巖溶區(qū)隧道突水災(zāi)害防治原則及治理對(duì)策

郭佳奇，李宏飛，徐子龍

(河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院，河南焦作 454000)

0 引言

巖溶普遍存在于俄、美、德、法、中、印、南非、巴爾干半島等國(guó)家或地區(qū)，資料顯示［1-2］，地球上約有15%的地形是喀斯特巖溶地貌。我國(guó)幅員遼闊，是世界上巖溶分布最廣泛的國(guó)家，按可溶地層分布計(jì)算，分布面積可達(dá)3.443×106km2，約占我國(guó)陸地面積的1/3。隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的持續(xù)快速推進(jìn)，西部地區(qū)交通、水利等基礎(chǔ)建設(shè)迅猛發(fā)展，已建和在建長(zhǎng)大巖溶隧道越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)因巖溶問(wèn)題引起的隧道施工地質(zhì)災(zāi)害造成的停工時(shí)間約占施工總工期的30%［3］，其中突水已經(jīng)成為我國(guó)巖溶地區(qū)隧道修建中最嚴(yán)重、且最常見(jiàn)的巖溶災(zāi)害，我國(guó)80%的巖溶隧道施工中遭遇過(guò)水害問(wèn)題，渝懷線圓梁山隧道施工中，先后遇到了五個(gè)深埋充填型溶洞，受高壓、富水、巖溶等誘導(dǎo)因素的影響，突發(fā)了多次大規(guī)模的涌水、涌泥等工程地質(zhì)災(zāi)害，給工程的安全順利施工造成了極其嚴(yán)重的影響［4］。因此，為保證隧道施工安全，順利通過(guò)高壓富水巖溶地層，加強(qiáng)對(duì)巖溶地區(qū)隧道突水防治原則和治理對(duì)策研究具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文在前人研究的基礎(chǔ)上［5-7］，結(jié)合宜萬(wàn)鐵路沿線眾多巖溶隧道突水災(zāi)害治理的工程實(shí)踐，總結(jié)、概括了我國(guó)近一個(gè)時(shí)期巖溶隧道施工中突水防治的基本原則和治理對(duì)策，以期對(duì)提高我國(guó)巖溶隧道突水防治技術(shù)水平具有一定的參考價(jià)值。

1 巖溶隧道突水防治原則

1.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原則

宜萬(wàn)線工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜，特別是長(zhǎng)大隧道，可溶巖約占隧道長(zhǎng)度的70%［8］，雖然在工程勘察階段，投入了大量的人力、物力和財(cái)力，在充分收集、分析和研究以往既有資料的基礎(chǔ)上，以遙感判譯先行，以補(bǔ)充、深入、擴(kuò)大地質(zhì)測(cè)繪和巖溶水文地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)，基本上查明了全線重要隧道的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及存在的主要重大地質(zhì)問(wèn)題和可能發(fā)生重大地質(zhì)災(zāi)害的原因、位置、規(guī)模、危害程度［9］。但由于沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，僅通過(guò)地表勘察很難查明深部巖溶的細(xì)節(jié)，且受勘探精度控制，一些高壓富水巖溶構(gòu)造體的位置、重要地層界面和斷層位置較難準(zhǔn)確定位，故有必要在施工階段選擇經(jīng)濟(jì)、合理、可靠的預(yù)報(bào)方法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，這樣可相對(duì)準(zhǔn)確的提供隧道周邊及掌子面前方一定范圍內(nèi)詳細(xì)的巖溶等地質(zhì)情況，將有助于制定和實(shí)施具有實(shí)際意義的防治突水的措施，從而降低巖溶隧道突水等事故的發(fā)生概率。

宜萬(wàn)鐵路建設(shè)初期，通過(guò)對(duì)各種超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，制定了地質(zhì)素描、TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水、超前深孔鉆探和風(fēng)鉆加深5m淺孔鉆探共五種必測(cè)方法。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)證明:地質(zhì)素描為確定前方宏觀地質(zhì)條件起到了很大的作用;TSP203對(duì)巖溶探測(cè)準(zhǔn)確率約為50%;地質(zhì)雷達(dá)和紅外線探水對(duì)巖溶及巖溶水難以起到應(yīng)有的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作用;超前深孔鉆探和風(fēng)鉆加深5m淺孔鉆探預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率幾乎達(dá)到100%［10］。因此，在后期超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方案中，為有效規(guī)避巖溶突水風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低工程投資不再進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水探測(cè)，調(diào)整后的模式采取以地質(zhì)素描和TSP203先行，以鉆孔為主的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式(圖1)。

