杨学定，吕 锋

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550000)

喀斯特地貌为具有溶蚀力的水对可溶性岩石(大多为石灰岩)进行溶蚀作用等所形成的地表和地下形态的总称，又称岩溶地貌。该地貌在我国有着广泛的分布，如云南以及广西等。其主体特征为溶洞以及天坑等地理现象。在喀斯特苏地区，对于深埋隧洞的施工，存在一定的难度，其中需要对处理好地下水问题，以便保障施工的顺利开展。

1 深埋隧洞的地下水处理的重要性

喀斯特地区深埋隧洞，最明显的地质灾害包括高地应力、高地温涌突水、针对存在的地质灾害问题，最需要重点解决的便是地下水问题。在正式施工中，会产生涌水问题，在之后的隧洞使用当中，会出现涌水以及漏水病害。隧洞围岩渗涌水可使围岩四周受力结构出现一定的改变。由于隧洞的构成，大部分为围堰泥岩，所以隧洞存在一些不稳定的因素，如围岩强度的降低，拱脚基底承载力的下降等，提升了隧洞施工的难度，对施工进度造成了严重影响。此外，对生态环境也存在不良影响。如果对于地下水的处理不及时，会影响之后的使用，所以对于隧洞施工和安全使用的保障，需要处理好地下水[1]。

2 工程概况

贵州夹岩水利工程的工程建设任务是以供水和灌溉为主，兼顾发电，并为区域扶贫开发及改善生态环境创造条件。工程设计灌溉面积为6.002万hm2，总供水人口267万人，多年平均发电量2.2亿kW.h。夹岩水库正常蓄水位1323m，死水位1305m，电站总装机3 台总容量90MW。总干渠渠首设计流量为34m3/s，毕大供水工程设计流量为6m3/s。工程为Ⅰ等工程，由水源工程、毕大供水工程、灌区骨干输水工程等组成[2]。

本标段为北干渠6标段，起止桩号为48+201-63+784，总长度15.583km。包括的建筑物有：凉水井隧洞、对门寨暗渠及节制闸、余家寨隧洞、蔡家龙潭暗渠、蔡家龙潭隧洞、高石坎暗渠、高石坎倒虹管、高石坎隧洞、史家槽明渠。

本标段隧洞分布情况：凉水井隧洞洞长927m、余家寨隧洞洞长11340m、蔡家龙潭隧洞总长595m、高石坎隧洞总长1971m。

3 喀斯特地区深埋隧洞的地下水处理技术分析

3.1 溶洞处理

1)隧洞底板无水溶洞：①溶洞沿洞轴线方向的实际宽度≥2m、其深度≤2m时，要将填充物进行清除，之后对洞渣回填夯实进行应用；②溶洞沿洞轴线方向的实际宽度≥2m、其深度≤2m时，要将填充物进行清除，之后对洞渣回填夯实进行应用。然后根据溶洞的实际长度，利用相应的计算，可使隧洞纵向配筋得到加强；③溶洞沿洞轴线方向深度≥2m时，要根据溶洞实际发育情况，对有针对性的处理方案进行应用。

2)隧洞底板有水溶洞：①溶洞沿洞轴线方向的实际宽度，如果没有超过隧洞宽度、深度不超过2m时，预埋涵管要与已经安装的排水通道进行联通；②溶洞沿洞轴线方向的实际宽度，如果大于隧洞宽度、其深度不超过2m时，对于钢筋混凝土盖板的设计，要对之前的排水通道进行保留。如果跨度比较大，可对中部排架以及中墩进行设置，将较大时可设置中部排架或中墩，在稳固可靠的基岩上对基础进行安置；③溶洞沿洞轴线方向的实际深度，如果超过了2m时，要结合溶洞的实际发育情况，对有针对性的处理方案进行应用[3]。

