岩溶地区管道施工中的水处理技术

2011-03-18刘锦洲林文卓刘艳敏

铁道建筑 2011年3期

关键词：水洞水流岩溶

刘锦洲，林文卓，刘艳敏

(1.中国地质大学(武汉)工程学院，武汉 430074;2.住房和城乡建设部科技发展促进中心，北京 100053)

岩溶地区管道施工中的水处理技术

刘锦洲1，林文卓2，刘艳敏1

(1.中国地质大学(武汉)工程学院，武汉 430074;2.住房和城乡建设部科技发展促进中心，北京 100053)

市政管网建设中管道经过岩溶等不良地质时为防止地下水发生渗漏污染，在满足施工的情况下对其进行必要的技术处理。由于岩溶地区地质情况错综复杂，因此处治方法各异。本文结合工程实例，对岩溶水、地表水等相关水处理技术进行了归纳总结。

溶洞岩溶水地表水水处理

由于岩溶环境的复杂性、多重性，致使对岩溶地下水污染的研究面临重大的困难。岩溶地下水最基本的特征是含水介质的不均匀性，因为岩溶地下水是在不同规模、不同形状，并具有不同组合及连通程度的地表、地下岩溶形态中储存和运动，因而受地质、地形、气候及其综合反映的水动力条件所制约。岩溶含水介质中的水流，具有裂隙流与管道流并存、层流与紊流并存、线性流与非线性流并存、连续流与孤立水体并存的特性。介于岩溶地下水的这种特性，不完全符合渗透定律，给水文地质研究工作带来很大的困难。

在岩溶地区，特别是裸露型和半裸露型岩溶地区，岩溶含水系统抗污染能力弱，岩溶水资源环境十分脆弱，在管道施工特别是排污管道施工过程中，对岩溶水及地表水必须做好相应的处理，防止地下水出现污染。岩溶地区管道施工水处理技术的研究，对当前岩溶地区的水资源环境保护和污染治理具有重要意义。

1 水治理技术

对岩溶地区管网工程水害问题的研究，这方面的研究资料较少。岩溶地区管网施工对岩溶水主要进行预防和处理。主要采取的方法是疏导、跨越、加固、堵塞和某些岩溶形态的利用。疏导措施主要用于对岩溶水的处理，采用明沟、泄水洞等处理方法。跨越处理有桥跨越、涵跨越和填石路堤跨越，其中桥跨越用于流量大的暗河、冒水洞或消水洞，涵洞跨越用于一般岩溶泉，填石路堤跨越用于季节性或经常性积水但水不深的溶蚀洼地。加固方法主要有洞内支撑加固、盖板加固、爆破顶板后用片石回填或跨越加固、换填加固和打桩加固等。堵塞方法主要是采用片石充填，用于路堑边坡上的溶洞。岩溶形态的利用主要利用天生桥跨越溶洞、暗河等。

对岩溶水的防治，水电部门总结了堵、截、铺、灌、隔离和导排的处治方法。堵的方法是采用不同材料对竖井、落水洞等进行堵塞，但位于暗河附近，雨季时有排泄暗河洪水的天窗、溶洞、落水洞、反复泉等不宜堵死。截的方法是用截水墙，截断渗水通道。铺主要是防止水渗漏，用水泥砂浆抹面。灌主要是灌浆帷幕防渗漏。隔离是修筑隔水堤，防止水渗透破坏。导主要是设排水钻孔、减压井、导管及排水沟等，将承压地下水引导排泄至建筑物外，防止其对建筑物的破坏作用。

2 岩溶水的处治措施

岩溶水不同于一般水流，有其典型特性，岩溶水处理总体原则为在尽量多了解岩溶水水量、水位等水文变化规律的基础上，宜以疏导为主，采取因地制宜，因势利导的方法。岩溶水量的估计宁大勿小，相应的排水建筑物也应宁宽勿窄，处理上疏导比堵塞好，桥跨比涵洞好。多来路的复杂岩溶水归整后再作处理。

2.1 截流

截流的目的是截断岩溶水的渗入或降低某一范围水位达到路基免受水害影响。截流措施常与水流方向垂直而设，适用于流量不是很大的岩溶水。但水路复杂、出水点多，影响范围广，水流分散不易汇集，地形复杂地段，如成群的岩溶泉的处理，其工程措施有截水盲沟，截水墙，截水洞等。工程措施的选用应能起到截流的作用，而本身不产生破坏。截流盲沟适用于水量小而分散的岩溶水，为疏导或降低地下水位而设，盲沟应作反滤层。截水墙为防止水流冲击和渗入而设，其方向与水流方向垂直。截水墙的材料一般为浆砌片石。截水墙的尺寸根据水压力确定。

截水洞为保持疏干某范围而设，常采用垂直于地下水来向的一侧设置截水洞。截水洞与被疏干的范围应以相应的引排水措施进行结合，把水引排到截水洞中。截流施工技术要求有以下几点。截流措施与水流方向垂直而设，以便汇集流量不是很大的岩溶水。其工程措施有截水盲沟，截水墙，截水洞等。截流后水流必须有固定出口排出路基范围，必要时应设排水沟、急流槽、集水槽等排水措施与之平顺衔接，形成一个完整的综合排水系统，确保水路畅通，避免积水倒灌。

2.2 排泄

对常流的间歇性岩溶水，尤其是当流量、流速较大，或直接影响当地农田灌溉的岩溶水都应考虑排泄的处理措施，适用于流量大而集中的岩溶水的处理。排水建筑物所设方向常与水流方向相一致，其工程措施有泄水洞、管道、桥涵及明沟排水。泄水洞常用来排除洼地或基底积水，或为降低路基水位使其干燥而设。排水管水量集中的岩溶水可用各种材料的管道引排。排水桥涵常用来排引间歇性流量、流速大的间歇性岩溶水。排水沟为免除封闭洼地积水或改变暗河水流方向，既可作泄水洞，也可开挖明沟引排。

排泄的施工技术要求有：排水设施要求纵坡顺适，沟底平整，排水畅通，无冲刷和阻水现象。为防止因纵坡过大产生的冲刷，宜采用混凝土浇筑或浆砌片石砌筑。排泄措施的出水口应尽可能引至天然河沟，以减少桥涵工程，避免水流入农田，损害农业生产。放置排水沟或排水管的基础承载力应符合设计要求，否则应进行加固处理，并使管底或沟底与基础紧密贴合，受力均匀防止不均匀变形。

2.3 疏导

主要处理基槽处出水量较大的岩溶泉及季节性冒水洞，往往采用竖井涵管或封堵涵管等综合方法将水流引出路基外并保持地下管道水气压力与地面一致，防止水气压力骤变对基槽产生冲击或真空吸蚀。结构尺寸主要根据疏导的水量而定，防止水路不畅造成基槽冲毁。决定是否采用疏导方式主要考虑岩溶地下水沿垂直向的溶井、落水洞水位上升高度，若基槽底部出现过岩溶涌水从冒水洞反流现象，则必须采用此类疏导方式，施工中不堵塞其水气通道确保基槽结构不被竖向动力水冲击，若水位最大上升高度不高于基槽底部，在保持地表汇水能及时排出的情况下，也可根据实际采用其他处理措施。