傅軍 遲學(xué)新

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 四川成都 610031）

0 引言

中國喀斯特地貌分布廣、面積大，主要分布在碳酸鹽巖出露地區(qū)，面積約91～130萬km2。其中以廣西、貴州和云南東部所占的面積最大，是世界上最大的喀斯特區(qū)之一。貴州地區(qū)的溶溝、峰林、溶蝕洼地、落水洞等是發(fā)育在以石灰?guī)r和白云巖為主的碳酸鹽巖上的地貌，地下形態(tài)主要表現(xiàn)為溶洞。

隨著我國高鐵建設(shè)的飛速發(fā)展，隧道占線路長度的比例越來越大，穿越巖溶地區(qū)的隧道由于受勘察手段的限制，當(dāng)?shù)刭|(zhì)勘察不準(zhǔn)確遇到巖溶管道水時，通常采用引排的方式處理，以確保隧道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營安全，當(dāng)水量過大時，又可能導(dǎo)致既有結(jié)構(gòu)排水能力不足的問題，本次介紹的為某高鐵隧道防災(zāi)救援通道排水方案研究。

1 工程概況

某高鐵隧道位于貴州省關(guān)嶺～普安區(qū)間，雙線隧道，設(shè)計(jì)時速350km/h，左右線線間距為5.0m，全長接近12km，全隧設(shè)計(jì)為人字坡，是本線重點(diǎn)控制性隧道。

本隧為可溶巖隧道，可溶巖段占隧道總長的73.5%。并穿越7處斷層，地質(zhì)條件極復(fù)雜。本隧共設(shè)置兩座橫洞及一座貫通平導(dǎo)，貫通平導(dǎo)設(shè)置于線路左線右側(cè)35m處。平導(dǎo)內(nèi)凈空尺寸為5.6m（寬）×6.0m（高），平導(dǎo)坑底面較正洞軌面低約1.8m。預(yù)測隧道正常涌水量為91200m3/d，最大涌水量為177000m3/d。

本隧于2010年底開工建設(shè)，原設(shè)計(jì)、施工均未考慮其輔助坑道作為防災(zāi)救援疏散工程使用，2012年原鐵道部發(fā)布《鐵路隧道防災(zāi)救援疏散工程設(shè)計(jì)規(guī)范》后，設(shè)計(jì)單位研究編報了該隧道防災(zāi)救援疏散工程方案，2014年中國鐵路總公司批復(fù)利用本隧道平導(dǎo)作為防災(zāi)救援疏散通道，根據(jù)批復(fù)意見，該隧道利用貫通平導(dǎo)作為防災(zāi)救援通道。故該平導(dǎo)需作為防災(zāi)救援及運(yùn)營排水功能使用。

2 現(xiàn)場情況

全隧以可溶巖地層為主，地表洼地、落水洞較發(fā)育，大氣降雨多沿坡面匯入洼地及落水洞注入地下巖溶管道排泄，勘察期間對該隧進(jìn)行了水文地質(zhì)專題評價工作，根據(jù)專題評價結(jié)論，隧道進(jìn)出口段主要位于巖溶水垂直循環(huán)帶，洞身位于水平徑流帶或季節(jié)交替帶，地下水流向從線路右側(cè)流向左側(cè)，向左側(cè)北盤江及支流羅秧河排泄。隧道開挖揭示可溶巖局部隱伏巖溶較發(fā)育，主要為溶洞、巖溶裂隙、巖溶管道及溶蝕破碎帶，地下巖溶水發(fā)育，正洞出水段落共15處，主要出水點(diǎn)共6處，多為巖溶裂隙水及巖溶管道水，6處經(jīng)水文觀測，各出水點(diǎn)平時水量相對較小，存在雨季水量暴增的隱患，且瞬間水量及水壓較大，水質(zhì)渾濁。估算全隧最大涌水量Q=154×104m3/d，其排泄不暢易在暴雨季節(jié)直接威脅高鐵今后的運(yùn)營安全。為保證隧道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營期間安全，有必要設(shè)置泄水洞排泄。

為滿足運(yùn)營期間地下水能得到有效排泄，發(fā)揮泄水降壓作用，保證隧道運(yùn)營安全，隧道共增設(shè)4座泄水洞，增設(shè)集水廊道14處，將地下水引排至平導(dǎo)內(nèi)排走。其中約147×104m3/d通過平導(dǎo)進(jìn)口工區(qū)引排至洞外。

隧道穿越的可溶巖地層主要為三迭系中統(tǒng)楊柳井組（T2y）、三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺二段（T2g2）、三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三、四段（T1yn3+4）、永寧鎮(zhèn)組一段（T1yn1），屬于巖溶中等至強(qiáng)烈發(fā)育地層。據(jù)野外調(diào)查，地表巖溶形態(tài)主要為巖溶洼地、落水斗、溶溝、溶槽、石芽、溶洞、溶蝕裂隙。

