关键词  公路隧道岩溶  地质超前预报  注浆加固  治水

     1  前言

    岩溶按充填形式分为空洞性岩溶和塌陷充填性岩溶。空洞性岩溶除水之外，基本没有或只有少量固体充填物，主要包括岩溶裂隙、岩溶洞穴和岩溶管道三种类型。塌陷充填性岩溶是由于上覆岩层塌陷或地表塌陷，在溶槽、溶沟内存在大量固体充填物的一种地下岩溶类型。第一种岩溶勘察、设计时比较重视，而第二种岩溶比较隐蔽，往往在勘察设计时被忽略，而恰恰这种岩溶对隧道工程造成很大的危害，处理不好，大量泥水倾泄而出，淹没隧道。本文结合金沙江溪洛渡水电站对外交通公路大路梁子隧道治水工程实例，从以下几方面介绍了该隧道塌陷充填性岩溶的设计与施工。

    2  工程概况

    大路梁子隧道全长4360m，为金沙江溪洛渡水电站对外交通公路的重点控制工程。隧道设计为单洞双向交通，净宽10.7m，净高7.25m，坡度为0.58％。隧道最大埋深800m，洞身穿越铜厂沟背斜，背斜轴部为大路梁子山脊，，其轴向与岩层走向一致。洞身两翼地层岩性为三叠系下统灰岩，三叠系中统灰岩夹砂岩，三叠性下统泥岩夹砂岩，三叠系上统砂岩夹页岩(煤系地层)；核部为华力西期玄武岩。隧道进口具小背斜特征，西翼位于隧道进口处，地层为三叠系中、下统灰岩，中、厚层结构，岩质坚硬、致密，岩层近于直立，并且受磨儿湾断层影响，岩体挤压破碎，节理、裂隙发育，沿层理发育竖向溶槽，连通性比较好，其内充填有含砂物质。

   3  隧道涌水情况及原因分析

   3.1  隧道涌水

    2004年3月26日上午10时，K38+664掌子面(距洞口206m)进行掌子面周边眼钻孔，靠拱顶右侧眼深2.5-3.Om时，钻头出现虚进卡钻现象，4个周边眼不同程度出现涌水，其中最大水平喷距11m，落差7.5m，．涌水量为360m3／h，水流较为浑浊，并夹带少量泥砂。14时水流变清，涌水量基本稳定(图1)。至2004年3月27日上午10时，水又变得稍浑浊，水量基本不变。K38+664掌子面岩性主要为三叠系下统灰岩，岩层近于直立，埋深约200m。

    3.2 超前地质预报

    根据涌水情况对掌子面前方围岩进行超前地质预报，超前地质预报采用TSP202型地质雷达和20m超前探孔。采用TSP202型地质雷达探测掌子面前方是否存在大的溶洞、隧道前方围岩及地下水流状况。采用20m超前探孔主要探测掌子面前方溶槽的位置、宽度及分布规律。

    经过TSP202型地质雷达探测后，初步判定掌子面前方无大的溶洞。

    掌子面上共布置了5个20m超前探孔，拱顶一个，两侧拱腰各一个，两侧拱脚各一个，拱顶探测孔外插角5°左右，详见图2。

   探孔探测资料：

   1号探孔以灰岩为主，K38+671处夹有泥岩，夹层厚约lm；K38+665.8、K38+668.8及K38+671处分别有裂隙，其中K38+ 665.8和K38+668.8裂隙宽约3em左右，K38+671裂隙宽约10cm左右，此孔测定涌水量1350L／昼夜。

    2号探孔以灰岩为主，打至K38+668处时出现大涌水，且含大量泥砂，后由于水压过高，致使钻机无法前进，用钢筋伸入此孔，发现约有1m厚溶洞填充物，被水冲刷后形成空洞。