3) 隧洞侧壁溶洞：①隧洞轮廓以外溶洞实际宽度，如果超过了2.5m，那么在隧洞轮廓线外浇筑的C15埋石混凝土挡墙，要在平整的岩石上安置基础。如果溶洞没有超过隧洞顶，那么挡墙顶部会砌满溶洞。如果溶洞超过了隧洞顶，那么挡墙砌筑到隧洞顶部高程，便是浇筑衬砌混凝土的外模，如图1所示；②隧洞轮廓以外溶洞的实际宽度，如果没有超过2.5m，那么浇筑衬砌混凝土的过程中，可对同等级混凝土回填直接应用[4]；③隧洞顶部溶洞：顶拱溶洞或垮塌出现的空腔，且侧壁方向空腔≤1.0倍隧洞宽，采用型钢拱架支撑，每榀间距0.5m；拱架外侧浇筑C20混凝土，侧壁浇筑满溶腔，隧洞上部浇筑距顶拱高度1.0m(溶腔高度<1.0m，则全部浇筑)，混凝土顶部吹砂厚0.3m。如图2所示。

因为岩溶问题十分复杂，在对岩溶超过预计的规模进行揭露的过程中，设计人员一定要多与各方沟通，以便制定的处理方案最经济也最安全[5]。

图1 隧洞侧壁溶洞处理示意图

图2 隧洞顶部溶洞处理示意图

3.2 涌水处理

涌水的处理原则为“以排为主，堵排结合”，在施工中，要严格按照这一原理进行处理。施工过程中立足于超前地质预报、超前钻孔泄压及超前注浆封堵等措施进行处理。针对本隧洞地质构造复杂、地下水压力高，涌水量大，存在突水地质灾害问题，本着经济合理、安全可行原则，对地下水的处理，总体上采取“先探后掘，以排为主，堵排结合”的处理方案，并根据不同情况按以下基本原则进行：

1)依照隧洞内部，实际洞段涌水水量的特征，通常情况下可对分段集水坑进行设置，利用水泵，将水抽出洞外。因为底部的岩石为软岩，在遇到水时，很容易出现软化洞段的问题，所以要及时硬化排水沟。

2)针对容易对渗水以及涌水量进行封堵的洞段，需要超前小导管进行应用，以便对灌浆进行封堵，或者封堵住局部径向浅孔灌浆。其中，灌浆孔的深度不能超过5m，关键部位为拱部。

3)对填充型溶腔充水进行预报时，需要对超前探孔或加深炮孔泄压的设置进行考虑，在涌水风险解除之后，再实施清除开挖作业。

4)针对超前地质预报的应用，可针对涌水量大的洞段实施精准预测。其中，要先应用泄压以及超前封闭等相关措施，以便每小时涌水量得到把控，使其在1200m3/h的范围内，可预防供电负荷不足的问题。

5)如果隧洞内出现了大量的涌水，那么花费的抽排费用会非常高。所以针对主要涌水点(段)要进行强制性的封堵，可使抽排水花费的费用有所降低。

6)针对可能会产生大突水的地段，可对超前帷幕灌浆止水进行应用。隧洞开挖断面以外7m范围，对全封闭的堵水固结圈进行构建，可对突用水事故的产生进行预防。

7)在高压富水地段，有很大可能会出现大-特大涌水事故，如果只应用超前帷幕灌浆，并不会产生理想的效果。但是，可借助钻孔排水结合导坑排水分流降压的方式，之后借助超前帷幕灌浆止水的综合处理方案，便可实现理想的处理效果。

8)如果富水管道式岩溶暗河的规模比较大，那么地下水的补给会非常充分、有大流量、水流急，不宜盲目封堵的特征。这时，需要枯水时段施工充分应用，并通过小导坑进行掘进的作业方式，或者在主隧洞左右二侧开挖横断面小的(4-15m2)排水导坑。如果这种小断面的排水导坑起到的排水作用不是非常有效，并且依然难以掘进掌子面时，可从掌子面上钻几个几米到几十米的排水钻孔以降低地下水位。

9)经超前帷幕灌浆或局部封堵注浆后，必要时进行补充灌浆。

10)无论应用那种隧洞出水点的封堵措施，都不可二次衬砌断面占用。

4 结 语

总之，喀斯特地区深埋隧洞的地下水处理，存在很多难点。在本工程项目中，隧洞沿线地下岩溶暗河发育，主要发育有仙人洞至西溪岩溶管道和蔡家龙滩暗河系统。仙人洞至西溪岩溶管道与隧洞主洞直交，高程约1300m，对隧洞影响较大。蔡家龙滩暗河系统在隧洞出口与隧洞线平行，对隧洞影响较大。因为条件环境比较复杂，所依在对地下水进行处理的过程中，要慎重考量和分析，以便制定有针对性的计划方案，对地下水做出有效的处理。