卢树奀

（广东省南粤交通怀阳高速公路管理中心，广东 广州 510627）

0 引言

中山顶隧道进、出口分别位于英德市横石塘镇、英城镇境内，该隧道左线（Z K166+332～Z K167+535）全长1 203 m，右线（Y K166+385～Y K167+530）全长1 145m，路线纵断面设计为人字坡，进口段约1 050m坡度为0.94%，出口段约140m坡度为-0.5%，洞身最大埋深204m。该隧道地层岩溶化程度高，溶蚀现象在地表以岩溶槽谷和串珠状分布的溶蚀洼地、落水洞、漏斗等睡直溶蚀现象为特征，有利于降雨等进行渗入式或注入式补给，在2013年施工期间该隧道Y K166+542～Y K166+579段开挖时曾遇连续大溶洞，Y K166+560～Y K166+580处3条施工缝大断面出现渗漏水，经过多年水压力作用下，隧道顶岩溶洼地汇水与该段落岩溶呈贯通状态，在2014年5月中旬持续暴雨作用下，造成该隧道Z K166+480～Z K166+990、Y K166+560～Y K166+580出现大面积渗漏水、涌水现象。因此，必须采取一种行之有效的处治技术，解决该隧道渗涌水问题，才得以保障隧道施工质量和营运期间安全。

1 工程概况

1.1 气象

隧址区属热带、亚热带季风气候区，受季风影响，气候温暖湿润，雨量充沛，夏季湿热，多台风暴雨，冬季干燥，有冷空气袭击，4～8月为雨季，降水量约占全年降水量的70%，10月至第二年2月为旱季，约占全年降水量的16%。多年平均气温20.9℃，多年平均降水量1 982.4mm，多年平均蒸发量1 666.7mm。

1.2 地形地貌

隧道区为岩溶峰丛洼地、谷地地貌区，隧道穿越两山脊，两山脊走向分别为40°、197°，最大脊顶高程分别为227.5m、271.6m。进口段斜坡坡度缓、出口段斜坡相对陡，洞身最大埋深204m。隧址区为裸露型强岩溶化区，山体表面岩溶发育，可见多处岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶沟、石芽等岩溶现象。区内植被发育，自然斜坡坡体较稳定。

隧道进口位于呈弧形斜坡坡脚处，坡向296°～335°，斜坡为切向坡，多处见基岩出露，上覆土层厚度约0.5～2.0m，岩溶发育，斜坡坡度上陡下缓，坡角15～38°，隧道进口处的斜坡坡向与隧道设计轴线方向近平行，坡面植被发育，多为竹林及灌木。

隧道洞身段发育有多处岩溶漏斗及落水洞，K166+600处左、右两侧岩溶极为发育，发育有3个岩溶漏斗及1个落水洞，岩溶漏斗平面形态多呈圆形及椭圆型，直径15～25m，深度6～15m，底部较平缓，均可见消水洞；落水洞洞口呈圆形，直径约0.5～1.0m，可见深度约10～15m。K166+800～K166+920段左侧125m处发育有岩溶洼地，平面形态呈近圆型，地面高程149.3～150.90m，底部平缓，未见明显的消水通道。K166+910～K167+500段右侧20～420m发育有岩溶洼地，平面形态呈葫芦型，长轴方向为195°，地面高程100.10～109.65m，底部平缓，植被较发育，其间有乡村土路，在其北侧端可见一较大的消水洞。K167+400～K167+480段右侧85m处发育有岩溶洼地，平面形态呈近似椭圆型，长轴方向为225°，地面高程127.30～127.8m，底部平缓植被发育，未见明显的消水通道。

1.3 地质构造

路线区地理位置位于粤北山区和珠江三角洲的过度地带，经历了加里东、华力西——印支、燕山及喜山构造阶段多次和多种性质的地壳活动，地质构造比较复杂。路线区位于粤北凹褶束与连龙凹褶束之交接处，褶皱、断裂都较突出。

1.4 地层岩性

据工程地质测绘及钻探揭露，隧址区的地层上覆为第四系残坡积层（Q4el+d l）粉质粘土夹碎石，下伏基岩为泥盆系上统天子岭组（D3t）灰岩。

1.5 水文地质特征

根据该隧道区地层岩性、岩石组合关系及其水文地质特征，本区地下水主要为构造裂隙水和碳酸盐类岩溶水。

碳酸盐岩岩溶水分布于整个隧址区，地下水富水性主要受降水和岩溶发育程度制约，岩溶化程度愈高，含水岩组地下水富水性愈好。碳酸盐岩岩溶水以承压管道水、裂隙水为主，由进口右侧山体底部坡脚处的间歇性岩溶上升泉S1、S2出露地表，据访问和初勘资料推测最大泉流量为3 000m3/d。构造裂隙水主要赋存于由F3断裂破碎带的碎裂岩及断裂影响带受挤压破碎岩体组成的含水岩组中，断裂构造破碎带及其影响带中岩石破碎，完整性差，裂隙发育，该类地下水接受大气降水补给后，具有顺断层裂隙汇集、运移特点。以岩溶裂隙、孔隙水类型为主，由进口右侧山体底部坡脚处的间歇性岩溶下降泉S3出露地表，推测最大泉流量为650m3/d。