圖1 宜萬(wàn)鐵路超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式圖Fig.1 Mode of advanced forecast on Yiwan railway

在宜萬(wàn)線齊岳山隧道出口段左洞ZK329+618附近按照?qǐng)D1所示的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式，綜合地質(zhì)分析、TSP探測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁探查及超前深孔鉆探驗(yàn)證等多種手段結(jié)果確定了隧道底板巖溶管道發(fā)育情況，得到了底板以下巖溶分布示意圖(圖2)，后經(jīng)開(kāi)挖驗(yàn)證預(yù)測(cè)情況與實(shí)際情況較一致。在該段隧道施工過(guò)程中，因準(zhǔn)確掌握了所遇含水巖溶構(gòu)造的區(qū)域和邊界，同時(shí)采取了合理的處治方案成功通過(guò)了富水巖溶地層，避免了突水、涌泥等事故造成的損失。

1.2 分類管理原則

根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)將巖溶隧道分成不同類別，然后依據(jù)不同的類別分別制定詳細(xì)的突水等巖溶災(zāi)害預(yù)防策略及治理預(yù)案，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)性防治。宜萬(wàn)線施工中根據(jù)每座隧道的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，發(fā)生突涌水突泥的幾率、規(guī)模、危害程度等，對(duì)巖溶隧道進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)分類。對(duì)野三關(guān)、馬鹿箐等8座長(zhǎng)大隧道巖溶發(fā)育、暗河眾多、地下水豐富，個(gè)別工區(qū)為反坡施工，施工中極有可能發(fā)生大規(guī)模突水突泥的地質(zhì)災(zāi)害，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定為一級(jí);對(duì)堰灣一號(hào)、堰灣二號(hào)、景陽(yáng)坪等26座巖溶隧道施工中可能出現(xiàn)局部突水、突泥或大型溶腔，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí);沿線其余巖溶隧道為一般風(fēng)險(xiǎn)隧道［10］。同時(shí)制定突發(fā)性事件的防范應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)、工程難題的設(shè)計(jì)和施工預(yù)案、重難點(diǎn)工程監(jiān)控等八項(xiàng)機(jī)制從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類別的巖溶隧道及早管理、區(qū)別管理，使沿線所有巖溶隧道的施工均處于合理的受控狀態(tài)之下，降低隧道施工中重、特大事故發(fā)生的幾率。

圖2 齊岳山隧道出口段底板以下巖溶分布圖Fig.2 Karst distribution map under the bottom of Qiyueshan tunnel exit

1.3 二襯緊跟原則

2004年5月29日，突降暴雨，降雨量165.4mm，5月30日凌晨5:07，宜萬(wàn)線別巖槽隧道DK406+675～+715段右側(cè)邊墻出現(xiàn)涌水，將該段初支壓裂，涌水量達(dá)2100m3/h，造成初期支護(hù)最大變形380mm，隨后，立即對(duì)該段進(jìn)行橫支撐加強(qiáng)，并施作排水孔泄水;2006年7月5日，齊岳山地區(qū)降特大暴雨，2:17～8:00降雨量 120mm、8:00～8:45降雨量43.4mm，累計(jì)163.4mm，為該地區(qū)百年不遇的大降雨，致使在7點(diǎn)時(shí)，齊岳山隧道正洞DK363+101～+103段初期支護(hù)受高壓水?dāng)D壓爆裂突發(fā)涌水，涌水量13000m3/h，致使平導(dǎo)被淹1045m、正洞1019m;2008年4月18日20:00～19日20:00，榔坪地區(qū)降雨量62.5mm紅瓦屋隧道ⅡDK93+430～+435段(ⅡDK93+370～+460段為充填粘土型溶洞，初期支護(hù)為I18鋼架，間距 1榀/0.5m，網(wǎng)噴 C25混凝土25cm。)左邊墻發(fā)生突水突泥，突泥量880m3，突水突泥造成初期支護(hù)I18鋼架被剪斷，邊墻出現(xiàn)直徑為2m的洞穴。根據(jù)上面的例子和宜萬(wàn)線巖溶隧道突水、突泥統(tǒng)計(jì)情況可知，宜萬(wàn)線巖溶隧道大部分突水、突泥事故發(fā)生隧道斷面開(kāi)挖后和超前探孔階段，但初期支護(hù)施作后仍有相當(dāng)一部分巖溶隧道發(fā)生了突水事故，據(jù)宜萬(wàn)線建設(shè)指揮部的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示初期支護(hù)施作后的隧道突水事故占到總突水災(zāi)害的13%，因此在巖溶隧道施工過(guò)程中一定要重視支護(hù)這一環(huán)節(jié)，并且要做到“二襯緊跟”原則。

