巖溶地區(qū)隧洞開挖支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究

李銀剛 黃鳳崗

云南省臨滄市水利水電勘測研究院 云南省臨滄市 677000

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，保證水利工程建設(shè)快捷實施，促進(jìn)了水利行業(yè)的進(jìn)步。隧洞開挖是水利工程中的重要工程，但在隧洞開挖中，由于受地質(zhì)條件影響，經(jīng)常出現(xiàn)支護(hù)不到位問題，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。本文就巖溶地區(qū)隧洞開挖的難點與對策進(jìn)行分析，對其支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；隧洞開挖；難點與對策；支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

巖溶地質(zhì)是我國常見的一種地質(zhì)，包括石灰?guī)r、石膏、白云巖等各種可溶性巖層，由于其在受到水體滲入與機(jī)械作用時比較容易產(chǎn)生空洞或裂縫，進(jìn)而引起空洞頂部出現(xiàn)塌落，給隧洞開挖帶來了極大的困難，如果支護(hù)工作不到位，極容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因此，掌握相應(yīng)的支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)，對于提高巖溶地區(qū)隧洞開挖工程的安全有著十分重要的意義。

一、巖溶地區(qū)隧洞工作難點與對策

巖溶地區(qū)隧洞開挖最容易遇到的問題就是巖溶災(zāi)害，會造成開挖過程中出現(xiàn)涌水、突泥以及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、塌陷等問題，給隧洞開挖造成阻礙，甚至帶來安全問題，對此，可以通過各種針對性措施來預(yù)防。

（一）涌水預(yù)防

巖溶涌水主要是指在開挖過程中，地下水向隧洞開挖面集中并涌水，進(jìn)而引起巖洞塌陷。針對此問題，可以根據(jù)涌水量的大小以及周邊的環(huán)境條件等，在疏導(dǎo)為主的基礎(chǔ)上，對其采取堵排結(jié)合的治理措施。

如果涌水量較大，需要采用封堵的方法；涌水屬于局部的滲漏水，則可以在封堵基礎(chǔ)上，限量將水排出，并對隧道頂部的圍巖利用注漿和噴錨的方式進(jìn)行加固，隧道底部圍巖則可用注漿與樁基來提高強(qiáng)度；對于不易封堵的干溶洞或暗河，則應(yīng)該通過排水洞或涵管來進(jìn)行排水[1]。

（二）突泥預(yù)防

突泥是指隨著地下水活動，大量的泥砂涌出造成隧洞堵塞、地面塌陷的問題煤氣泥砂多是巖溶中的松散含水層、碎裂帶等。為防止此問題，可以通過采用合理的施工方法來減小施工過程對巖洞造成的擾動。

當(dāng)巖溶地質(zhì)條件為極破碎圍巖段時，可以采用臺階法的施工方式，按照臺階間長度差異又可以分為長、短和超短三種；當(dāng)巖溶地質(zhì)為比較容易塌陷的軟弱圍巖時，可以采用斷面分部開挖的施工方法，按照開挖方式的不同，又可以分為臺階分部開挖、單側(cè)壁導(dǎo)坑與雙側(cè)壁導(dǎo)坑三種。

（三）支護(hù)變形預(yù)防

支護(hù)變形主要是指作為支護(hù)作用存在的錨桿、掛網(wǎng)或噴混凝土等受力方向或大小超過原先設(shè)計的范圍，導(dǎo)致其在外部作用力下出現(xiàn)變形。此問題的預(yù)防主要是做好施工地區(qū)地質(zhì)條件的探測，確定地質(zhì)類型，根據(jù)地質(zhì)特點選擇合適的支護(hù)參數(shù)，然后建立相應(yīng)的開挖模型，對其進(jìn)行有限元計算分析。

二、巖溶地區(qū)隧洞開挖支護(hù)關(guān)鍵技術(shù)

（一）超前加固與支護(hù)

巖溶地區(qū)隧洞開挖過程中由于空洞、填充引起的坍塌多具有突發(fā)性，如果不進(jìn)行事先的加固與支護(hù)處理，就很難避免安全事故的發(fā)生。

超前加固與支護(hù)就是先利用淺空鉆探或物探的技術(shù)手段，來對隧洞前方地質(zhì)情況進(jìn)行探測，以發(fā)現(xiàn)是否有隱伏巖溶的存在。如果探查到隱伏巖溶，由于其多有圍巖強(qiáng)度較差、自穩(wěn)能力較弱等特點，應(yīng)該縣里注漿或冷凍的方式來對其進(jìn)行加固，以提高整體的強(qiáng)度，并采用錨桿、導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)，來達(dá)到保證施工安全的目的[2]。

