建筑设计论文：凤凰山隧道岩溶暗河整治处理浅析

　　摘要：岩溶是隧道施工中经常遇到的一种地质现象，它容易导致开挖面涌水、突泥，围岩及支护结构变形、开裂及坍塌，影响施工进度，危及施工安全，破坏周围环境。本文结合黄织铁路凤凰山铁路隧道工程实例，根据其穿越不同地质段提出相应的岩溶处理原则，并阐述讨隧道中根据超前地质预报成果来合理选择注浆方案的重要性，本工程所取得的经验可供今后处理同类岩溶问题时借鉴。

　　关键字：凤凰山隧道岩溶暗河涌水治理整治方案

　　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。

　　在建的黄织铁路凤凰山隧道进口位于枷担湾，出口位于郑家冲。隧道进口里程DK48+230，出口里程DK54+892，全长6662m。由于隧道洞身通过广泛分布的可溶岩地层，岩溶发育强烈，水文地质条件复杂，在隧道掘进中存在隧道突水、突泥及等主要工程地质问题，从而会影响隧道的正常施工及运营工作;另外当地下水大量排放后，可能会影响地表生产、生活用水，故处理原则。为保证工程的顺利实施，经过认真详细的调查分析，针对具体情况分别进行了处理，保证了工程的顺利进行。

　　2工程概况

　　2.1地形地貌、气象

　　隧道区域属织金县境内，南起熊家场，北至坡脚(站)，为中山溶洼地貌，山脊呈北东走向，两山脊之间或为冲蚀、溶蚀沟谷，或为串珠状溶蚀大洼地，测区最低为熊家场河谷，高程1190m，最高为凤凰山大冲梁子，高程1880.5m，相对高差690.5m。山坡一般陡峻，多溶蚀陡崖，植被茂密，荆棘丛生，通行困难。测区属亚热带湿润季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，阴雨天气较多，具四季不甚分明的特点。

　　2.2工程地质及水文地质

　　2.2.1工程地质

　　该区段从上至下分布岩土层分别有:1)、第四系的坡、残积层及冲、洪积层：2)二迭系的龙潭组、峨眉山玄武岩、茅口组、栖霞组、梁山组;3)石炭系的马坪群;4)寒武系的牛蹄塘组;5)震旦系的灯影组。

　　测区属黔西山字型构造带东翼，地质构造线呈近NE45度分布，线路与构造线斜交角度较大。褶皱较紧密，依序有后八杠背斜、张家丫口向斜、马雨林背斜、山羊箐向斜、鸡窝冲背斜等。区域性断层有打括断层、干河断层。

　　2.2.2水文地质

　　测区可溶岩地层有：二迭系茅口组、栖霞组、石炭系马坪群。工程区域内除有两条暗河水系外，商测区另有4处较重要的地下水系：A、石炭系马坪群灰岩地下水系;B、干河地下潜流;C、中坝潜流;D、玄武岩基岩裂隙。

　　3 岩溶暗河类型及分布情况

　　经分析，隧道进洞400m后，隧道高程均在地下水位以下，处于岩溶深部滞流带，而进口段约400m分处垂直渗流带及水平循环带。段隧道大部份处于岩溶深部滞流带，具体分布情况如下：DK49+740～+840，茅口组灰岩，山羊箐向斜地下水富集区，轨面以上70米发育龙潭坝暗河;DK50+974～DK51+194及进口平导对应里程，非可溶岩玄武岩与可溶岩茅口组灰岩接触带，发育干河断层;DK52+350～+420，非可溶岩寒武系炭质页岩及震旦系硅质白云岩与可溶岩石炭系马坪群灰岩接触带，裂隙通梭射村饮用水源;DK52+420～+740，可溶岩石炭系马坪群灰岩，下穿梭射村村庄;DK52+740～+790及出口平导对应里程，非可溶岩二迭系梁山组石砂岩夹炭质页岩与可溶岩石炭系马坪群灰岩接触带;DK52+790～+975，非可溶岩梁山组石砂岩夹炭质页岩与可溶岩栖霞组灰岩接触带，下穿堪家坝暗河;DK52+975～DK53+025及出口平导对应里程，可溶岩栖霞组灰岩;DK53+275～+375及出口平导对应里程，茅口组灰岩及栖霞组灰岩，岩溶极发育带，物探异常区。