对进口段附近井水取地下水样分析结果表明，区内地下水对混凝土无结晶类腐蚀、结晶分解复合类腐蚀、分解类腐蚀。采用降水入渗法进行涌水量预测计算表明，隧道最大涌水量6 830m3/d，正常涌水量为2 670.86m3/d。

在纵剖面 K166+420～K166+450段、K166+520～K166+555段和K166+835～K167+050段在遭遇连续的强降雨时，产生突水突泥、岩溶塌陷、冒顶的可能性较大，其预测最大涌水量为6 830.0m3/d。

2 原设计防排水情况

隧道防排水按“防排截堵相结合、因地制宜、综合治理”的原则进行设计。

隧道洞身防水是在二次衬砌与初期支护之间铺设无纺布和1.5 mm厚单面自粘式E C B防水卷材组成复合防水层，在施工缝和沉降缝位置通过背贴式止水带和E型橡胶止水带或止水条加强防水，二次衬砌混凝土抗渗标号不小于S10；

隧道衬砌排水是在衬砌拱背防水层与喷射混凝土层之间设纵环向盲沟。纵向盲沟设在边墙底部，沿隧道两侧，全隧道贯通。环向盲沟沿隧道拱背环向布设，每10m一道，在边墙脚与纵向盲沟相连。在遇有地下水较大的地段或有集中渗水地段则加密环向盲沟。衬砌背后的地下水通过环向盲沟、无纺布汇集到纵向盲沟以后，通过每10m一道（双侧）布置的横向排水管，将地下水引入侧沟排出洞外。

洞内路缘边沟主要排放消防及清洗水，使地下水和污染水分离排放。

隧道路基下设纵、横向排水管排除路基下方渗水，消除地下水对路面结构的破坏。横向排水管按5～10m纵向设置，纵向排水管设置3道，纵横向排水管通过三通相连，横向排水管与下坡侧侧排水沟连通。

对于隧道与溶洞相交、相邻的处治，根据原不良地质处治设计图纸，结合现场实际情况进行专项设计。

隧道内路面侧排水沟0.6m宽、0.45m深，经计算单洞双侧排水沟过水能力约47 693m3/d。

3 隧道内渗涌水情况及原因分析

在经过2014年4月连续不断的中雨，尤其是5月连续近二十天的暴雨作用下（据广东省三防信息网报道：2014年5月17日至23日，清远市平均降雨量为352.4mm，是历史同期的4.1倍；英德市水务网、三防简报[2014]第10期报道：2014年5月23日1时～10时，英德市出现历史罕见特大暴雨，降雨量为184mm），左洞进口端Z K166+480～Z K166+535段衬砌面左侧拱腰出现滴水、Z K166+535～Z K166+560段施工缝及衬砌面左侧出现小股流水，Z K166+880～Z K166+990施工缝拱顶出现小股流水，其中Z K166+955大断面漏水，呈瀑布状。右洞 Y K166+560、Y K166+570和 Y K166+580断面施工缝拱顶、右侧拱腰大断面漏水，呈瀑布状。因涌水量过大，造成左洞进口端Z K166+332～Z K166+685外侧检查井均出现冒水，左洞洞口段路面漫流（经现场“四方”目测：左半幅（宽约7m）基本处于漫流范围，路面左侧靠路缘边沟处、即路面横坡低处水深约 15 cm，流速约 1 m/s，估算约43 000m3/d）、右洞洞口段水沟接近满沟等情况。经业主、设计、监理及施工单位等“四方”多次现场踏勘探讨，分析由于在异常气候、水文、地质等多种复杂因素作用下，现有防排水系统的功能受到影响，使其与汇入隧道内的水量匹配度不够，导致上述情况发生。

4 处治方案设计

4.1 原则

以排为主，疏、导、堵相结合，综合治理[1]。

4.2 处治方案

4.2.1 施工缝渗漏水段

（1）在渗漏水严重的施工缝拱墙位置径向打3个1.5m深（倾斜向上约15°）ø89孔泄水。

（2）需处治的施工缝左洞范围大致为：Z K166+480～Z K166+560、Z K166+880～ Z K166+990，右洞施工缝Y K166+560～Y K166+580。对全断面呈大面积渗漏水的施工缝（含沉降缝）全环凿槽引排，左线17道、右线3道（根据调查暂定）；对拱腰及其以下部位渗漏水的施工施工缝（含沉降缝）局部凿槽引排，右线5道、左线6道（根据调查暂定），具体如图1～图4所示。

