.5段和SLT1+493.0～SLT1+502.0段圍巖較破碎，巖質(zhì)較軟，極不穩(wěn)定，拱頂易掉塊、坍塌；SLT1+509.0～SLT1+535.0段圍巖中節(jié)理、裂隙發(fā)育，圍巖較破碎-完整性差，圍巖中基巖裂隙水發(fā)育，圍巖以Ⅳ類為主，局部為Ⅴ類，其中隧洞里程SLT1+516.5～SLT1+529段可能有線狀或股狀出水，SLT1+515.0～SLT1+524段和SLT1+529～SLT1+535段圍巖較破碎，巖質(zhì)較軟，極不穩(wěn)定，拱頂易掉塊、坍塌，圍巖為Ⅴ類。

1.2.3開挖揭露地質(zhì)條件

隧洞SLT1+471(涌水突泥起始樁號)前段，開挖揭露巖性為震旦系燈影組淺灰、灰白色互層狀白云巖，巖層產(chǎn)狀N51°E，NW∠6°，與洞軸向小角度相交，緩傾隧洞上游。該洞段巖體以中硬巖為主，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖體完整性差，偶見節(jié)理密集條帶，掌子面巖體為鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu)。該洞段位于地下水位以下，地下水埋深約77 m，頂拱偶見滴滲水現(xiàn)象，總涌水量約10 L/min，綜合判斷該洞段圍巖類別為局部不穩(wěn)定的Ⅲ類。

SLT1+471～SLT1+474(初始塌方段)地層巖性為震旦系燈影組(Zbdn)淺灰、灰黃色薄-互厚層狀白云巖，巖體以弱風(fēng)化為主，頂部及左邊墻分布有槽狀強風(fēng)化帶。該段白云巖微弱砂化，發(fā)育寬度1.0～5.0 cm砂化條帶，主要沿層面節(jié)理發(fā)育，巖溶砂化巖體結(jié)構(gòu)較緊密，巖體總體上較破碎，圍巖呈碎裂結(jié)構(gòu)，強風(fēng)化巖體呈碎屑狀結(jié)構(gòu)，掌子面頂部左、右兩側(cè)分別揭露一股線狀流水，總涌水量約300 L/min，開挖后頂拱碎塊狀巖體受地下水影響發(fā)生持續(xù)性掉塊，最終形成掌子面及頂拱的塌方。

2 隧洞涌水突泥過程

2.1 第1次涌水突泥

2021年1月30日22：30，SLT1+471～SLT1+474段完成爆破作業(yè)進行安全檢查時，發(fā)現(xiàn)頂拱出現(xiàn)掉塊、滲水，掉塊最大厚度約50 cm，滲水量逐漸變大。施工方于23：00緊急上報監(jiān)理方，會同設(shè)計方和業(yè)主方現(xiàn)場查勘后，決定自樁號SLT1+471后圍巖由Ⅲ類調(diào)整為Ⅳ類，工字鋼間距1.0 m，設(shè)置小導(dǎo)管超前支護，23：30開始按方案施工。

1月31日00：20完成頂拱鋼支撐1榀，第2榀正在架設(shè)，滲水量持續(xù)變大，頂拱掉塊更加頻繁，有較大的塌方風(fēng)險。為保證作業(yè)人員安全，現(xiàn)場管理人員通知現(xiàn)場所有施工人員撤離。00：30，隨著涌水加劇，SLT1+471～ SLT1+474頂拱塌方，塌方量約600 m3，塌方體將掌子面全部堵塞，并往進口方向延續(xù)20多米。經(jīng)出水量前后對比，掌子面涌水量約為55 m3/h。12：40左右，松林隧洞SLT1+471處塌方段出現(xiàn)再次塌方并開始涌水突泥，塌方體被沖出約200 m，浸漫松林隧洞高約2 m，塌方量約3 000～4 000 m3，經(jīng)對比量測涌水量約為150～200 m3/h。洞內(nèi)近掌子面造孔設(shè)備、抽水設(shè)備、開關(guān)柜全部被掩埋，鉆爆臺車被沖擊損壞。洞內(nèi)因排水設(shè)備被掩埋，積水淹沒400 m左右洞段，積水深度30～70 cm。