　　4 岩溶超前地质预报及相应处理方法

　　4.1超前地质预报

　　本工程地质超前预报方法主要有以下几种：①、TSP203地质超前预报;②.地质雷达;③.超前水平钻孔验证，在上述预测预报工作基础上，将多项预测预报手段所得的资料进行综合分析与判断，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件及相关异常现象发布地质灾害临近警报。

　　4.2处理方法

　　根据隧道围岩的工程地质条件，岩体完整性，岩溶发育情况，涌突水位置、水量、水压及岩体的综合渗透系数等情况，选择超前帷幕注浆、径向注浆、超前局部注浆、补充注浆四种方案相结合。预设计注浆方案只是一个初步选定，施工中应根据超前地质预报综合分析的成果来合理选择注浆方案，详细方案如下：

　　4.2.1对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突泥地段，超前探孔2/3出水，且出水总量>10m3/h，地下水压力≥3.0MPa时，采用超前帷幕注浆方案，并向设计建议帷幕注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外8m;平导为开挖轮廓线外5m。

　　4.2.2对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带及向斜核部预测水压大、极可能产生较严重突水突泥地段，当超前探孔出水总量〈10m3/h，但地下水压力<3.0MPa并≥2.0MPa时，向设计建议采用超前帷幕注浆方案，注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外5m;平导为开挖轮廓线外3m。

　　4.2.3对不同年代地层岩层接触带、物探异常区、预测水压大、可能产生突水突泥地段，当超前探孔出水总量〈10m3/h，但地下水压力<2.0MPa并≥1.0MPa时，向设计建议采用超前帷幕注浆，预注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外3m;平导为开挖轮廓线外2m。

　　4.2.4对岩体完整、其结构性能可保证开挖安全，但大面积淌水且流量大于控制排水量(超前探水出水总量<10m3/h，但个别孔出水量>2m3/h)，且预测地下水压力<1.0MPa时)，实施开挖后全断面径向注浆，向设计建议注浆加固圈固结范围：正洞为开挖轮廓线外5m;平导为开挖轮廓线外3m。

　　4.2.5岩体完整、其结构性能可保证开挖安全，但局部出水且流量大于控制排水量时，对出水处实施局部注浆。

　　4.2.6注浆后流量仍大于控制排水量、注浆固结圈综合渗透系数大于设计控制值或仍有局部出水点时，实施补注浆。

　　5处理效果

　　在凤凰山隧道穿越富水地段施工中，针对不同的出水量、地下水压力采用不同的注浆方案，成功穿越了富水洞段，取得了较好的堵水效果，并取得了极大的经济效益。由此可见通过超前帷幕注浆可大大改善地层的透水特性，起到了良好的止水效果，经过该工程施工实践，表明在类似岩溶地质条件下采用帷幕注浆封堵岩溶水的方案是可行的。需要特别提醒的是在注浆过程中，要随时根据钻孔内的出水量、水压及掌握的地质状况，及时对浆液配比进行调整，力求取得最佳的注浆效果和提高施工速度。

　　6结语

　　岩溶是岩溶发育地区隧道施工过程中常见的一种不良地质现象，岩溶处理时应因地制宜、综合治理，不能千篇一律、一成不变，必须考虑对生态环境的影响，并且确保隧道施工和运营安全。岩溶隧道施工必须加强超前地质预测预报，隧道前方地质情况预报准确，可以降低隧道施工风险、减少不良地质灾害，超前水平钻探是一种最直观、有效的方法，施工中应给予高度重视。对溶洞采用浆砌片石或砼等材料进行回填时，必须查明溶洞的水文情况，选取合理的处理方法，不能破坏原有的水系，保持排水通畅。

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