平導(dǎo)進(jìn)口段在開挖期間，曾多處發(fā)生突涌泥、坍塌、變形、地表塌陷等問題，為確保施工安全，平導(dǎo)開挖期間其底部鋪設(shè)了鋼板、鋼架橫撐等強(qiáng)化支護(hù)措施。

平導(dǎo)洞口段排水坡度為7.5‰，按照最大涌水量計(jì)算，在洞口平緩段水深高出地面約70cm，且對平導(dǎo)底板及邊墻沖刷嚴(yán)重。按照《鐵路隧道防災(zāi)救援工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求“疏散救援土建工程設(shè)施應(yīng)按永久工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)及防排水設(shè)計(jì)。用于疏散的通道，其地面應(yīng)平整、穩(wěn)固，無積水”，故不滿足防災(zāi)救援相關(guān)要求，需對地下水引排進(jìn)行相應(yīng)處理。

3 處理方案

由于施工期間多處揭示管道水，導(dǎo)致引入平導(dǎo)內(nèi)的地下水暴增，經(jīng)過長期對既有平導(dǎo)襯砌結(jié)構(gòu)的沖刷，已造成了嚴(yán)重的安全隱患，加上作為防災(zāi)救援通道功能的相關(guān)要求，需要對地下水進(jìn)行歸槽引排，為此，在建設(shè)單位組織下，設(shè)計(jì)單位結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況分別研究了加深側(cè)溝、明溝、雙層立交排水方案，具體分述如下：

加深側(cè)溝方案：本方案最大處需要設(shè)置2m（寬）×1.8m（高）排水槽方可滿足排水要求，其開挖寬度達(dá)2.8m，開挖深度達(dá)2.2m，由于平導(dǎo)進(jìn)口段開挖期間揭示地質(zhì)條件極差，加之在部分段落平導(dǎo)底部鋪設(shè)鋼板、鋼架橫撐等，若要拆換，施工難度及施工安全風(fēng)險都極高，并且工程投資較大，故排除了該方案。

圖1 加深側(cè)溝方案

明溝方案：采用明溝方案可減低施工風(fēng)險，節(jié)約工程投資，由于平導(dǎo)寬5.6m，若設(shè)置排水槽后，防災(zāi)救援通道剩余寬度約2.8m，嚴(yán)重影響防災(zāi)救援，較大型特殊車輛基本無法通行。平導(dǎo)也作為運(yùn)營排水通道，所有橫通道均設(shè)置水管將正洞地下引至平導(dǎo)，由于平導(dǎo)與正洞高差為1.8m，當(dāng)最大水量工況發(fā)生時，平導(dǎo)內(nèi)地下水存在倒灌至正洞的可能，危及運(yùn)營安全，故排除了明溝方案。

圖2 明溝方案

雙層立交方案：通過設(shè)置雙層結(jié)構(gòu)進(jìn)行排水，并增設(shè)蓋板，下層為排水通道，上層為防災(zāi)救援通道使用，底板及溝槽身采用混凝土澆筑，以防止沖刷，保護(hù)既有底板及平導(dǎo)邊墻襯砌，排水槽內(nèi)沿縱向設(shè)置2處隔墻，將其分成3個排水通道，為防止地下水集中至某一通道，超出其排水能力，于兩隔墻底部沿墻身縱向間隔2m設(shè)置橫向過水孔，使三通道可以均勻排水，過水孔尺寸為20×20cm。通過雙層立交方案，即解決了排水要求，又滿足了防災(zāi)救援功能需要，并降低了施工風(fēng)險，如圖3所示。

圖3 雙層立交方案

為滿足運(yùn)營排水及防災(zāi)救援通道使用功能要求，結(jié)合施工安全性、難度、投資及現(xiàn)場實(shí)際情況，結(jié)合參建各方的意見，經(jīng)過綜合比較，最終共同確定采用雙層立交方案。

4 結(jié)語

本次介紹的是兼顧施工風(fēng)險、施工難度、施工效果的一種特定工況下地下水處理思路，在以后運(yùn)用過程中，充分結(jié)合各自項(xiàng)目特點(diǎn)，合理選擇處理方案。在當(dāng)今建設(shè)飛速發(fā)展中，如何去利用物探、鉆孔等綜合勘察手段，在巖溶地區(qū)盡可能去避開巖溶管道、暗河、大型溶洞、水平循環(huán)帶等不良地質(zhì)，合理優(yōu)化線路，在施工過程如何運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)去降低施工風(fēng)險等問題還需進(jìn)一步研究。