武隆隧道巖溶暗河整治方案探討

武隆隧道巖溶暗河整治方案探討簡介：文章介紹了渝懷線武隆隧道施工中揭示的巖溶暗河及水文地質(zhì)情況，結(jié)合巖溶暗河整治方案的研究，分析了巖溶對隧道工程的影響，并對隧道內(nèi)巖溶暗河的整治及充填巖溶段的隧道施工方法進行了探討。關(guān)鍵字：隧道工程巖溶暗河整治方案

1引言隨著生產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展，巖溶地區(qū)工程建筑日益增多，所遇到的巖溶工程問題也日趨迫切，特別是在巖溶地區(qū)修建鐵路，如果沒有對巖溶發(fā)育特征進行研究，沒有適當采取措施，往往在施工和運營時會發(fā)生許多事故，甚至嚴重危害鐵路運營。巖溶對隧道工程的主要危害是：洞害(大型空溶洞影響隧道施工)；水害(危害施工安全及運營安全、地表失水影響生態(tài)環(huán)境)；巖溶充填物(隧道基底軟弱，施工易突泥、坍塌等)；洞頂?shù)乇硭莸?。在建的渝懷線武隆隧道，全長9418m，隧道中部穿過可溶巖地層長度達3800m，在施工中先后揭示多處巖溶暗河，在雨洪期巖溶水涌人隧道，給施工造成極大損失和危害。本文將結(jié)合武隆隧道巖溶情況，對巖溶水調(diào)查及治理措施進行探討。2巖溶及水文地質(zhì)情況2．1巖溶武隆隧道位于烏江右岸，隧道洞身通過地層巖性多為三疊系T1j、T1f灰?guī)r夾白云巖，以及二疊系P2c、P2w、P1m、P1q+l灰?guī)r，地表巖溶形態(tài)十分豐富，并分布有溶溝溶槽、落水洞、漏斗、洼地等地質(zhì)形態(tài)。烏江邊出露四個主要巖溶泉點，巖溶地下水較為豐富。隧道中部橫洞工區(qū)向出口方向施工中，先后揭示4處較大規(guī)模巖溶地層。2#、3#暗河間210m隧道均在溶洞充填物中通過，充填物為碎石土、塊石土，隧底以下充填深度一般為6～8m，局部地段深度達20m。2．2水文地質(zhì)隧道位于烏江右岸坡腳處，距烏江邊1000m左右。該段烏江為峽谷地段，烏江兩岸多為陡崖。陡崖頂上線路左側(cè)見兩級巖溶平臺，第一級巖溶平臺高程為1100～1400m，第二級巖溶平臺高程為1600～1800m。這兩級巖溶平臺面積較大，第一級平臺面積為42km2，第二級平臺面積為77km2，其上分布有眾多的巖溶洼地、漏斗、落水洞等，是巖溶水的主要補給區(qū)。隧道位于第一級巖溶平臺向烏江排泄的排泄區(qū)附近，隧道高程與地下水高程相近，因此隧道揭露多處暗河、充填溶洞，雨季時隧道涌水量較大。洪雨季節(jié)隧道內(nèi)2#、3#巖溶暗河發(fā)生多次涌水，且兩溶洞之間隧道內(nèi)存在多處涌水點，其中2002年6月20日的涌水量達138X104m3/d；經(jīng)過一個雨季，隨著巖溶管道的疏通，最大涌水量達718.6×104m3/d。1#溶洞常年有流水，洪雨季節(jié)流量顯著增加，并漫入坑道內(nèi)。3巖溶對隧道工程的影響3．1巖溶水的危害在鐵路和公路隧道建設(shè)中，由巖溶水引起的一系列災(zāi)害時有發(fā)生，對近年灰?guī)r地層隧道統(tǒng)計分析表明，約有80％的隧道遇到不同程度的巖溶涌水問題。巖溶突水、涌泥會給隧道施工帶來淹沒坑道、毀壞機具等危害，甚至造成人員傷亡、中斷施工、延誤工期、增加造價，如南嶺隧道、大瑤山隧道、梅花山隧道等施工期間都遭到了突、涌水災(zāi)害。