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编订：foonshion
方 斗 山 隧 道 溶 洞 涌 水 地 段 施
工 安 全 措 施
Safety measures for construction of karst cave gushing sections of
Fangdoushan Tunnel
解决方案系列 编号：FS-FA-04021
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方斗山隧道溶洞涌水地段施工安全
措施
说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员
队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定
方斗山隧道隧址区区域水文地质条件复杂，同时地下水
的资源量也十分丰富，由地下水涌、突水现象导致的环境工
程地质问题对隧道施工、运营的影响和危害也很突出。隧址
区可溶性碳酸盐岩类分布较广，岩溶发育，除岩溶对隧道稳
定性有影响外，其中丰富的岩溶水产生的突水、突泥等灾害
的影响也很突出。
方斗山隧道底板高程 ~，隧道施工过
程中，将逐步形成以隧道为中心的降落漏斗，随着隧道内地
下水的不断排出，势必引起地下水位大幅下降，地下水水力
坡度加大，流速加快，同时，部分被堵塞的岩溶通道也将被
疏通，涌水量逐渐加大，直至形成稳定的降落漏斗后，水量
逐步回落，趋于平稳。
建设中或建成后的隧道在疏干区内静水储量的同时，不
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但会直接引起区内地下水水位的整体下降，而且将引起岩溶
地貌地表的大面积沉降和塌陷。因此，做好透水的预测和应
对预案尤其重要。
一、涌水地段
(一)、主要防范措施
从“查、测、探、放、堵”五个方面拟定预测及应对预案。
1、查
①、根据地质资料，掌握各分层的含水性和透水性;
②、裂隙和断层位置、破碎带位置、含水情况和导水性
能;
③、老窑、古井和的分布范围、深度和积水情况;
④、围岩破坏及地表塌陷情况，观测岩层塌落带、断裂
带、沉降带、弯曲带的高度及其对涌水的影响;
2、测
①、收集当地气象、降水量和河流、水文地质资料，查
明地表水的分布;
②、查明井水的来源;
③、观测涌水量及其变化规律;
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3、探
①、坚持“有疑必探，先探后掘”的探防水原则;
②、下列情况必须探水前进:
a、接近可能积水的部位;
b、接近含水层、导水断层、溶洞和导水陷落柱时;
c、接近可能与水井、泉水相通的断层破碎带时;
d、接近有出水可能的钻孔时;
e、接近其它可能出水地区时;
③、探水作业参数
a、探水的起点
a、当采空区、溶洞、废弃硐室等积水区的位置准确，
在隧洞中不得小于 20 米;
b、对积水区有图纸，但不能确定积水区边界时，其最
小距离不得小于 60 米;
c、遇断层或陷落柱时，最小距离不得低于 20 米;
b、钻孔深度与超前距离
采用过探过掘时，探水钻孔的孔底位置必须始终保持超
前掘进工作面一定距离;
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c、探放水钻孔直径
d、探水钻孔数目，不少于 3 个，一般布置为扇形;
④、探放水的安全措施
a、加强钻场的巷道支护;
b、配备与探放水量相适应的排水设备;
c、在打眼地点或附近设专用电话;
d、测量和探放水人员必须亲临现场指挥;
e、钻孔内水压较大时，应采用反压和主喷装置的方法
钻进;
f、钻进时，发现煤岩松软、片帮、来压或钻孔中的水压、
水量突然增大，以及有顶钻等异常情况时，必须停止钻进，
但不得拨出钻杆，现场负责人立即向地面指挥人员报告，并
派人观测水情，如发现情况紧急时，必须撤出所有受威胁地
区的人员，然后采取措施进行处理;
4、放
根据地质勘测报告，放水容易造成塌方，在一般情况下
不采取放水。在必要的情况下采取。
①、疏放水方法
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a、直接放水法:适用于水量不大时;
b、先堵后放:先堵积水点，然后排放积水;
c、先放后堵:水源补给量不大;
d、地面疏放
