宜万铁路大支坪隧道高位泄水洞释能降压
四川铁科建设监理公司 郑志勇
摘 要 宜万铁路大支坪隧道具有各种不良地质：薄层、断层破碎带、溶洞、暗河、突水突泥等。地质灾害发生机率高，施工难度极大，且安全、质量要求标准高。本文论述该隧道在突破DK132+990溶腔段（以下简称990溶腔段）的施工过程中，采用排水支洞释能降压技术，以达到降低或消除溶腔填充体对正洞的压力，从而顺利完成正洞溶腔段施工。
关键词 溶腔隧道 排水洞 释能降压
一、工程概况
宜万铁路大支坪隧道位于湖北省巴东县境内，全长11.4公里。隧道大部份经过碳酸盐地区，湿热多雨的气候条件是岩溶发育的有利因素，从而形成了丰富多彩的岩溶形态，主要有石牙、溶沟、溶洞、漏斗、落水洞、岩溶管道、溶蚀裂隙等。
2007年11月，该隧道Ⅰ线正洞施工进入990溶腔段，在此后的地质超前预测预报资料及施工揭示情况显示，该溶腔段跨越了DK133+005～DK133+030长达25延米的正洞范围。2008年1月，Ⅱ线正洞施工进入990溶腔段，Ⅱ线溶腔段跨越ⅡDK132+970～DK132+997长达27延米的正洞范围。
在进行隧道正洞溶腔段的施工过程中，全过程采用了综合地质超前预测预报技术，使用的主要超前地质预测预报手段有：地质雷达、红外探水、地质超前钻探等。以地质超前预测预报为主导，从而明确施工技术方案，指导现场施工。
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在具体的施工方案上，运用了超前管棚、超前预注浆、双层钢架初支，围岩径向注浆、加固注浆、隧底加强处理等多种施工方法，并结合围岩监控量测加强对初支及围岩变形量的观测。
在该溶腔段的施工过程中，分别于2008年4月30日、2009年4月30日和5月16日发生了三起大型的突水突泥，其间还多次发生规模大小不等的一般性突水突泥。这些突水突泥事件的发生，充分展示了该隧道溶腔段的高危性和复杂性，同时也说明，限于目前的施工生产技术和人们对复杂岩溶认知程度的局限性，对于该隧道溶腔处理的方案和技术尚须逐步提高和完善。当采用建立在“限量排放、堵排结合”处理原则基础上的常规施工技术无法完成溶腔段安全突破，并确保施工及运营安全的情况下，无疑要求参建各方进一步解放思想，跳开常规思维，因地制宜地采用其他施工方案来加以解决。
二、释能降压的基本原理：
隧道溶腔处理的常规施工方法，是充分运用超前预支护、超前预注浆进行围岩固结，并结合开挖揭示后的各种支护、注浆固结断面周边围岩等方法，将溶腔体内填充物、水封堵于隧道断面外，从而完成溶腔段的施工。
但不容忽视的是，上述施工方法所形成的支护结构，所能承受的结构压力是有限的，据经往施工经验及相关数据显示，采用双层钢架支护并完成隧道衬砌施工后，所能承受来自于隧道上方和周边的溶腔填充体压力，大致可达0.5mp（即50m水头高度）。对于形态简单且较为明确的溶腔段，采用上述施工方法是切实可行的。但对于类似于本隧道规模较大、分布复杂不明的溶腔段处理，则需要对施工方法进行进一步的完善。
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释能降压就是在隧道正洞外适当位置，施工排水支洞与正洞溶腔连通，为溶腔填充物及汇集水建立新的通道，将溶腔填充物及汇集水彻底释放，并为今后溶腔体内可能积聚的填充物预留通道，从而减少或消除隧道正洞施工及运营安全压力的施工方法。
要实现释能降压的目的，应当注意以下几点：
⑴、对正洞溶腔形态及分布应有较为充分的认识。只有在对溶腔分布充分了解的基础上，才能保证降压通道与溶腔正确连通，从而确保填充物彻底释放。
⑵、应全面考虑释能降压通道的位置布置，并结合隧道正洞排水系统的分布，形成综合的排水通道体系和排水能力，确保运营过程的排水畅通。
⑶、在释能降压实施过程中，应正确处理好与正洞施工的先后顺序。一般的顺序关系是，首先通过运用各种探测手段，充分探明溶腔分布范围，确定正确的排水通道位置。在完成排水通道施工，释放出溶腔填充物，确保正洞施工安全的条件下，最后完成正洞施工。
三、释能降压的具体实施：
㈠、排水洞释能降压施工方案的明确与完善：
2009年3月2日，大支坪隧道参建各方结合990溶腔分布形态及现场实际情况，明确了对990溶腔段施作排水支洞进行释能降压的施工方案。并于4月16日和4月18日两次对具体的施工方案进行了补充和完善（参见下图）。
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十横通道大支坪隧道+990溶洞排水支洞平面布置图排水支洞衬砌断面图1:50（单位：cm）1、增设的排水支洞㈠长38m，开口于10#横通道内，开口与排水洞线间距10m，起点坑底高程827.57m，终点坑底高程高于Ⅱ线隧道正洞拱顶约5m，终端设6m缓坡段，纵坡46%.该排水洞即时启动。
排水支洞㈡长约30m，开口里程PSDK132+960，对应Ⅱ线里程ⅡDK132+960，起点坑底高程高于排水洞坑底1m，终点坑底高程高于Ⅱ线隧道正洞拱顶约2m，终端设5m缓坡段，纵坡47.4%.
排水支洞㈢长约40m，开口里程PSDK133+026，对应Ⅱ线里程ⅡDK133+026，起点坑底高程高于排水洞坑底1m，终点坑底高程高于Ⅱ线隧道正洞拱顶约5m，终端设7m缓坡段，纵坡45%.
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排水支洞净空尺寸：2.2m（宽）×2.5m（高）
2、鉴于排水洞PSDK132+945（对应Ⅱ线里程ⅡDK132+945）附近左侧已揭示一出水点，首先对该出水部位溶腔进行探测，找出可能的泄水位置爆破直接揭示溶腔。如能达到释能降压目的，则排水支洞㈡、㈢可暂不实施。如释能降压效果不明显，则及时对爆破口进行封堵处理，并启动排水支洞㈡、㈢。
3、根据超前地质预测预报结果，适时调整爆破揭示口及排水支洞的入口、走向、支护措施及接通溶腔部位等，确保实现释能降压。
4、由于排水支洞需与溶腔直接连通，故施工存在较大的安全风险。因此爆破揭示口及排水支洞揭示溶腔前，必须作好预警、防护、洞内外排水等专项工作。
㈡、释能降压施工的安全保障措施：
1、加强地表降雨量及隧道内溶腔水量、水压的观测和综合分析工作，严格落实进洞条件，当不满足进洞条件时，停止洞内施工。在本隧道执行的进洞条件标准是：24小时连续降雨量达到50㎜时停止作业，隧道内涌水量达到峰值后恢复施工。
2、排水支洞施工前，完善并落实洞内防灾报警等施工应急措施，如关键部位的视频监视系统、有线通信、音响报警、应急照明等安全设备。
3、加强排水支洞施工前及施工过程中的超前地质预测预报工作及周边隐伏岩溶探查工作，以保证施工过程安全。
4、排水支洞初期支护及时封闭，根据围岩量测监控结果，确定模筑衬砌的施作时机。
5、加强排水支洞施工过程中的围岩及初支监控量测工作：按5m设置一个监测断面，量测频率2～3次/天。量测的内容包括：围岩及初支的观测、拱顶下沉、水平收敛等。
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