    3号探孔打至K38+666.5处时有一8cm宽小缝隙，K38+668处出现涌水，且含大量泥砂，K38+668处有一0.3m宽空洞。

    4号探孔打至K38+668.1处时出现涌水，且含大量泥砂，该处有一0.4m宽空洞。

    5号探孔打至K38+666处时有一5cm厚夹层，K38+666.5出现涌水，且含大量泥砂，该处有一1.2m宽空洞。

    2号、3号、4号、5号探孔由于水量太大而被迫停止钻进。为防止溶槽内充填物流失，及时对钻孔进行了封堵。

    3.3  涌水原因分析

    a．地表水系

    通过对隧道周边水系的调查，隧道左右侧各有一条沟谷，线路右侧沟水发育，并为四季常流水。隧道发生涌水后，周边明流水系无明显变化。洞口右侧地下水流量由涌水前2800m3／昼夜，减小至1500m3／昼夜。隧道周围无明显陷坑及水流补给。故可判断地表水对隧道内涌水影响不大。

    b．层间溶槽

    大路梁子隧道进口段主要为T2强溶性石灰岩，分布在铜厂沟背斜的两翼，岩层陡倾，由于构造运动作用，揉皱现象明显，局部形成了层间岩体破碎带。在地下水和地表水的长期作用下，破碎带被溶蚀，而且越溶越宽，蹦越深，最终形成上宽下窄，规模较小的长楔型溶沟。伴随溶蚀的扩大，地表的大量泥土、碎石及小岩石碎块充填进去，形成大量固体充填物的溶槽。开挖后由于层间溶槽充填物被带走，而发生涌泥、涌水现象。

    通过分析，层间溶槽是地下水储存和流通的通道，钻孔或齐挖与溶槽连通时，便发生涌水、突泥现象。

    4 治水处理措施

    4.1  地表治水  

    通过调查分析，地表沟谷水对K38+664段涌水影响不大，但是F3断层沟谷水肯定对隧道前方地段施工有影响，故首先对F3断层沟谷采用浆砌片石进行铺砌，以阻止地表水下渗。

    4.2  洞内治水

   洞内治水采取“以堵为主、限量排放”的设计施工原则，以保证隧道安全施工和环境保护，并采取长短相结合的堵水方式。

    4.2.1  洞内超前注浆加固及支护

    a．周边管棚帷幕注浆

    为确保溶洞区施工安全，采用全断面周边帷幕注浆堵水加固围岩，旭固范围为开挖轮廓线外2.5m左右。全断面周边超前预注浆采用双排16m长B51L自进式管棚进行注浆加固，管棚环向间距0.6m，内外层排距0.5m；注浆浆液采用水泥—水玻璃双液浆，水灰比1：0.8左右，水泥：水玻璃(体积)为1：1；注浆压力为2.0- 3.0MPa，凝胶时间1~1.5min；注浆顺序由隧道拱部开始，左右交替，施钻一孔，注堵一孔，双层管棚先外侧，后内侧(图3)。

    b．超前小导管裂隙注浆

    管棚注浆完成后，根据探孔发现的裂隙位置，在进行开挖施工前对管棚注浆不足部位、注浆盲区及裂隙涌水位置进行小导管补充注浆。小导管采用直径42小花管，长度根据探测到的裂隙位置确定。注浆浆液采用水泥—水玻璃双液浆，水灰比1：0.8左右，水泥：水玻璃(体积)为1：1，注浆压力为1.0- 1.5MPa。注浆顺序，根据双排管棚注浆效果，由隧道两侧同时由下向上同步注入。

    4.2.2  注浆效果及洞内开挖

    注浆前探孔探测到涌水量为360m3/h，水压很大。注浆加固后，隧道水量很小，效果十分明显。故施工时采用弱爆破全断面开挖，循环进尺0.8—1.0m左右。

     5 经验与体会

    a. 岩溶发育地区，向斜轴部、背斜的两翼，陡倾石灰岩地层易形成塌陷充填性溶洞或溶槽，连通性很好。溶槽、溶沟内充填泥砂或岩石碎屑，地面上表现为低洼的负地貌，但不一定分布在隧道上方，可能距隧道较远，但对隧道施工形成一定的影响。所以勘测时应对隧道周围地区水系进行详细勘察，以便进行设计。

    b.在陡倾石灰岩地区，往往沿着岩层节理、裂隙部位发育连通性很好的溶槽，其内充填泥砂或岩石碎屑。施工时应加强地质超前预报工作，以便掌握溶槽的位置、大小及其分布规律，为治水提供第一手资料。

    c.对规模较小分布密集的塌陷充填性溶洞，可利用两侧周边围岩作为封堵墙，采用周边帷幕注浆措施对溶洞部位进行注浆堵水。注浆时，采用施钻一孔注一孔，防止溶洞充填物顺着钻孔流失。