e、利用钻孔疏放
②、疏放水注意事项
探到水源后，水量不大时，一般可用探水钻孔放水;在水
量很大时，需要打钻孔，直径为 50~70㎜
a、钻孔放水前，必须估计水量，控制放水量;
b、钻孔放水量，必须设专人测定水压、水量等情况;
c、在放水设计中，应规定好人员撤退路线;
5、堵
根据地质勘测报告，隧道透水主要采取以堵为主的施工
方案，可采用超前探水、超前帷幕灌浆，超前堵水。一般在
下列情况下应采用注浆堵水:
当涌水水源本身水量不大，但与其它水源有密切联系，
单纯用排水方法不可能或不经济时;
当隧道必须穿过含水层或充水断层，如果不堵住水源使
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掘进无法进行时;
当隧道严重淋水时;
(二)、施工安全措施
受到断层破碎带的影响，岩体不完整，自稳性差，可能
有涌水现象，为确保安全、高质量的通过不良地质地段，结
合设计文件及以往经验制定主要施工安全措施。
1.加强地质预报
利用超前地质探孔的施作，能直观、有效探明前方水文
地质情况，判断是否由发生涌水的可能性，并排除部分地下
水，减少水量，降低水压;并请有资质单位进行地质雷达超前
地质预报，以便进行综合分析。
2.预放水施工
根据超前钻孔预报情况，如果有涌水的可能，在涌水段
以前 10~20 米处进行超前预放水。放水孔采用潜孔钻机打
孔，孔径φ89，根据预探含水情况布设放水孔数量及位置。
3.预先增加排水设备出
为确保施工安全，出口在隧道内提前开挖集水坑，以利
于涌水收集，同时配备 2 台 150m3/h 的污水泵提前安装在
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集水坑上，输水管道采用φ100 钢管接至沉甸池，另外出口
增设移动泵站和备用水泵，正常情况下，掌子面利用电动潜
水泵排水、有特大涌水、突水时，将移动泵站及备用水泵移
至掌子面排水，各级泵站的水泵全部启动。进口隧道内提前
施工好排水沟与地面涵洞相联通，并随时确保水沟畅通。
(三)、防排水措施
对地下水要“防、排、截、堵”结合，形成畅通的排水通
道，原则上采用超前钻探、单层超前大管棚和周壁小导管双
液注浆堵水(掌子面不注浆)，在初期支护中钻孔引水设置多
层ω型排水半管，将水引入纵向排水管、横向排水管，出口
流入积水坑集中排出洞外，进口通过排水沟排出洞外。
(四)、掘进施工方案
总体施工方法采用分布开挖法(即环形开挖留核心土法)。
1.开挖前进行超前预报，探明掌子面前方围岩及含水情
况。
2.施工顺序如下:
(1)按设计施作φ50mm 长 的超前小导管并注浆(有
水段为双浆液，无水段为单浆液)。
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(2)隧道开挖拱部，并进行混凝土封闭岩面 3 至 5cm。
(3)施作系统锚杆，挂网，架设拱架后，复喷至设计厚度。
(4)隧道开挖中部，并进行混凝土封闭岩面 3 至 5cm。
(5)施作系统锚杆，挂网，架设拱架后，复喷至设计厚度。
(6)隧道清底，地方进行混凝土填充。
(7)挂防水板，施作二次衬砌。
(五)、施工注意事项
㈠严格落实施工的操作规程，当上半断面支护作业完成
后，及时埋设围岩量侧点，对开挖后水平净空变化量和拱顶
沉降量进行跟踪量测。一般每 5 米设 1 个量测断面，每天量
测 3 次，量测数据要及时反馈，用于指导正在进行的开挖及
支护作业。
㈡支护用的钢拱架，应保证其安设上、下垂直，紧贴岩
面，锁定牢固，达到最佳受力状态。加上分节时应结合每部
开挖断面高低，以便牢固对接。
㈢开挖时，工作面不宜垂直，严禁中下部有较大坑洼，
应通过调整打眼深度，使工作面具有一定的坡度，以利于保
证工作面的自稳能力。
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二、溶洞地段
(一)、溶洞的预测及应对措施
采用物探、钻探等技术对溶洞进行精确预测，当隧道施
工遇到溶洞时，应根据设计文件有关资料，超前地质预报、
现场实际查明溶洞分布范围、类型情况(大小、有无水、溶洞
是否在发育中以及其充填物)，岩层的稳定程度和地下水流情
况(有无长期补给来源，雨季水量有无增长)等，分别以引、
填、越、绕等措施进行处理。并配合设计溶洞处理施工图纸
进行处理。
1、溶洞跨越处理
当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程修
