岩溶隧道基底管道流处理技术
来国杰
（中铁十七局集团第二工程有限公司，陕西 西安 710043）
摘要：文章结合黔张常铁路笔架山隧道DK44+022管道流处理案例，采用超前地质预报方法分析掌子面前方可能存在的地质情况，结合地质情况对隧道两侧溶洞壁管道流采取锚杆加固与集水涵洞处理方案，现场应用后效果明显，处理得当，可为类似岩溶过水处理有一定指导意义。
关键词：岩溶；超前地质预报；锚杆；集水涵洞
文献标识码：A
中图分类号：U455
1 工程概况
笔架山隧道进口位于咸丰县丁寨乡野猫河水库左岸山体半坡上，出口位于丁寨乡双拱桥附近。鄂西南构造侵蚀、溶蚀中底山区，海拔一般为760～1130m，自然坡度20～70°。区内地势起伏变化较大，植背以灌木及杉树为主。隧道起止里程为DK43+648～DK46+640.3全长2956.3m，为双线隧道，隧道最大埋设为250m，最小埋设14m。隧道DK43+684～44+011.74位于R=2800m的曲线上，DK44+819.299～46+640.3位于R=3500m的曲线上，其余均位于直线上。洞身纵坡依次为4.647‰/1486、-5‰/1470.3。区内底层溶蚀强烈，地表岩溶形态以岩溶沟槽、溶蚀洼地、落水洞、溶洞漏斗为主，容蚀锋丛林立，山体半坡有溶洞外露，隧道全段均为岩溶隧道。
2 岩溶水处理原则
（1）隧道防排水遵循原则“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的设计，施工措施，达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。
（2）对隧道排水可能影响生态环境或生活用水的地段，根据实际情况采用“已堵为主，限量排放”或“全封闭不排放”的原则[3]。
（3）岩溶发育地段，尽量维持既有排水通道，不宜随意堵塞溶洞。
3 笔架山隧道超前地质预报方法
隧道超前地质预报的方法和种类较多，常用的有地质调查法、物探法和超前地质钻探等，每种方法又具有一定的局限性，且每座隧道的地质条件各不相同。因此，预报方法的选择一定要结合隧道的地质条件进行综合分析，针对笔架山Ⅱ级风险管理隧道的特点，采用洞内地质编录+TSP+超前水平钻探、加深炮孔+红外探水+地质雷达方式，分析掌子面前方可能存在的地质问题，对可能存在突涌水、岩溶空洞等地段进行重点分析，并提出工程措施建议。
4 岩溶治理工程实例
在隧道工程施工中，当通过采取超前预测预报表明前方遇到岩溶时，首先应确定所遇岩溶的工程地质及水文地质特征，然后根据其特点，制定针对性的处理对策。隧道岩溶的治理应以安全、质量为重点，“强本简末、服务运营”，因此，制定方案时应严格遵从“保证施工安全确保结构稳定、保障安全运营”的基本原则。
4.1 DK44+022段管道流岩溶分析
2016年1月17日，笔架山隧道进口DK44+002处超前水平钻揭示前方20～22m处有无水无充填溶洞。2016年2月20日，掌子面DK44+020加深炮孔8号孔揭示前方2m处有无水无充填溶洞，溶洞宽约2m。2016年2月21日，DK44+022掌子面上台阶右侧边墙位置揭示出溶洞，无充填，有水。溶洞沿线路方向宽度约2m，高度向上约3m，向下约2m，沿线路外约5m，岩溶洞顶部有一股水流流下，洞底有约50cm积水，水流具体走向不明。
2016年2月22日，经现场查看，明确此处为管道流，水流走向为从隧道右侧横穿隧道经线路左侧边墙流出，测定水面高程804.65m，为轨顶以下1.2m，施工期间注意监测水流变化。
2016年3月29日，右侧下台阶施工至DK44+022时，揭示出部分水流通路，水流经右侧溶洞流入隧道，在隧道中线小规模汇聚后渗入隧道。