2月2日08：00時，投入約1 000 m3/h抽排水能力的水泵進行搶排，2月2～15日，排水量約為420～480 m3/h。洞內(nèi)積水排除后，對涌出物質(zhì)分段攔擋、分段清淤，2月15日清淤至SLT1+450附近。對上游已支護Ⅲ2圍巖洞段(SLT1+437～SLT1+471)加強支護：增加鋼支撐I20a@1.0 m，利用鎖腳錨管進行鎖腳，噴射混凝土封閉鋼支撐。

2.2 第2次涌水突泥

2月16日02：00～05：00，上臺階正在進行清理、出渣作業(yè)，未擾動掌子面。05：00左右，SLT1+471處塌方段涌水，突然從前期塌方體堵塞著的掌子面噴涌而出，塌方體被沖出約150 m，浸漫松林隧洞深度約1.5 m，塌方量約2 300 m3，經(jīng)對比量測，瞬時最大涌水量達600 m3/h，穩(wěn)定后涌水量約為150～180 m3/h。洞內(nèi)掩埋配電箱4個、電纜120 m、11 kW污水泵4臺，出渣車被沖擊損壞1輛。涌水突泥發(fā)生后，現(xiàn)場緊急疏散洞內(nèi)人員，無人員受傷，突泥后掌子面基本穩(wěn)定。

2.3 第3次涌水突泥

2月23日14：30左右，松林隧洞SLT1+471處塌方段從塌方體堵塞著的掌子面突發(fā)第3次涌水突泥。塌方體被沖出約100 m，塌方量約4 200 m3，涌水基本穩(wěn)定后涌水量約為150～200 m3/h。洞內(nèi)近掌子面造孔設(shè)備、抽水設(shè)備、開關(guān)柜全部被掩埋，鉆爆臺車被沖擊損壞。涌水突泥發(fā)生時，作業(yè)面附近10多名作業(yè)人員緊急疏散，避免了人員傷亡。2月24日10：30左右，掌子面已經(jīng)基本穩(wěn)定，抽排積水后參建四方現(xiàn)場查勘討論處置方案。

松林隧洞涌水突泥未造成人員傷亡，但造成的機械損壞及工程費用增加的直接經(jīng)濟損失達300多萬元，延誤工期3個月左右。塌方及涌水突泥現(xiàn)場見圖1。

3 白云巖砂化隧洞涌水突泥的成因分析

3.1 白云巖砂化的形成

白云巖主要礦物成分為白云石、方解石和石英，偶見含少量隱晶質(zhì)膠磷礦、磁鐵礦。白云巖砂化實質(zhì)為白云巖中可溶的方解石溶蝕、流失后，不溶物石英砂顆粒富集，填充溶蝕通道形成的砂化現(xiàn)象。張良喜等[1]通過白云巖室內(nèi)溶蝕試驗及微觀溶蝕機理研究表明：白云巖整體巖溶作用分為滲透—溶蝕分解—機械崩解等過程。方解石作為膠結(jié)物質(zhì)，結(jié)構(gòu)連接弱，首先被溶解；受方解石溶解影響，白云巖晶體間聯(lián)結(jié)力強度降低，在水流作用下發(fā)生機械崩解，形成白云巖砂，經(jīng)沖刷和風(fēng)化成巖粉。白云巖溶蝕速率受組成巖石顆粒粒徑大小與巖石內(nèi)部孔隙度的控制，顆粒粒徑越大，孔隙度越高，地下水滲透及運移條件越好，越易于溶蝕，中-細晶白云巖>細-粉晶白云巖>粉-泥晶白云巖。松林隧洞涌水突泥段處于中-細晶白云巖地層中，白云巖溶蝕砂化強烈。