1.4 信息化施工原則

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一些先進(jìn)的、輕便的檢測(cè)儀器不斷得到更新，這些儀器的運(yùn)用能及時(shí)準(zhǔn)確地把開(kāi)挖后隧道的變形、隧道突水量、水壓等信息反饋給施工和設(shè)計(jì)部門(mén)，以便及時(shí)做好防治措施，確保施工的安全［10-11］。另外宜萬(wàn)線巖溶隧道施工時(shí)為應(yīng)對(duì)突水性巖溶地質(zhì)災(zāi)害，除了上述監(jiān)測(cè)變形、水壓等參數(shù)的信息化設(shè)備，還設(shè)置了聲光報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急通信及電視遠(yuǎn)距離監(jiān)控等手段及早發(fā)現(xiàn)突發(fā)性事故、及時(shí)采取對(duì)策、保證人員和設(shè)備安全。

1.5 其他原則

由文獻(xiàn)［12］的研究知，隧道與周邊隱伏高壓富水溶腔之間以及隧道掌子面與前方巖溶儲(chǔ)水構(gòu)造間存在一定的防突巖層(巖墻)，在施工中首先綜合應(yīng)用1.1節(jié)所述的各種超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)手段，查明隧道與溶腔間巖層及掌子面前方巖墻巖體情況，溶腔發(fā)育規(guī)模和方位，以及內(nèi)部充填水壓的大小，根據(jù)巖溶隧道突水機(jī)理計(jì)算計(jì)算最小防突厚度［12］，然后在最小防突厚度外，實(shí)施超前預(yù)注漿等加固措施;近距離穿越含水巖溶構(gòu)造時(shí)，應(yīng)分步開(kāi)挖，同時(shí)進(jìn)行弱爆破施工減小對(duì)防突巖層的擾動(dòng)、破壞，確保防突巖層的穩(wěn)定，以規(guī)避施工時(shí)突水災(zāi)害發(fā)生。

隧道施工過(guò)程中容易在可溶巖與非可溶巖界面、斷裂構(gòu)造帶、陡傾褶皺構(gòu)造核部等部位發(fā)生突水、突泥危險(xiǎn)。在施工中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這些危險(xiǎn)地段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和超前管棚支護(hù)、超前徑向預(yù)注漿等工程措施，起堵水加固作用，降低隧道突水、突泥事故發(fā)生。

通過(guò)對(duì)巖溶突水特征的分析，對(duì)連通型溶腔，應(yīng)避開(kāi)雨季施工，對(duì)未連通型溶腔則不受季節(jié)限制。

2 巖溶隧道突水治理對(duì)策

2.1 引排方案

針對(duì)規(guī)模不大的過(guò)水型巖溶，原則上以引排水為主，以維持巖溶既有水流通道，不得隨意對(duì)巖溶管道堵塞，避免造成水害。野三關(guān)隧道DK119+512巖溶處理:2005年8月11日，野三關(guān)隧道開(kāi)挖揭示DK119+512隧底發(fā)育過(guò)水型巖溶，右側(cè)為巖溶大廳。巖溶為兩頭窄的芒果狀，最寬處約18.3m，巖溶水流自左向右流入大廳消水洞，旱季水流量為43m3/h。針對(duì)該巖溶水，采取如下處理措施:對(duì)巖溶大廳堆積物清理，對(duì)巖溶大廳巖壁進(jìn)行錨網(wǎng)噴防護(hù)，維持其原有排水通道。隧道基底采用板跨方案，隧道結(jié)構(gòu)采用K0.5MPa抗水壓結(jié)構(gòu)。