巖溶突水、涌泥砂，將造成地表塌陷、沉降變形，嚴重影響地面建筑物安全，使地下水位下降，影響周圍生態(tài)環(huán)境。如大瑤山隧道從施工到運營，地面先后發(fā)生陷坑數(shù)百個，涉及范圍大至幾平方公里，甚至于運營期間隧道內(nèi)涌砂，中斷行車。在建的武隆隧道施工揭示1#～3#巖溶暗河后，2002年雨季先后出現(xiàn)6次較大涌水，造成洞口施工場地被毀，施工風(fēng)機、充電房被沖人烏江，洞內(nèi)裝碴設(shè)備受損，施工中斷近兩個月；2003年雨季以來，溶洞段多次涌水，其最大涌水量較上一個雨季時成倍增加，造成洞口場地再次被沖毀，礦車等設(shè)備被沖至烏江邊，施工嚴重受阻，施工進度受到影響。3．2充填溶洞對隧道工程的影響由于充填溶洞的力學(xué)性能較差，在充填溶洞地層中施工時，極易造成坍塌，危及施工安全；對隧道結(jié)構(gòu)而言，由于圍巖自承能力差，襯砌及支護易開裂、破壞；隧道基底位于充填物中，可能產(chǎn)生沉降，造成結(jié)構(gòu)物限界不足，危及行車安全。4巖溶水整治方案4．1巖溶水整治原則按《隧規(guī)》要求，鐵路隧道防排水必須遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。而巖溶地區(qū)的地下水為巖溶暗河管道水及巖溶裂隙水，一般情況下，除對周邊地表環(huán)境有特殊要求的采用堵水措施外，其它情況宜采用防、排、截等措施。這是由于巖溶及巖溶水的發(fā)育在宏觀上有一定的規(guī)律性，但從微觀上有許多不確定性，因此造成堵水困難、代價高、風(fēng)險大、效益相對較差。巖溶暗河管道水具有自然的排泄通道，隧道施工揭示巖溶暗河管道水僅改變其排泄途徑，對地表的影響甚微，筆者認為對揭示的暗河管道水應(yīng)按引排或截堵的原則處理。根據(jù)武隆隧道揭示的1#～3#巖溶暗河的水文地質(zhì)條件，其上源兩極平臺面積較大，采取截堵措施是不現(xiàn)實的，可采用以排為主的原則對其進行整治。4．2巖溶水水量的調(diào)查眾所周知，地下巖溶及巖溶水發(fā)育規(guī)律極其復(fù)雜，按現(xiàn)有的手段和方法要查清楚是比較困難的。武隆隧道的歷次涌水情況也證實了這一點，巖溶水量的變化相當大。采用排水方案，其隧道涌水量的大小，決定了相應(yīng)的排水系統(tǒng)的規(guī)模、布置、過水結(jié)構(gòu)的大小等，即決定著工程安全及工程投資。因此，在進行方案比選前，需仔細、詳實地收集資料，調(diào)查巖溶水水量。針對武隆隧道工程，從以下幾個方面進行了巖溶水調(diào)查。(1)調(diào)查巖溶發(fā)育區(qū)范圍及巖溶暗河的上下游情況。從上游兩級巖溶平臺的面積及下游烏江邊巖溶的調(diào)查分析表明，武隆隧道的巖溶水是十分豐富的，且在烏江邊有明顯的巖溶通道，通過連通試驗發(fā)現(xiàn)1#暗河與烏江直接相通。(2)建立完善有效的洞內(nèi)涌水觀察記錄。武隆隧道在揭示2#暗河后(2002年2月)開始建立起水量觀察記錄。在3#暗河揭示后，2002年雨季，降雨半天后洞內(nèi)水量逐漸增大，最大水量達138×104m3/d；經(jīng)過一個雨季后，降雨1-2h后洞內(nèi)水量增大，且很快達到最大水量，其觀測記錄的最大涌水量為718.6×104m