3.2 涌水突泥形成機理

2021年1月30日中午，隧洞施工至樁號SLT1+471時，揭露的圍巖巖體以中硬巖為主，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整性差，偶見節(jié)理密集帶，掌子面巖體鑲嵌-碎裂結(jié)構(gòu)，頂拱及掌子面偶見滴滲水現(xiàn)象，總涌水量約20 L/min。2021年1月30日下午，施工下一循環(huán)的爆破鉆孔時，未發(fā)現(xiàn)巖體異常及地下水異常，現(xiàn)場繼續(xù)按照Ⅲ2類進行開挖。2021年1月30日晚，爆破開挖后，掌子面樁號約SLT1+474開挖揭露的地層巖性為震旦系燈影組(Zbdn)淺灰、灰黃色薄層狀白云巖，節(jié)理很發(fā)育，巖體破碎，特別是揭露的槽狀風(fēng)化帶，風(fēng)化較強，巖體結(jié)構(gòu)多以碎塊、碎屑狀的散體結(jié)構(gòu)為主，導(dǎo)致頂拱及掌子面圍巖自穩(wěn)時間較短，同時掌子面及頂拱出現(xiàn)大量滲水，以線狀流水為主，局部為滴滲水，總涌水量約600 L/min，導(dǎo)致原本破碎的圍巖出現(xiàn)持續(xù)性掉塊，最終形成頂拱及掌子面塌方涌水，造成隧洞及掌子面被埋。首次塌方后，原先較破碎的掌子面及頂拱產(chǎn)生變形及垮塌，特別是局部弱-中等砂化的白云巖碎屑顆粒被涌水帶走，導(dǎo)致主干斷裂帶暴露，在地下水的持續(xù)沖蝕下，斷層帶內(nèi)松散的糜棱巖、碎裂巖、碎塊巖發(fā)生軟化、垮塌，并隨水流沖出。隨后斷層帶內(nèi)松散物質(zhì)隨地下水沖出，斷層帶內(nèi)形成空腔，產(chǎn)生集中徑流通道，向掌子面塌方位置集中排泄，涌水量增加至1 900～3 000 m3/d，此時涌水風(fēng)險等級為A級，最終造成隧洞大規(guī)模涌水突泥。在塌方過程中，塌方物質(zhì)堵塞排水通道，斷層帶內(nèi)地下水及塌方物質(zhì)持續(xù)增加造成空腔內(nèi)水頭增高，壓力增大，當水頭壓力大于隧洞內(nèi)堆積物阻力時，隧洞內(nèi)堆積物質(zhì)被擠出，空腔內(nèi)積水和松散物質(zhì)傾瀉而出，形成二次及三次涌水突泥，此時涌水量增加至3 000～4 000 m3/d。

3.3 前期勘察設(shè)計與超前地質(zhì)預(yù)報不足

涌水突泥起始段SLT1+471～SLT1+474沒有布置前期地質(zhì)勘探鉆孔，地質(zhì)判斷主要依據(jù)為位于SLT1+200和SLT2+875的兩個地質(zhì)勘探鉆孔推斷。根據(jù)該洞段設(shè)計藍圖顯示，該段圍巖類別為Ⅲ類占40%，Ⅴ類占60%，沒有大變形風(fēng)險提示，沒有斷層構(gòu)造帶圍巖穩(wěn)定風(fēng)險提示，也沒有涌水突泥風(fēng)險提示，總體為低風(fēng)險洞段。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，發(fā)生涌水突泥的白云巖砂化洞段對應(yīng)地表有一處較為明顯的斷裂型沖溝，且有多處泉眼出露。該洞段設(shè)計藍圖與實際揭露的地質(zhì)情況不符且沒有風(fēng)險提示的問題，主要是前期踏勘不詳細及勘探鉆孔間距過大所致。