2.2 泄水洞方案

當(dāng)?shù)叵掳岛游挥谒淼郎戏綍r(shí)，為確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全，原則上應(yīng)設(shè)置泄水導(dǎo)洞對(duì)暗河水進(jìn)行排放。泄水導(dǎo)洞根據(jù)泄水點(diǎn)標(biāo)高，并結(jié)合洞外地形條件設(shè)置，原則上泄水洞設(shè)置為上坡，標(biāo)高以低于泄水點(diǎn)2m以上為宜，坡度一般為1% ～3%，以滿足安全排水要求［11］。泄水洞斷面原則上應(yīng)滿足無(wú)壓排水要求，泄水洞最大排水量按水文地質(zhì)條件進(jìn)行估算，其最小斷面面積按文獻(xiàn)［11］中式(2)計(jì)算確定。泄水導(dǎo)洞斷面尺寸除滿足泄水要求外，為確保泄水洞盡快投入使用，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械配置和施工通風(fēng)要求確定開(kāi)挖斷面形狀及尺寸，宜萬(wàn)線根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)于泄水導(dǎo)洞內(nèi)凈空斷面，采取無(wú)軌運(yùn)輸時(shí)宜為4.5m×4.6m(寬×高)，采取有軌運(yùn)輸時(shí)宜為3.5m×4.2m(寬 ×高)。

馬鹿箐隧道出口遭遇“978高壓富水充填溶腔”突水突泥災(zāi)害后，鑒于溶腔規(guī)模宏大，巖溶異常發(fā)育、富水含泥并伴有高水壓和巨大儲(chǔ)水量，動(dòng)態(tài)補(bǔ)給量大，且該區(qū)不具備大面積地表塌陷的地質(zhì)條件，長(zhǎng)期排水不會(huì)對(duì)周邊水環(huán)境產(chǎn)生大的影響，同時(shí)為保證隧道運(yùn)營(yíng)安全，因此，在平導(dǎo)進(jìn)口左側(cè)20m處設(shè)泄水洞，泄出“978高壓富水充填溶腔”的巖溶水，以確保隧道施工安全，以及隧道投入運(yùn)營(yíng)后的使用安全。

2.3 堆積體加固堵水方案

當(dāng)隧道處于巖溶暗河堆積體中時(shí)，可通過(guò)控制注漿技術(shù)對(duì)堆積體進(jìn)行堵水加固，維持原暗河排水系統(tǒng)，之后進(jìn)行隧道施工。五爪觀隧道DK49+274～DK49+345段穿越暗河堆積體，巖溶大廳橫向?qū)?20m，堆積體上部為巨塊狀崩塌塊石，下部為卵石土、塊石土及粉質(zhì)黏土夾礫砂，飽和、密實(shí)，卵石直徑2～9cm(圖3(a))。根據(jù)該巖溶暗河堆積體特點(diǎn)，采取堆積體加固堵水方案，(圖3(b))。

圖3 五爪觀隧道暗河段堆積體加固示意圖Fig.3 Sketch map of stack body reinforcement of underground river segment in Wuzhuaguan tunnel

2.4 繞避方案

繞避方案是根據(jù)巖溶突水突泥溶腔及暗河形成的水文地質(zhì)條件不同所表現(xiàn)出的巖發(fā)育的多樣性、復(fù)雜性、各異性的原理，并利用綜合超前地報(bào)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)精確探測(cè)技，在充分探明高壓富水溶腔或暗河等巖溶發(fā)育規(guī)律后進(jìn)行主動(dòng)躲避、迂回、繞行的安全、快速、高效、經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)巖溶處治的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)是巖溶隧道安全快速施工的一項(xiàng)成功的創(chuàng)新技術(shù)，首次在宜萬(wàn)鐵路巖溶隧道施工中應(yīng)用就取得了良好的效果［13］。2006年9月29日7時(shí)45分，大支坪隧道平導(dǎo)掌子面開(kāi)挖至PDK132+990處，掌子面左側(cè)拱頂有水流出，水量約1000m3/d，后有淤泥擠出;根據(jù)設(shè)計(jì)資料顯示，此大型異常區(qū)橫跨Ⅰ、Ⅱ線及迂回導(dǎo)坑，影響區(qū)域280m，長(zhǎng)約440m，異常區(qū)域核心體積達(dá)1.5×104m3以上，多為巖溶發(fā)育充填流塑性泥砂及高水壓。為早日實(shí)現(xiàn)安全突破、充分挖掘地質(zhì)潛力，依靠技術(shù)手段，對(duì)地質(zhì)進(jìn)行精確探測(cè)，采取了“就地封堵+迂回繞行”的方案，在平導(dǎo)右側(cè)30m處設(shè)迂回導(dǎo)坑，見(jiàn)縫插針，利用巖溶發(fā)育軟弱地帶迂回通過(guò)，取得了成功。

