滇池西园隧道施工地质灾害的防治及其效果
韦照华
（西园隧洞工程管理处）
摘要：西园隧道是“滇池防洪保护及污水资源化”第一期工程中的关键工程。施工方法是采取常规钻爆法施工，在施工中产生了严重塌方、流沙、泥石流等不良地质现象，针对此三类洞内不良地质，分别采取了相应的防治技术措施。
关键词：洞内不良地质 防治技术
一、前 言
西园隧道工程，是“滇池防洪保护及污水资源化”系统工程中关键的控制性工程。
西园隧道全长4 800m，圆形断面，洞径4.80m，设计最大流量为43m3/s，底坡降1/1 000。进口置于滇池上游草海西园处，出口位于安宁太平乡。地质条件复杂，穿过了下二迭系白云质虎斑状灰岩层，下二迭系峨眉山组玄武岩、侏罗纪系禄丰组砂岩、中白垩系桃花组粉砂质泥岩，并且埋深较大、地下水位高，涌水量大，导致施工极其困难。
施工方案设计时，优先考虑了引进外商，采用“全断面掘进机法”施工，当时意大利CMC公司已经意向性同意承包该隧道施工工程，且工程按意方要求将出口工作面开挖结束，该公司专家至现场详细查看了隧道出口的地质条件后，立即作出了中断意向性施工协议的决定，认为：出口段的粉质砂岩比较软弱，在地下水的浸泡下会软化，将导致全断面掘进机因打滑而无法掘进，不适宜施工。于是，该工程重新招标，采用了国内常用的钻爆法施工技术。
二、西园隧道施工中产生的地质灾害
西园隧道在钻爆法施工过程中，诱发了多种地质灾害，发生过的较大地质灾害分为以下三种类型。
1.重大塌方
发生在4＋300m至4＋774m地段，围岩为层状结构粉砂质泥岩。严重程度：洞顶塌垮超过了洞径2倍以上，引起地表塌陷，危及村庄安全。原因是：地下水沿岩层层理、节理、裂隙运动和侵蚀导致泥岩软化，加上爆破震动，导致了隧洞塌垮。
2.洞内流沙
发生在0＋505m断面放炮时，岩层是下二迭系阳新灰岩。爆破瞬间突发流沙（泥沙水混合物）涌入隧道，沿着已成形的隧道流动，淹没洞体长达10多米。原因是隧道掘进时已接近石灰岩溶洞边缘，当爆破瞬间，将与洞穴相隔的岩壁震倒，洞内积存的泥沙在重力作用下加上地下水的运移作用，产生流动，由于是贯穿性的垂直溶洞，故泥沙的下落受重力影响大，速度极快。幸运的是流沙是在放炮瞬间时发生的，未导致人员伤亡。
3.洞内泥石流
当掘进到1＋467m时，岩层为下二迭系玄武岩，比较破碎、渗水严重。放炮后，洞内产生泥石流。原因是玄武岩破碎并夹带有一层较厚的凝灰岩层，凝灰岩倾角大，当山体中无临空面时相对稳定，但当隧道穿透破碎带时，处于受地下水侵蚀的凝灰岩被爆破所振动，在地下水的推动下，引发泥石流，沿着已成形的隧洞空间流动并淹没洞体。
注：流沙与泥石流构成的固体成分不一样，流沙固体成分泥沙细、内在颗粒小；泥石流的固体多为砾石，颗粒大。但是它们的物理特性大致相同，故在技术处理措施中，采用相同的处理方法。
三、防治的技术措施
（一）预防措施
洞内发生地质灾害，后果是非常严重的，会造成重大安全事故，必须认真防范。西园隧道施工过程中，建立了规范的预测、预报机制，在软弱围岩地段，做到了定时定点对山岩压力进行观测、对岩石软化程度取样分析、对地下水分段测量，并随时向施工作业面作出预测、预报。在坚硬岩石地段，采用加长水平钻试钻，根据钻孔中的水压及水中的泥沙含量，作出科学的预测、预报，从而避免了多次洞内可能发生的地质灾害对施工人员的伤害，确保了安全生产。
（二）治理措施
1.软弱围岩塌方处理
隧道在4＋300m至4＋774m地段，垮塌最为严重，采取导管超前锚固、钢架渐进支撑、停止放炮、人工开挖等施工措施，控制施工进度，安全穿越此段危岩区。
其施工方法步骤为：①选用直径30mm、每根长3m的小钢管，沿隧道周边间距30cm成4°～5°角打入围岩内，形成管棚；②在管棚下实施人工开挖；③每开挖0.7m至1m后，立即架设钢架支撑住管棚；④每掘进2m，在未开挖面周边又打入3m长的管棚，循环渐进、逐步穿越。采用此法，施工人员在管棚下作业，十分安全。
2.洞内流沙、泥石流处理
隧洞内发生流沙或泥石流，以往会采取强行清挖的方式，多数情况下都是徒劳无功的，并且还造成大量的人力、物力损失。由于流沙、泥石流均为稀泥状并会流动，越挖越多，费工费时，无法彻底清除。西园隧洞采取的技术措施是：封堵泥石流，注浆固结泥石流，重新开挖已固结的泥石流。
其施工方法简述如下：①在流沙、泥石流能量衰竭地段，用高标号水泥砂浆砌筑一道砖重力挡墙，将隧洞全断面封堵，重力墙上按灌浆要求预留灌浆孔；②将注浆管强制穿透掩埋地段；③泥石流采用1∶1水泥砂浆、流沙体用纯水泥浆高压灌注；④待注浆凝固后，流沙体及泥石流体凝结成混凝土；⑤拆除临时砌筑的重力墙，在泥石结成的混凝土内继续掘进，此时必须采用人工开凿，万万不可爆破作业；⑥每掘进5m，立即按设计完成永久支护工程，不可冒进。因临时形成支撑的壳体，其稳定性是暂时的，如不及时加强支护的话，容易破损危及安全。
四、结束语
西园隧道于1994年1月16日正式动工，1996年8月1日完工。投入运行至今已13年，工程稳定，完全达到了工程预期社会效益和环境效益。
（1）提高了滇池的防洪保护能力。在原泄洪能力80m3/s（海口闸过流量）的基础上，新增西园隧道泄洪量43m3/s，泄洪量一共达到了123m3/s，防洪标准由二十年一遇提高到五十年一遇。1997年、1998年大洪水年西园泄洪并置换了约0.8亿m3的劣质水。
（2）新增的滇池防洪保护泄洪洞在滇池上游，有效地防止了草海内的污水进入和污染外海，有助于减少外海的水质污染。
（3）加速了滇池的水体流动，高水位汛期，草海水体由西园隧道泄洪，同时可降低滇池外海的水位，达到了防洪保护的目的。加快了滇池水体置换速度，使得滇池草海及大观河水环境有极大改观。
不足的是，每年4 000万m3置换出来的水体，未被利用。“污水资源化”工程亟待完善，合理利用西园隧道泄流工程尚待进一步完善。
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