施工超前地質(zhì)預(yù)報主要采用TSP、TGS、地質(zhì)雷達等物探方法，由于隧洞地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，超前地質(zhì)預(yù)報無法準確無誤地判定不良地質(zhì)段的樁號以及涌水量，特別是設(shè)計線外地質(zhì)情況并未在探測范圍之內(nèi)。在多次地質(zhì)預(yù)報判定前方圍巖情況和實際揭露不符以后，地質(zhì)預(yù)報成了應(yīng)付檢查的工具，未得到有效利用。涌水突泥發(fā)生后，對照檢查地質(zhì)預(yù)報在該部位的地質(zhì)情況時，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)預(yù)報判定的Ⅴ類較差圍巖從樁號SLT1+479起，而實際在1+471頂部就已經(jīng)出現(xiàn)塌方，偏差達到8 m，地質(zhì)預(yù)報誤差較大。

4 白云巖砂化隧洞涌水突泥處置

4.1 處理方案

涌水突泥出現(xiàn)后，現(xiàn)場管理人員迅速組織人員設(shè)備撤離并安排專人進行巡查，同時報告現(xiàn)場監(jiān)理，監(jiān)理單位迅速組織四方到現(xiàn)場研究處理方案。主要處理措施布置見圖2。

(1) 對隧洞涌水進行抽排，待掌子面處于穩(wěn)定狀態(tài)后，及時對掌子面進行超前探測，進一步探明掌子面附近水文地質(zhì)及坍塌情況；同時組織對涌出物分段攔擋、分段清淤；掌子面傾及反壓體掛鋼筋網(wǎng)噴粗纖維混凝土封閉，并利用自進式管棚對掌子面及前方頂拱10 m高度之內(nèi)渣體進行固結(jié)灌漿，增加渣體強度，確保掌子面穩(wěn)定，防止涌水突泥再次發(fā)生。

(2) 鑒于涌水突泥方量較大，為確保已開挖支護洞段的隧洞安全，對已完成開挖支護的SLT1+437～SLT1+471 洞段進行加強支護。① 增加I20 a鋼支撐，采用鎖腳錨管進行鎖腳，鋼支撐隔榀增加底板橫撐。② 該 34 m洞段邊頂拱采用小導(dǎo)管進行徑向灌漿加固圍巖。③ 根據(jù)現(xiàn)場情況，掌子面退回13 m，自樁號SLT1+458開始，頂拱180°范圍按大小角度交錯布置自進式超前大管棚及小導(dǎo)管，邊墻設(shè)置超前小導(dǎo)管進行超前支護，局部砂化嚴重洞段增設(shè)隨機小導(dǎo)管加強支護。

(3) 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選取適當位置在洞周設(shè)置超前排水孔，按大小角度交錯、分層次布設(shè)，釋放巖體內(nèi)水壓力。

(4) 采用超前地質(zhì)預(yù)報進行空腔排查，如發(fā)現(xiàn)空腔，采用C20混凝土進行回填。

(5) 自樁號SLT1+471開始，按照隧洞過斷層構(gòu)造帶圍巖穩(wěn)定及涌水突泥綜合防治措施A類洞段進行開挖支護，截止樁號由現(xiàn)場設(shè)計代表根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

(6) 施工過程中加強安全變形監(jiān)測，嚴格進行安全管理工作，發(fā)現(xiàn)異常情況及時報告和處理，確保施工安全。

4.2 處理措施

根據(jù)處理方案，施工單位細化處理措施，迅速組織實施，具體處理措施如下：

(1) 投入約1 300 m3/h抽排水能力的水泵進行搶排，待掌子面處于穩(wěn)定狀態(tài)后，立即組織對涌出物質(zhì)分段攔擋、分段清淤，確保安全。

(2) 及時對掌子面上下游進行超前探測，進一步探明掌子面附近水文地質(zhì)條件、空腔、水壓、水量等情況。

(3) 處理過程中依次對SLT1+445、SLT1+458、SLT1+465位置進行石渣反壓及堆碼沙袋加固，掌子面及反壓體掛鋼筋網(wǎng)(φ6@0.15 m×0.15 m)+噴粗纖維混凝土(C20，厚30 cm)封閉，防止涌水突泥繼續(xù)發(fā)展。