2.5 注漿堵水方案

在目前所有巖溶隧道突水防治對(duì)策中，注漿堵水是運(yùn)用最廣泛的方案［10，14］。在巖溶水發(fā)育地段，如果溶洞規(guī)模較大，溶洞內(nèi)部充填了大量的溶蝕物，且含有豐富的地下水，一旦揭穿，可能發(fā)生大規(guī)模的突水、突泥，嚴(yán)重影響施工安全，同時(shí)地下水大量排放可能影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境時(shí)，則應(yīng)采用“以堵為主，限量排放”的原則，采取全斷面注漿加固的方法。通過(guò)注漿加固圍巖，限制排水量，保證隧道洞室穩(wěn)定，確保施工及運(yùn)營(yíng)安全，實(shí)現(xiàn)有控制排放，減少(防止)水資源流失。

洞內(nèi)注漿方案的選擇可根據(jù)隧道巖溶發(fā)育地段的不同工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況進(jìn)行初步選定，施工中再結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等措施綜合分析的成果，參考表1確定合理的注漿方案。如隧道埋深不大，并且通過(guò)地表鉆孔、水化學(xué)分析、連通試驗(yàn)、地面沉降和地下水位變化觀測(cè)等手段，確定了溶管或溶洞的位置和發(fā)育方向。巖溶發(fā)育情況比較簡(jiǎn)單，可通過(guò)地面局部注漿、帷幕注漿等方法阻斷巖溶水下滲的通道并對(duì)地層進(jìn)行加固，保證隧道開(kāi)挖不受巖溶的影響。地表注漿的注漿壓力應(yīng)隨著鉆孔深度而變化，一般不超過(guò)上覆土壓和水壓之和的0.5倍。

表1 巖溶隧道注漿堵水方案選擇Table 1 Chose of grouting scheme on Yiwan line

另外注漿壓力、注漿擴(kuò)散半徑、注漿孔間距、注漿段長(zhǎng)及止?jié){巖盤(pán)、混凝土止?jié){墻厚度等應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)條件以及圍巖類型、巖溶發(fā)育情況、涌水量及巖溶水壓確定，設(shè)計(jì)出適用于巖溶處理的注漿參數(shù)。注漿鉆孔的布置，需根據(jù)注漿范圍、注漿段長(zhǎng)、單個(gè)注漿鉆孔的作用范圍、巖溶(巖層裂隙)發(fā)育情況、含水層分布情況、毛洞斷面大小和鉆孔作業(yè)要求而定，超前預(yù)注漿注漿鉆孔宜長(zhǎng)短結(jié)合并呈傘形輻射狀布置;全斷面徑向注漿注漿鉆孔按梅花型布置。