2016年4月1日，左侧下台阶施工至DK44+028时，左侧边墙处出现溶洞，斜向下发育，洞口宽约3m，洞内最宽处约5m，下台阶往上高约6m，往下深度可见部位约4～5m，呈阶梯状，且在DK44+031附近结构外约8m处有积水，向外继续呈阶梯斜向下发育。
4.2 DK44+022段管道流岩溶处理技术
根据现场施工揭示管道流发育情况，结合该基地地质雷达扫描解译结果及竖向探孔，采取以下处理措施：
（1）对隧道两侧溶洞壁管道流口处存在的危石进行清理，对不稳定的洞壁进行喷锚加固，在隧道左、右侧拱脚及墙脚悬空的钢架底部沿纵向各设一道钢架底部纵向增设28a型槽钢纵梁，将DK44+021～DK44+033段钢架纵向连接筋环向间距加密至50cm。
（2）将DK44+017～DK44+037段衬砌支护类型由Ⅲy-1变更Ⅴy-1，开挖工法采用三台阶设临时横撑法，上中台阶底部设置横向临时支撑，采用I20a型钢钢架，纵向结合正洞钢架设置，每2榀钢架设置一处，正洞钢架采用I20a型钢，间距60cm，全环设置，施工时坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量的原则。
（3）在DK44+023右侧边墙及DK44+031左侧边墙各增加一处检查洞室，作为施工及运营期间溶洞内水量观测及清淤通道，洞室结构按照Ⅴ级围岩支护参数施工。两处检查洞室内分别设一处集水井，尺寸为3m×3m×4m（长×宽×高），两处集水井间采用1.5m×2m（高×宽）纵坡为5%的矩形框架涵连接，将容腔内水由线路右侧引排至左侧集水井，在左侧集水井设置1.5m×2m（高×宽）预留孔，将集水井内水引排至左侧原有排水通道，矩形框架涵距隧道底部结构净距不小于50cm。
（4）对DK44+023右侧检查洞室拱顶溶洞拱部，采用C20混凝土分层回填密实，拱顶溶洞回填前在初支背后各设置2根Φ200mm泵送混凝土管及Φ30mm的注浆管，待混凝土分层浇筑完成后，再进行注浆处理。
（5）对左右边墙结构外缘3m范围内溶洞采用C20混凝土回填。
（6）DK44+031处设一座长为218.3m纵坡为1%的泄水洞，与横洞H0+91.8相接作为备用泄水通道。
具体如图1、图2所示：
图1 DK44+022管道流与隧道结构关系平面处理方案图
图2 DK44+022管道流剖面处理方案图
5 结语
笔架山隧道岩溶管道流处理复杂，有很大的难度，本文选取有特征的里程段DK44+022管道流为研究对象，在隧道岩溶管道流施工处理中采用超前水平钻分析溶洞水发育的情况、地表岩溶洼地等的关系、地下岩溶水分布、雨季最大涌水量等，采用集水井、泄水洞等排水设施，达到排水泄压的目的，同时对不稳定的洞壁进行喷锚加固，从而保证了隧道运行的安全。综上，本岩溶隧道的施工技术有效可行，能够为类似岩溶水处理施工提供参考。
参考文献
[1]王秀成，倪光斌，杨志安，等．铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10417—2003）[M]．北京：中国铁道出版社，2003．
[2]赵全超，袁文强．可岩溶隧道基底岩溶水处理方案探讨[J]．铁道标准设计，2003，（S1）．
[3]王梦恕．对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见[J]．铁道勘察，2004，（7-9）．
[4]李金峰．铁路运营条件下隧道隐伏高压岩溶裂隙水处理[J]．铁道工程学报，2008，（S1）．
收稿日期：2017-08-19
作者简介：来国杰（1984-），男，陕西兴平人，中铁十七局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：铁路隧道桥梁施工技术管理。
