应对大型含水溶洞的治理技术

在隧道建设中,经常会遇到含水型溶洞,其可分为以下两种。

1.充水型溶洞(溶槽)

受地质构造影响,在不同岩性之间,有时会出现层间宽张裂隙,张裂隙内充填有大量的岩溶水。为保证施工及隧道建成后运营的安全,施工中应遵循以注浆加固堵水方式为主的处治原则。

(1)当隧道采取顺坡施工的方式时,通过综合超前地质预报确定掌子面前方涌水量不大(Q≤300 m3/h)、水压不高(p≤0.5 MPa)、水量比较稳定时,可采取爆破揭示后局部注浆或者径向注浆处治方案。采用爆破揭示后再处治的方式既能满足隧道快速施工要求,也能达到注浆堵水加固的要求。

(2)当隧道采取顺坡施工的方式时,通过综合超前地质预报确定掌子面前方涌水量大(Q>300 m3/h)、水压高(p>0.5 MPa)时,采用爆破揭示后再处治的方式施工难度大,注浆堵水效果差,因此采用超前预注浆堵水的处治方案。

(3)当隧道采取反坡施工的方式时,通过综合超前地质预报确定掌子面前方涌水量不大(Q≤100 m3/h)、水压不高(p≤0.5 MPa)、水量比较稳定时,可采用爆破揭示后局部注浆或者径向注浆处治方案。

(4)当隧道采取反坡施工的方式时,通过综合超前地质预报确定掌子面前方涌水量大(Q>100 m3/h)、水压高(p>0.5 MPa)时,应采用超前预注浆堵水的处治方案。

2.过水型溶洞(暗河)

过水型溶洞多为该隧道所在位置的地下水水系的一部分,如果堵塞,将破坏该位置的地下水水系,同时也在隧道衬砌上附加了很大的水压力。因此,对于过水型溶洞,处治的原则是“宜通不宜堵”。

处治过水型溶洞常用的形式是泄水洞、梁垮(拱跨)、迂回导坑。

1)泄水洞(www.xing528.com)

泄水洞形式的处治方案(见图8.6)有以下要求。

图8.6 泄水洞形式处治方案示意

①泄水洞应设置为上坡,坡度应结合地形条件设置,一般以1%～3%为宜。

②泄水洞断面应能满足排水要求,断面的设置应按水文地质条件进行估算。

③若泄水洞长度L≤500 m,泄水洞断面尺寸原则上按照满足现场机械配置和施工通风的要求进行确定。采取无轨运输时泄水洞宜为4.5 m×4.6 m(宽×高),采用有轨运输时泄水洞宜为3.5 m×4.2 m(宽×高)。若泄水洞长度L>500 m,泄水洞断面尺寸原则上按照有轨运输和施工通风的要求进行确定。

2)梁跨(拱垮)

对于大跨度过水型溶洞,溶洞周围岩体相对完整时,可根据溶洞的具体地质条件,采用隧道内梁(拱)桥跨越形式的处治方案。

3)迂回导坑

对于涌水量大的溶洞或岩溶带等复杂情况,若一时难以处理,为使开挖工作不致停顿,可采取迂回导坑形式绕避溶洞,继续进行隧道开挖。同时在溶洞两段进行探测,借以查明溶洞大小或岩溶带的分布范围、岩溶水补给来源等,进行研究之后,再确定相应的处治方案。