2.6 釋能降壓方案

宜萬(wàn)鐵路多次遭遇的突水突泥災(zāi)害奪走了多名作業(yè)人員的生命，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也對(duì)宜萬(wàn)鐵路的正常施工造成影響。從多次突水突泥災(zāi)害情況來(lái)看，目前針對(duì)高壓富水充填溶腔所采取的方法和技術(shù)措施難以從根本上解決施工安全問(wèn)題，因此，如何防治高壓富水充填溶腔突水突泥災(zāi)害，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，研究更為安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用的高壓富水充填溶腔施工技術(shù)十分必要，鐵道部宜萬(wàn)鐵路建設(shè)指揮部以張梅為組長(zhǎng)的課題組認(rèn)真吸收專家意見(jiàn)，總結(jié)馬鹿箐隧道泄水洞揭穿過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，補(bǔ)充完善專項(xiàng)安全設(shè)計(jì)，形成了水文監(jiān)測(cè)、洞外排水線路、洞外警戒、洞內(nèi)排水線路、洞內(nèi)相鄰洞室分隔、洞內(nèi)外預(yù)警監(jiān)控、進(jìn)洞條件、進(jìn)洞觀察安全撤離線路共八項(xiàng)專項(xiàng)安全設(shè)計(jì)，創(chuàng)造性的提出了處理高壓富水充填溶腔的新技術(shù)——釋能降壓法法［10］。該技術(shù)有效解決了巖溶隧道運(yùn)營(yíng)正線水溝排泄巖溶涌水能力的不足、運(yùn)營(yíng)水害永久安全隱患、高壓富水充填溶腔突水突泥、由較強(qiáng)抗水壓支護(hù)結(jié)構(gòu)抵抗外荷載費(fèi)用高、施工難度大等技術(shù)難題。有效避免了重大突水突泥地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。釋能降壓法正式形成以后，先后于2008年12月9日，對(duì)野三關(guān)隧道“602高壓富水充填溶腔”泄水支洞實(shí)施釋能降壓又獲得成功;2008年12月16日，成功對(duì)大支坪隧道“990高壓富水充填溶腔”實(shí)施釋能降壓，溶腔得以安全順利施工。在處理埋藏型或深埋型巖溶區(qū)的特大體量高壓富水隱伏填充、半填充溶腔時(shí)釋能降壓法與傳統(tǒng)的注漿堵水、凍結(jié)法堵水相比具有一定的優(yōu)勢(shì)［10］(表2)。

表2 釋能降壓法與傳統(tǒng)方法的比較Table 2 Comparison between energies-release and depressurization and traditional method

3 結(jié)論

巖溶隧道因其線路周邊及掌子面前方發(fā)育大量高水壓充填型巖溶構(gòu)造，由水壓劈裂及其他原因誘發(fā)的突水突泥災(zāi)害已成為巖溶隧道施工中的重大安全隱患，本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合宜萬(wàn)鐵路沿線眾多巖溶隧道突水、突泥等巖溶災(zāi)害治理的工程實(shí)踐，分析、總結(jié)了巖溶區(qū)隧道突水防治的基本原則與治理對(duì)策，主要結(jié)論如下:

(1)提出了巖溶隧道突水防治中的五大基本原則，即:超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原則、分類管理原則、二襯緊跟原則、信息化施工原則及其他原則。其中，加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是巖溶隧道突水防治最重要的基本原則，隧道前方含水巖溶構(gòu)造的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，可以大大降低隧道施工突水風(fēng)險(xiǎn)。宜萬(wàn)鐵路高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道施工中提出的以地質(zhì)素描和TSP203先行，以鉆孔為主的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式避免了多種物探手段造成的多解性困境，增加了預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的直觀性，且有效的降低了超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的工程造價(jià)，是一個(gè)值得大力的推廣的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)模式;

(2)提出了引排、泄水洞、堆積體加固、繞避、注漿以及釋能降壓六種巖溶隧道突水災(zāi)害治理對(duì)策。注漿堵水是目前巖溶隧道突水防治對(duì)策中應(yīng)用最廣泛的方案，本文總結(jié)給出了巖溶隧道注漿堵水的方案選擇表，增強(qiáng)了該方案在巖溶隧道突水防治中的可操作性;

(3)釋能降壓法處理高壓富水充填溶腔是富水巖溶處治技術(shù)的一次思想創(chuàng)新。臨界界面鎖定階段是釋能降壓專項(xiàng)爆破設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。掌子面前方巖墻預(yù)留厚度是此階段需要合理確定的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)，目前還沒(méi)有能較精確計(jì)算含裂隙缺陷的掌子面巖墻預(yù)留厚度的力學(xué)模型。

［1］鐵道部第二勘察設(shè)計(jì)院.巖溶工程地質(zhì)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1984.China Railway Eryuan Engineering Group CO.LTD.Karst engineeringgeology［M］. Beijing:China Railway Press，1984.