(4) 利用自進式管棚在SLT1+445打孔對反壓體以及頂拱塌方體進行灌漿，灌漿分兩部分進行。① 造孔對SLT1+445～SLT1+471頂拱10 m高度之內(nèi)渣體進行灌漿(Φ76@1 m，L=30 m，灌漿壓力1～2 MPa)，目的是作為后期開挖的支撐體；② 造孔對SLT1+445～SLT1+471渣體進行灌漿(Φ76@2 m×2 m，L=30 m，灌漿壓力0.5 MPa)，目的是膠結(jié)渣體，以保證清理過程中渣體穩(wěn)定。灌漿材料為水泥漿，如水泥漿無法凝結(jié)時，使用水泥-水玻璃雙液漿。

(5) 對上游Ⅲ2圍巖洞段(SLT1+437～SLT1+471)加強支護。① SLT1+437～SLT1+458增加鋼支撐I20a@1.0 m；SLT1+458～SLT1+471因臨近塌方頂拱存在塌方風(fēng)險，故SLT1+458～SLT1+471鋼支撐設(shè)置為I20a@0.5 m，適當擴挖斷面以便于增強支護措施施工；所有鋼支撐利用鎖腳錨管(Φ42，L=4.5 m，每榀鋼支撐12根)進行鎖腳，鋼支撐隔榀增加底板工字鋼(I20a)橫撐，鋼支撐后續(xù)澆筑進二襯混凝土中。② 為使鋼支撐與支護面緊密相連，使鋼支撐受力良好，確保達到支護效果，SLT1+437～SLT1+465邊頂拱噴射混凝土(C20，厚度5 cm)進行封閉。③ SLT1+437～SLT1+471邊頂拱利用小導(dǎo)管徑向固結(jié)灌漿(Φ42@1.5 m×1.5 m)，其中SLT1+437～SLT1+458灌漿管深4.5 m，SLT1+458～SLT1+471距離塌方段較近，風(fēng)險較大，調(diào)整灌漿管深為6 m。

(6) 樁號SLT1+458～SLT1+471頂拱180°施做自進式超前大管棚(Φ76@0.3 m×9 m，L=12 m)及超前小導(dǎo)管(Φ42@0.3 m×1.0 m，L=4.5 m)，兩側(cè)邊墻施做超前小導(dǎo)管(Φ42@0.3 m×2.0 m，L=4.5 m)，局部砂化嚴重段增設(shè)隨機小導(dǎo)管(Φ42，L=4.5 m)。

(7) 分別在SLT1+458、SLT1+465、SLT1+471處洞周利用自進式管棚設(shè)置超前排水孔Φ76@3 m，孔深20～30 m，角度10°～30°，按大小角度交錯、分層次布置，釋放巖體內(nèi)水壓力，局部水量較大適當增加排水孔。

(8) 隧洞涌水突泥災(zāi)害風(fēng)險等級為A級，斷層級別Ⅱ級，綜合防治措施類別為A1類，為確保施工安全，樁號SLT1+471開始進行洞周及掌子面超前注漿(見圖3)，白云巖砂化斷層段斷面加強一次支護(見圖4)，現(xiàn)場施工見圖5。

(9) 該洞段采用物探法及鉆孔法進行空腔排查，對空腔采用C20混凝土進行回填，并預(yù)留DN200排水管。

(10) 短進尺、分臺階預(yù)留核心土開挖，加強安全監(jiān)測，確保施工安全。

5 結(jié)論與建議

以滇中引水工程松林隧洞為例，對滇中白云巖砂化地層工程地質(zhì)特性和隧洞涌水突泥的成因與處理技術(shù)進行探索，主要結(jié)論與建議如下。

(1) 滇中白云巖砂化的特征：白云巖砂化為白云巖中可溶的方解石溶蝕流失后，不溶物石英砂顆粒填充溶蝕通道形成的砂化現(xiàn)象。松林隧洞涌水突泥段處于中-細晶白云巖地層中，白云巖溶蝕砂化強烈。進入白云巖砂化洞段前圍巖條件往往較好，導(dǎo)致涌水突泥具有較強的突發(fā)性。