图1 拱墙局部凿槽埋管引排设计图（单位：mm）

图2 拱墙局部凿槽埋管引排设计A-A剖面图（单位：mm）

图3 拱墙全环凿槽埋管引排设计图（单位：mm）

图4 拱墙全环凿槽埋管引排设计B-B剖面图（单位：mm）

（3）处治措施、施工工序、注意事项

a.隧道渗漏水调查、分析，确定处治部位，探明衬砌钢筋及拱架的分布情况；b.在渗漏水严重处按环向间距2m向围岩内打1.5 m深Φ89 mm的径向泄水孔，孔内塞入起反过滤作用的Φ80mm塑料盲管，盲管外端用16#铁丝环向扎紧封闭，钻设径向泄水孔时应避开衬砌钢筋或型钢；c.在二衬表面沿泄水孔两侧按设计尺寸开凿竖向（或环向）凹槽安装带；d.在凿槽内埋设2/3剖Φ125mm H D P E排水管，采用U形卡和M8膨胀螺丝固定排水管，间距50 cm，安装时先拱部、后两侧的顺序。e.在管壁外侧沿开槽内壁斜向植筋对拉，以加强对排水管的固定，植筋环距50 cm；f.在拱顶及水量大、水压强、拱脚拐弯处根据实际情况加密固定膨胀螺丝和植筋，确保排水管固定牢靠；g.在埋管外侧及沟槽两侧涂刷界面胶，然后再充填M30防水砂，抹至与衬砌混凝土表面齐平。变形缝部位，待防水砂浆有一定强度后，沿变形缝割缝，以作隧道变形之用。

4.2.2 左线进口端ZK166+332～ZK166+932范围内（距离洞口600 m）

（1）为了迅速疏导两侧排水沟、尤其是外侧水沟的水流，在偏向外侧水沟的车道标记线正下方增设中心排水沟（现浇），水沟过水面积约1.5m2（过水能力约271 860m3/d）。中心水沟检查井纵向间距50m/个。检查井盖板（预制）顶面抬升至沥青面层底面，盖板顶面采用沥青面层覆盖（10 cm厚）。

（2）为了达到迅速疏导边沟涌水的排水效果、减小路面结构因过多开槽可能引起的潜在路面沉降风险机率，在中心排水沟与侧排水沟间分区、分段增设 ø200H D P E横向排水管将两者连通。设置原则：从进洞口150 m处开始向洞内增设；往后每隔100～24 m一道。中心水沟左侧（横坡低的一端）横向排水管密一些，中心水沟右侧（横坡高的一端）横向排水管局部相对稀疏一些。对侧排水沟内水流可能满沟段，如侧排水沟内距离洞口范围150 m内和富水段应局部加密横向排水管。

（3）图5～图8适用于左线进口端Z K166+332～Z K166+932（距离洞口 600m），其中：Z K166+454～+488、Z K166+524～+535、Z K166+553～+886 为无仰拱段（合计 378 m）；Z K166+332～+454、Z K166+488～+524、Z K166+535～+553、Z K166+886～+932为有仰拱段（合计222m）。

图5 增设中心水沟设计图（有仰拱）（单位：mm）

图6 中心水沟大样图（有仰拱）（单位：mm）

图7 增设中心水沟设计图（无仰拱）（单位：mm）

图8 中心水沟大样图（无仰拱）（单位：mm）

4.2.3 右线进口端YK166+332～YK166+585范围内（距离洞口200 m）

（1）取消该段Ω型路缘边沟，重新施作侧排水沟，水沟盖板顶面抬升至沥青面层底面具体如图9～图10所示。

图9 右线进口端排水边沟改造设计图（单位：mm）

（2）为保证行车安全，改造后侧排水沟和盖板要加强配筋设计。

4.2.4 左线洞口处水沟与洞外水沟

由直角改为小角顺接，以确保洞内水流汛速畅达洞外，如图11所示。

4.2.5 对水沟内有淤积堵塞的地方

及时进行清淤疏通，对隧道衬砌表面有轻微、少量渗漏水或拱顶注浆孔出水的地方及时修补。

5 结 论

（1）该隧道地层泥盆系上统天子岭组（D3t）灰岩和洼地第四系堆积物，不存在较为明显的隔水层，地下水统一接受大气降水入渗，由于该隧道采用以排为主，疏、导、堵相结合，综合治理的原则，通过采取凿槽引排、增设中心排水沟渗漏处治技术措施，使得原有的地下水系统发生了分裂，即F3断裂破碎带东西两部分地下水系统交汇部位形成了一个新的以该隧道为集中排泄的子系统，经调查估测为2 L/s，增加了地下水系统的排泄，使得该渗漏水、涌水问题得以有效解决[2]。

（2）该隧道经通车营运4 a以来，洞口两侧排水沟通畅，洞顶山体完好，洞顶及洞口周边植被发育良好，经2018年对该隧道洞口、洞身、路面及附属结构进行定期检查，没有发现影响行车安全的病害[3]。

图10 右线进口端排水边沟改造大样图（单位：mm）

图11 进口端左线洞外路基段排水沟衔接平面图（单位：mm）