［2］王夢(mèng)恕.對(duì)巖溶區(qū)隧道施工水文地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的意見(jiàn)［J］. 鐵道勘察，2004(1):7-9，18.WANG Mengshu.Hydrologic and geological forecast of tunnel construction in the karst district［J］.Railway Investigation and Surveying，2004(1):7-9，18.

［3］李術(shù)才，薛翊國(guó)，張慶松，等.高風(fēng)險(xiǎn)巖溶地區(qū)隧道施工地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)報(bào)預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27(7):1297-1307.LI Shucai，XUE Yiguo，ZHANG Qingsong，et al.Key technology study comprehensive prediction and earlywarning of geological hazards during tunnel construction in high-risk karst areas ［J］.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2008，27(7):1297-1307.

［4］劉招偉.圓梁山隧道巖溶突水機(jī)理及其防治對(duì)策［D］.北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2004.LIU Zhao wei. Karstwaterburstmechanism and prevention countermeasures in Yuanliangshan tunnel［D］.Beijing:China University of Geosciences，2004.

［5］柳宏達(dá).巖溶隧道涌水防治技術(shù)［J］.石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，15(2):60-62.LIU Hongda.Prevention and cure technology for water inflow into karst tunnel［J］.Journal of Shijiazhuang Railway Institute，2002，15(2):60-62.

［6］卓越，鄒翀.高水壓巖溶隧道施工防水處理技術(shù)［J］.隧道建設(shè)，2006，26(2):33-37.ZHUO Yue，ZOU Chong.Water-proofing construction technology of karst tunnels with high water pressures［J］.Tunnel Construction，2006，26(2):33-37.

［7］李圍.公路隧道巖溶超前探測(cè)技術(shù)及突水防治原則研究［J］. 貴州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，27(4):110-113.LI Wei.Study on prevention principles of water inflow and detecting technologies about karst in construction highway tunnel［J］.Journal of Guizhou University(Natural science)，2010，27(4):110-113.

［8］郭佳奇，王光勇，任連偉.宜萬(wàn)鐵路巖溶地質(zhì)特征及其發(fā)育模式［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2013，24(2):72-78.GUO Jiaqi，WANAG Guangyong，REN Lianwei.Karst geological features of Yiwan line and their basic modes［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2013，24(2):72-78.

［9］朱鵬飛.宜萬(wàn)線隧道工程施工地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)策劃與應(yīng)用效果初步評(píng)價(jià)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005，42(5):52-58.ZHU Pengfei.Preliminary evaluation for the planning and the effectsofapplication oftheadvance geological prediction and forecast in tunnel construction on Yiwan railway line［J］.Modern Tunneling Technology 2005，42(5):52-58.

［10］張梅.宜萬(wàn)鐵路高壓富水充填溶腔釋能降壓技術(shù)研究［R］.北京:鐵道部工程管理中心，2009.ZHANG Mei. The energesis and depressurization technology of filling solution cavity of high pressure and rich water in Yiwan railline［R］.Beijing:Engineering Management Centre of Ministry of Railways，2009.

［11］張民慶，黃鴻健，苗德海，等.宜萬(wàn)線隧道工程巖溶治理技術(shù)與工程實(shí)例［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2008，01:26-36，52.ZHANG Minqing，HUANG Hongjian，MIAO Dehai，et al.The technology of treating karst for Yichang-Wanzhou railway and its engineering example［J］.Journal of Railway Engineering Society 2008，01:26-36，52.

［12］郭佳奇.巖溶隧道防突厚度及突水機(jī)制研究［D］.北京交通大學(xué)，2011.GUO Jiaqi. Study on against-inrush thickness and waterburst mechanism of karst tunnel［D］.Beijing:Beijing Jiaotong University，2011.

［13］李庚許.宜萬(wàn)鐵路大支坪隧道巖溶地質(zhì)災(zāi)害綜合防治技術(shù)［D］.北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，2009.LI Gengxu.Yiwan railroad Dazhiping tunnel karst geology disaster integrated control technology［D］.Beijing:China University of Geosciences(Beijing)，2009.

［14］張民慶，彭峰.地下工程注漿技術(shù)［M］.北京:地質(zhì)出版社，2008.ZHANG Minqing，PENG Feng.Grouting technology of underground engineering［M］. Beijing:Geological Press，2008.