（二）不同巖溶條件的支護(hù)措施

巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件變化比較復(fù)雜，尤其是其中含有的填充物，會與圍巖有著很大的性質(zhì)差異，但填充物又是引起隧洞塌陷的主要原因，因此，需要根據(jù)巖條件與填充物的差異采取針對性的支護(hù)措施。

1、巖溶裂縫支護(hù)

如果隧洞開挖前方有巖溶裂縫，在支護(hù)上，只利用小導(dǎo)管即可；如果同時還伴有充水問題，在水量不大且沒有水體沒有源頭時，可以不做處理，而水量較多時，則應(yīng)該在小導(dǎo)管中進(jìn)行注漿，將水封堵。

2、巖溶含水較多

如果隧洞開挖部位的巖溶地區(qū)地下水較為豐富，在通過固結(jié)圍巖進(jìn)行支護(hù)時，需要先做放水試驗，來確定地下水的具體情況，再制定相應(yīng)的處理與施工方法，比如冷凍法，就是通過降低溫度是流砂與富水粘土與周邊的圍巖固結(jié)成一體，來避免開挖過程中流砂等涌出。如果巖溶地區(qū)有暗河或水源有補(bǔ)給時，要先對隧洞周邊的溶管進(jìn)行探查，以設(shè)計過水通道，過水通道在設(shè)計時需要有一定坡度和過水?dāng)嗝?，以有效控制過水量，并防止泥砂淤積問題的發(fā)生。

3.填充物為泥砂

在探明隧洞開挖前方的巖溶中含有泥砂填充物，且整體量較多時，在支護(hù)方法上應(yīng)該采取先大管棚后注漿的方法。首先，利用強(qiáng)度等級為C20的混凝土灌注止?jié){墻，將掌子面封閉，厚度在1-5m之間；其次，在隧洞開挖線外的3-8m進(jìn)行局部帷幕注漿，將泥砂進(jìn)行固結(jié)，并防止出現(xiàn)涌水；第三，根據(jù)泥砂位置與對周邊影響的大小情況，利用直徑在75-150mm的鋼管制成大管棚，并向其中灌注水泥泥沙漿。

4.填充物為碎石或塊石

如果巖溶地質(zhì)中含有較多的碎石、塊石時，由于其自身較重，且多伴有較大的熔巖洞穴，在施工中極容易造成大范圍的塌方事故。此種地質(zhì)條件在支護(hù)時，采取的也是先大管棚后注漿的方法，但混凝土強(qiáng)度等級與厚度不變，但大管棚鋼管直徑應(yīng)該增加到108-150mm，插入到基巖的深度需在1-5m之間，在最后注漿時要將壓力穩(wěn)定在1.5-2.0MP。

5.填充物為淤泥

當(dāng)巖溶地區(qū)中含有較多的淤泥時，在隧洞開挖過程中就容易出現(xiàn)涌泥問題，針對此問題，應(yīng)該先將掌子面封閉，并進(jìn)行全斷面注漿，利用的材料為普通水泥結(jié)合水玻璃的雙液漿，其范圍除了開挖面外，還要加固開挖線外5-8m，施工順序為由內(nèi)到外、從上到下、從左至右，大管棚使用鋼管直徑為108-150mm，插入基巖時要保持向外1-3°角，對大管棚注漿可用普通水泥單液漿一次性完成[3]。

6.填充物為粉細(xì)砂

對于填充物為粉細(xì)砂的巖溶地區(qū)，在隧洞開挖支護(hù)過程中，需要先封閉掌子面，再利用先注漿，后大管棚結(jié)合注漿的方式進(jìn)行支護(hù)。具體措施為先對測定部位進(jìn)行注漿，漿液可選用普通水泥、超細(xì)水泥或普通水泥-水玻璃以及HSC漿等幾種，注漿的范圍與順序以及大管棚的材料選用、施工、注漿都和淤泥填充物支護(hù)施工過程相同。

結(jié)語：

隨著我國水利工程建設(shè)的發(fā)展，結(jié)合工程施工的特點，在隧洞開挖過程中，需要結(jié)合不同地質(zhì)環(huán)境的實際情況，采取針對性的支護(hù)措施，來有效保證巖溶地區(qū)隧洞開挖的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡毅.淺談巖溶地區(qū)隧洞工程施工技術(shù)[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2013，12：119-123.

[2]孫笑，趙明階.巖溶對水工隧洞圍巖穩(wěn)定性的影響及研究進(jìn)展[J].科技傳播，2010，13：27-28.

[3]郭捷，馬鳳山，趙海軍.巖溶地區(qū)雙隧道開挖圍巖穩(wěn)定性數(shù)值分析[J].隧道建設(shè)，2011，S1：165-169.