(2) 白云巖砂化洞段涌水突泥形成機理：白云巖砂化段節(jié)理發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)松散，圍巖自穩(wěn)時間較短，掌子面及頂拱發(fā)生垮塌，白云巖碎屑顆粒被涌水帶走，導(dǎo)致主干斷裂帶暴露，在地下水的持續(xù)沖蝕下，斷層帶內(nèi)松散的巖塊發(fā)生軟化和進一步垮塌，隨后斷層帶內(nèi)松散物質(zhì)隨地下水沖出，斷層帶內(nèi)形成空腔，產(chǎn)生集中涌水通道。在塌方過程中，塌方物質(zhì)堵塞排水通道，斷層帶內(nèi)地下水及塌方物質(zhì)持續(xù)增加造成空腔內(nèi)水頭增高，水頭壓力增大，當水頭壓力大于隧洞內(nèi)堆積物阻力時，空腔內(nèi)積水和松散物質(zhì)傾泄而出，形成反復(fù)涌水突泥。

(3) 白云巖砂化洞段涌水突泥處理措施：① 快速抽排隧洞內(nèi)積水，清理淤積體，對掌子面前段進行反壓以及封閉掌子面，防止涌水突泥繼續(xù)發(fā)展；② 布置超前排水孔，降低空腔水頭壓力；③ 加固掌子面附近已挖洞段支護，避免發(fā)生再次塌方；④ 對渣體進行灌漿形成支撐體，再結(jié)合超前大管棚、超前小導(dǎo)管、超前灌漿等超前支護措施，短進尺、零爆破謹慎通過斷層帶，并加強施工安全監(jiān)測；⑤ 利用超前探孔進一步探明前方地質(zhì)和地下水情況，找出空腔位置所在，采用混凝土回填確保圍巖穩(wěn)定。

(4) 值得注意的幾個問題：① 超前地質(zhì)預(yù)報是預(yù)防白云巖砂化洞段涌水突泥的基礎(chǔ)。鑒于白云巖砂化多呈條帶狀，往往藏身于圍巖條件較好的白云巖洞段，涌水突泥具有突發(fā)性，只有樹立以防為主的地質(zhì)災(zāi)害防治理念，克服僥幸心理，做到“凡挖必探”，才能有效預(yù)防。超前地質(zhì)預(yù)報可采取物探與鉆探相結(jié)合的方法。物探法包括長距離預(yù)報方法(TRT、HSP、TGS、TGP法等)和短距離預(yù)報方法(激發(fā)極化法、地質(zhì)雷達法、瞬變電磁法等)兩種，長距離預(yù)報方法探測距離一般在100 m以上，短距離預(yù)報方法探測距離一般在30 m左右，各種方法各有特點，應(yīng)從預(yù)報的現(xiàn)場施測和判識兩個環(huán)節(jié)切實提高長短距離物探探測精度水平。地質(zhì)鉆探是最原始也是最可靠的超前地質(zhì)預(yù)報方法。探孔一般向上外插6°～8°角布設(shè)，深度30 m左右，前后兩循環(huán)探孔搭接不小于5 m，確保掌子面前方有穩(wěn)定巖盤。在富水巖溶發(fā)育區(qū)域、物探與設(shè)計風(fēng)險提示區(qū)域探孔數(shù)量應(yīng)適當增加，一般應(yīng)覆蓋拱頂、拱腰或風(fēng)險集中區(qū)域。② 初期塌方快速封閉和反壓處理是預(yù)防白云巖砂化洞段涌水突泥的關(guān)鍵。掌子面掉塊和塌方是即將發(fā)生涌水突泥的前兆，白云巖砂化洞段從開始掉塊和塌方到涌水突泥發(fā)生，有一段過渡時段(松林隧洞為10 h左右)。該時段若快速噴混凝土封閉掌子面，利用洞渣反壓回填增強掌子面穩(wěn)定性，可有效避免因局部壓力進一步失衡導(dǎo)致的涌水突泥災(zāi)害。