建困难、耗资巨大，或者溶洞虽小但水流较大时，可根据具
体条件采用相应的梁跨、板跨等形式跨越岩溶地段。
此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越，梁体采用抗侵蚀混
凝土。当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时，
应先开挖围岩，再施工跨越结构，以确保安全，同时应注意
不同受力结构间的断缝设置及连接措施设置。
2、封闭处理
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已停止发育的干溶洞，在考虑有效的过水通道后，可采
用混凝土、浆砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3、锚杆、钢管加固处理
为防止洞穴岩壁或顶板坍塌，在清除松动岩石困难的情
况下，可采用锚杆或大钢管、钢轨加固岩体。此时隧道衬砌
应考虑抗冲击措施，一般是采用明洞衬砌，衬砌顶部设置回
填体，其表面设置护面结构，回填体以上空间的溶洞洞壁采
用锚杆、钢筋网、喷射混凝土封闭支护;若溶洞较大，可设置
横向钢轨横或设人字形钢轨栅架。
4、支顶处理
当隧道穿过的溶洞由碎、块石及淤泥土充填，充填物的
松散密实程度不一时，隧道底部应考虑采用钢筋混凝土底板，
清除底板下松散体，回填碎石，并在底板下加设钢筋混凝土
桩进行支顶。
(二).岩溶水处理
1、岩溶水的处理
对岩溶水的处理通常原则是以“排”为主，截、堵、排、
防相结合的综合处理措施，笔者认为应该是以“通”为主，截、
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排、堵相结合的综合处理措施。“通”是指尽量保持原有过水通
道，不能因为隧道的修建发生大的变化;“截”是指截断原有地
下水通道，改走其他通道;“堵”是封死相交的地下水通道;“排”
是特指引入隧洞，通过排水沟排走;“防”是指防止地下水进入
隧道即可。
岩溶水处理的较大工程措施有泄水洞和涵洞两类，采用
泄水洞排水属于“排”和“截”的范围，采用涵洞过水属于“通”和“截”
的范围。
2、泄水洞排水
当预测到隧道区域的岩溶水量大、水压大，而隧道确实
无法避开时，需考虑专门设置排水隧洞，达到排除岩溶水，
降低地下水位，保持隧道干燥和施工安全的目的。
泄水洞应位于地下水来向的一侧，为防止岩溶水突然袭
击，施工中要采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备。泄
水洞的设置可能对生态环境有不利影响，是否采用应从施工、
环保、安全等多方面进行评价，以保证方案考虑周全，成本
最低。
3、涵洞、倒虹管吸过水
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隧道断面与岩溶水相交时，为保证岩溶水畅通，在隧道
底部设钢筋混凝土圆涵，或倒虹管，同时涵洞出入口周边至
隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。
在采用此方案时要正确考虑涵洞过水断面，一般应按丰
水季节流量考虑。
(三)其他要考虑的问题
1、洞穴堆积物及地表塌陷处置
洞穴堆积物的特点是松软、下沉量大、强度低、稳定性
差。当隧道必须穿越洞穴堆积物地段时，可采用桩基、换填、
注浆等加固岩体的处理措施。
隧道中地下水渗流排泄，导致岩溶地面塌陷，使地质环
境遭到破坏，造成隧道开挖时坍方、涌水、涌砂及突泥等危
害。隧道通过岩溶地段时的地面塌陷形成过程和突然发生所
参与的力是相当复杂的。施工中可采用化学注浆和管棚支撑
开挖，同时从地表高压注浆，固结塌陷松散体，避免出现突
泥现象。
2、设计阶段工程量估算
要准确估算隧道遭遇大型溶沟、溶槽时的工程量是困难
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的，不同的溶洞形态、位置有不同的方案，各方案的工程量
差异很大，这些只能在工程的预备费用中考虑。
如果在隧道勘察阶段已经明确可知隧道必然遭遇到的
大型溶洞数量、类型及位置，可提前进行预设计，尽可能使
工程量估算有个参考范围，作为调整预备费用费率的参考。
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