岩溶暗河整治方案

武隆隧道岩溶暗河整治方案探讨

摘要文章介绍了渝怀线武隆隧道施工中揭示的岩溶暗河及水文地质情况，结合岩溶暗河整治方案的研究，分析了岩溶对隧道工程的影响，并对隧道内岩溶暗河的整治及充填岩溶段的隧道施工方法进行了探讨。

关键词隧道工程岩溶暗河整治

1引言

随着生产建设的发展，岩溶地区工程建筑日益增多，所遇到的岩溶工程问题也日趋迫切，特别是在岩溶地区修建铁路，如果没有对岩溶发育特征进行研究，没有适当采取措施，往往在施工和运营时会发生许多事故，甚至严重危害铁路运营。岩溶对隧道工程的主要危害是：洞害(大型空溶洞影响隧道施工)；水害(危害施工安全及运营安全、地表失水影响生态环境)；岩溶充填物(隧道基底软弱，施工易突泥、坍塌等)；洞顶地表塌陷等。

在建的渝怀线武隆隧道，全长9 418 m，隧道中部穿过可溶岩地层长度达3 800m，在施工中先后揭示多处岩溶暗河，在雨洪期岩溶水涌人隧道，给施工造成极大损失和危害。本文将结合武隆隧道岩溶情况，对岩溶水调查及治理措施进行探讨。

2岩溶及水文地质情况

2．1岩溶

武隆隧道位于乌江右岸，隧道洞身通过地层岩性多为三叠系T

j、T1f灰

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岩夹白云岩，以及二叠系P

c、P2w、P1m、P1q+l灰岩，地表岩溶形态十分丰富，

2

并分布有溶沟溶槽、落水洞、漏斗、洼地等地质形态。乌江边出露四个主要岩溶泉点，岩溶地下水较为丰富。

隧道中部横洞工区向出口方向施工中，先后揭示4处较大规模岩溶地层。2#、3#暗河间210m隧道均在溶洞充填物中通过，充填物为碎石土、块石土，隧底以下充填深度一般为6～8 m，局部地段深度达20m。

2．2水文地质

隧道位于乌江右岸坡脚处，距乌江边1 000m左右。该段乌江为峡谷地段，乌江两岸多为陡崖。陡崖顶上线路左侧见两级岩溶平台，第一级岩溶平台高程为1100～1400m，第二级岩溶平台高程为1600～1800m。这两级岩溶平台面积较大，第一级平台面积为42km2，第二级平台面积为77km2，其上分布有众多的岩溶洼地、漏斗、落水洞等，是岩溶水的主要补给区。隧道位于第一级岩溶平台向乌江排泄的排泄区附近，隧道高程与地下水高程相近，因此隧道揭露多处暗河、充填溶洞，雨季时隧道涌水量较大。

洪雨季节隧道内2#、3#岩溶暗河发生多次涌水，且两溶洞之间隧道内存在多处涌水点，其中2002年6月20日的涌水量达138X104m3/d；经过一个雨季，随着岩溶管道的疏通，最大涌水量达718.6×104m3/d。1#溶洞常年有流水，洪雨季节流量显著增加，并漫入坑道内。

3岩溶对隧道工程的影响

3．1岩溶水的危害

在铁路和公路隧道建设中，由岩溶水引起的一系列灾害时有发生，对近年灰岩地层隧道统计分析表明，约有80％的隧道遇到不同程度的岩溶涌水问题。岩溶突水、涌泥会给隧道施工带来淹没坑道、毁坏机具等危害，甚至造成人员伤亡、中断施工、延误工期、增加造价，如南岭隧道、大瑶山隧道、梅花山隧道等施工期间都遭到了突、涌水灾害。

岩溶突水、涌泥砂，将造成地表塌陷、沉降变形，严重影响地面建筑物安全，使地下水位下降，影响周围生态环境。如大瑶山隧道从施工到运营，地面先后发生陷坑数百个，涉及范围大至几平方公里，甚至于运营期间隧道内涌砂，中断行车。

在建的武隆隧道施工揭示1#～3#岩溶暗河后，2002年雨季先后出现6次较大涌水，造成洞口施工场地被毁，施工风机、充电房被冲人乌江，洞内装碴设备受损，施工中断近两个月；2003年雨季以来，溶洞段多次涌水，其最大涌水量较上一个雨季时成倍增加，造成洞口场地再次被冲毁，矿车等设备被冲至乌江边，施工严重受阻，施工进度受到影响。

3．2充填溶洞对隧道工程的影响

由于充填溶洞的力学性能较差，在充填溶洞地层中施工时，极易造成坍塌，危及施工安全；对隧道结构而言，由于围岩自承能力差，衬砌及支

护易开裂、破坏；隧道基底位于充填物中，可能产生沉降，造成结构物限界不足，危及行车安全。

4岩溶水整治方案

4．1岩溶水整治原则

按《隧规》要求，铁路隧道防排水必须遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。而岩溶地区的地下水为岩溶暗河管道水及岩溶裂隙水，一般情况下，除对周边地表环境有特殊要求的采用堵水措施外，其它情况宜采用防、排、截等措施。这是由于岩溶及岩溶水的发育在宏观上有一定的规律性，但从微观上有许多不确定性，因此造成堵水困难、代价高、风险大、效益相对较差。岩溶暗河管道水具有自然的排泄通道，隧道施工揭示岩溶暗河管道水仅改变其排泄途径，对地表的影响甚微，笔者认为对揭示的暗河管道水应按引排或截堵的原则处理。根据武隆隧道揭示的1#～3#岩溶暗河的水文地质条件，其上源两极平台面积较大，采取截堵措施是不现实的，可采用以排为主的原则对其进行整治。

4．2岩溶水水量的调查

众所周知，地下岩溶及岩溶水发育规律极其复杂，按现有的手段和方法要查清楚是比较困难的。武隆隧道的历次涌水情况也证实了这一点，岩溶水量的变化相当大。采用排水方案，其隧道涌水量的大小，决定了相应的排水系统的规模、布置、过水结构的大小等，即决定着工程安全及工程投资。因此，在进行方案比选前，需仔细、详实地收集资料，调查岩溶水水量。针对武隆隧道工程，从以下几个方面进行了岩溶水调查。

(1)调查岩溶发育区范围及岩溶暗河的上下游情况。从上游两级岩溶平台的面积及下游乌江边岩溶的调查分析表明，武隆隧道的岩溶水是十分丰富的，且在乌江边有明显的岩溶通道，通过连通试验发现1#暗河与乌江直接相通。

(2)建立完善有效的洞内涌水观察记录。武隆隧道在揭示2#暗河后(2002年2月)开始建立起水量观察记录。在3#暗河揭示后，2002年雨季，降雨半天后洞内水量逐渐增大，最大水量达138×104m3/d；经过一个雨季后，降雨1-2h后洞内水量增大，且很快达到最大水量，其观测记录的最大涌水量为718.6×104m3/d。