    管棚注浆完成后，根据探孔发现的裂隙位置，在进行开挖施工前对管棚注浆不足部位、注浆盲区及裂隙涌水位置进行小导管补充注浆。小导管采用直径42小花管，长度根据探测到的裂隙位置确定。注浆浆液采用水泥—水玻璃双液浆，水灰比1：0.8左右，水泥：水玻璃(体积)为1：1，注浆压力为1.0- 1.5MPa。注浆顺序，根据双排管棚注浆效果，由隧道两侧同时由下向上同步注入。

    4.2.2  注浆效果及洞内开挖

    注浆前探孔探测到涌水量为360m3/h，水压很大。注浆加固后，隧道水量很小，效果十分明显。故施工时采用弱爆破全断面开挖，循环进尺0.8—1.0m左右。

     5 经验与体会

    a. 岩溶发育地区，向斜轴部、背斜的两翼，陡倾石灰岩地层易形成塌陷充填性溶洞或溶槽，连通性很好。溶槽、溶沟内充填泥砂或岩石碎屑，地面上表现为低洼的负地貌，但不一定分布在隧道上方，可能距隧道较远，但对隧道施工形成一定的影响。所以勘测时应对隧道周围地区水系进行详细勘察，以便进行设计。

    b.在陡倾石灰岩地区，往往沿着岩层节理、裂隙部位发育连通性很好的溶槽，其内充填泥砂或岩石碎屑。施工时应加强地质超前预报工作，以便掌握溶槽的位置、大小及其分布规律，为治水提供第一手资料。

    c.对规模较小分布密集的塌陷充填性溶洞，可利用两侧周边围岩作为封堵墙，采用周边帷幕注浆措施对溶洞部位进行注浆堵水。注浆时，采用施钻一孔注一孔，防止溶洞充填物顺着钻孔流失。

    管棚注浆完成后，根据探孔发现的裂隙位置，在进行开挖施工前对管棚注浆不足部位、注浆盲区及裂隙涌水位置进行小导管补充注浆。小导管采用直径42小花管，长度根据探测到的裂隙位置确定。注浆浆液采用水泥—水玻璃双液浆，水灰比1：0.8左右，水泥：水玻璃(体积)为1：1，注浆压力为1.0- 1.5MPa。注浆顺序，根据双排管棚注浆效果，由隧道两侧同时由下向上同步注入。

    4.2.2  注浆效果及洞内开挖

    注浆前探孔探测到涌水量为360m3/h，水压很大。注浆加固后，隧道水量很小，效果十分明显。故施工时采用弱爆破全断面开挖，循环进尺0.8—1.0m左右。

     5 经验与体会

    a. 岩溶发育地区，向斜轴部、背斜的两翼，陡倾石灰岩地层易形成塌陷充填性溶洞或溶槽，连通性很好。溶槽、溶沟内充填泥砂或岩石碎屑，地面上表现为低洼的负地貌，但不一定分布在隧道上方，可能距隧道较远，但对隧道施工形成一定的影响。所以勘测时应对隧道周围地区水系进行详细勘察，以便进行设计。

    b.在陡倾石灰岩地区，往往沿着岩层节理、裂隙部位发育连通性很好的溶槽，其内充填泥砂或岩石碎屑。施工时应加强地质超前预报工作，以便掌握溶槽的位置、大小及其分布规律，为治水提供第一手资料。

    c.对规模较小分布密集的塌陷充填性溶洞，可利用两侧周边围岩作为封堵墙，采用周边帷幕注浆措施对溶洞部位进行注浆堵水。注浆时，采用施钻一孔注一孔，防止溶洞充填物顺着钻孔流失

    4.2.2  注浆效果及洞内开挖

    注浆前探孔探测到涌水量为360m3/h，水压很大。注浆加固后，隧道水量很小，效果十分明显。故施工时采用弱爆破全断面开挖，循环进尺0.8—1.0m左右。

     5 经验与体会

    a. 岩溶发育地区，向斜轴部、背斜的两翼，陡倾石灰岩地层易形成塌陷充填性溶洞或溶槽，连通性很好。溶槽、溶沟内充填泥砂或岩石碎屑，地面上表现为低洼的负地貌，但不一定分布在隧道上方，可能距隧道较远，但对隧道施工形成一定的影响。所以勘测时应对隧道周围地区水系进行详细勘察，以便进行设计。

    b.在陡倾石灰岩地区，往往沿着岩层节理、裂隙部位发育连通性很好的溶槽，其内充填泥砂或岩石碎屑。施工时应加强地质超前预报工作，以便掌握溶槽的位置、大小及其分布规律，为治水提供第一手资料。