淺談巖溶隧道施工技術(shù)控制重點(diǎn)

梁 學(xué) 成， 劉 湘 君

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

淺談巖溶隧道施工技術(shù)控制重點(diǎn)

梁 學(xué) 成， 劉 湘 君

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

對(duì)巖溶隧道施工技術(shù)控制重點(diǎn)進(jìn)行了敘述，結(jié)合工程實(shí)例，介紹了施工前預(yù)報(bào)巖溶、制定方案并采取的有效措施，減小了巖溶危害，施工過(guò)程中嚴(yán)格按施工方案進(jìn)行巖溶處理或及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)巖溶，施工后加強(qiáng)整治，從而達(dá)到正常進(jìn)尺并維護(hù)了結(jié)構(gòu)安全。

巖溶；隧道；施工技術(shù)；控制重點(diǎn)

1 概 述

巖溶在我國(guó)從南到北、從東到西有著廣泛的分布。隧道作為線型工程三大線下土建工程之一，不可避免地存在著巖溶地質(zhì)，有些甚至大量存在，可以稱得上巖溶隧道。如不能及時(shí)整治巖溶，將影響隧道施工及結(jié)構(gòu)安全，減少其使用壽命。如何最大限度地預(yù)報(bào)、消除及整治隧道巖溶，保證工程正常進(jìn)行及結(jié)構(gòu)安全是工程技術(shù)管理人員需要關(guān)注的。筆者結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)巖溶隧道施工技術(shù)控制重點(diǎn)進(jìn)行了探討。

2 施工前預(yù)報(bào)及方案的制定

2.1 施工前預(yù)報(bào)

隧道巖溶預(yù)報(bào)是一個(gè)綜合性工程，往往與設(shè)計(jì)方案的制定及施工投入有著很大的關(guān)系。通常主要有地質(zhì)勘探法、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)(常見的有TSP地震波法、地質(zhì)雷達(dá)掃描法等)、超前鉆孔(超前水平鉆及加深炮孔等)等方法。

(1)地質(zhì)勘探。一座隧道由于長(zhǎng)度原因，特別是短隧道，往往在設(shè)計(jì)階段地質(zhì)勘探量不足，一般僅在進(jìn)出口方向布設(shè)或中間加密一到兩個(gè)勘探點(diǎn)。因此，施工時(shí)應(yīng)選擇在灰?guī)r大量密集、富水區(qū)及地質(zhì)薄弱、隧道淺埋區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)勘，從而提前預(yù)報(bào)巖溶。如在滬昆高鐵貴州段某標(biāo)段長(zhǎng)度僅為幾百米的隧道，由于巖溶發(fā)育，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一條沿隧道縱向百余米長(zhǎng)的地下暗河，由于無(wú)法改線，施工時(shí)產(chǎn)生了大量的處理費(fèi)用。如能提前勘探得知，則可改線或采取其它措施進(jìn)行處理。

(2)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。進(jìn)入21世紀(jì)后，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是隧道施工過(guò)程中最常見的地質(zhì)預(yù)報(bào)方式，在工程中有著大量運(yùn)用。通過(guò)能夠預(yù)測(cè)前方100～150 m的地震波法及預(yù)測(cè)30 m的地質(zhì)雷達(dá)掃描法，及時(shí)預(yù)測(cè)隧道存在的各種地質(zhì)情況，從而提前采取工程措施或加強(qiáng)工法。在這里強(qiáng)調(diào)的是：施工過(guò)程中，采用兩者相結(jié)合的方法，能夠大大增加預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

(3)超前鉆孔。超前鉆孔是現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)大量采用的地質(zhì)預(yù)報(bào)方式，通過(guò)長(zhǎng)30 m左右的超前水平鉆及加深至5 m的加深炮孔，提前預(yù)知掌子面附近的地質(zhì)情況。超前水平鉆及加深炮孔是從中距至短距的兩種預(yù)報(bào)方式，兩者缺一不可，特別是在巖溶發(fā)育區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)而不得忽略。應(yīng)當(dāng)注意不能只重視拱頂而忽略隧道底部，否則將不能及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)并采取方案，容易造成施工安全隱患，嚴(yán)重的將影響工程安全。

2.2 方案的制定

對(duì)于中小型巖溶，一般采取加強(qiáng)工程措施，如對(duì)于隧道地表采用預(yù)加固(分土層或巖層，采用高壓旋噴樁或鉆孔注漿等不同方式)，在進(jìn)行隧道施工時(shí)，通過(guò)設(shè)計(jì)修改圖紙或設(shè)計(jì)變更更改隧道圍巖級(jí)別、加強(qiáng)工法及支護(hù)參數(shù)，提前采用30 m帷幕注漿，3 m或5 m超前周邊預(yù)注漿，采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱，四步甚至六步CD法，洞身超前長(zhǎng)管棚，雙層小導(dǎo)管等工程措施。一般而言，對(duì)于較大巖溶，應(yīng)采取地表預(yù)注漿固結(jié)及洞身帷幕注漿；對(duì)于較小巖溶，一般采用單一的洞內(nèi)整治措施，通過(guò)種種超前措施，達(dá)到提前充填并固結(jié)巖溶的效果，同時(shí)更改開挖工法，能有效地防止圍巖失穩(wěn)。滬昆高鐵貴州段某標(biāo)段1.2 km隧道存在淺埋及巖溶雙重特性，我們有針對(duì)性地采用高壓旋噴樁地表預(yù)加固，同時(shí)在洞內(nèi)采用三臺(tái)階及雙層小導(dǎo)管，超前周邊預(yù)注漿，順利實(shí)現(xiàn)了快速貫通。

3 施工過(guò)程中的巖溶處理及應(yīng)對(duì)突發(fā)巖溶

3.1 施工過(guò)程中的巖溶處理

對(duì)于巖溶隧道中溶腔較大時(shí)，采取了在隧道地表預(yù)注漿固結(jié)，洞內(nèi)變更圍巖級(jí)別、調(diào)整支護(hù)參數(shù)，采用3 m或5 m超前周邊預(yù)注漿、三臺(tái)階臨時(shí)仰拱、四步甚至六步CD法、洞身超前長(zhǎng)管棚、雙層小導(dǎo)管等工程措施進(jìn)行巖溶處理。若溶腔較小時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)未采取超前周邊預(yù)注漿的圍巖，可在不影響超前小導(dǎo)管性能的前提下，適當(dāng)加大小導(dǎo)管的開孔直徑，達(dá)到提前充填巖溶孔洞、穩(wěn)固圍巖的效果。

3.2 突發(fā)巖溶的應(yīng)對(duì)

巖溶由于其具有不可預(yù)見性，往往發(fā)生在開挖施工后才揭示巖溶。此時(shí)，要針對(duì)巖溶部位及具體情況，采取相應(yīng)的工程措施處理突發(fā)巖溶。

針對(duì)拱頂較大的巖溶，首先應(yīng)及時(shí)回填洞渣，回填可初步防止因巖溶產(chǎn)生的圍巖失穩(wěn)，防止其危害進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)加設(shè)工字鋼支撐或套拱加固已初支的圍巖，并對(duì)已初支的圍巖實(shí)施注漿。上述工作完成后，采取2.1節(jié)中的相關(guān)措施，按巖溶從大至小，依次采用地表固結(jié)，30 m帷幕注漿，3～5 m周邊預(yù)注漿的方式進(jìn)行治理。對(duì)于較大規(guī)模的巖溶，注漿如不能快速達(dá)到效果，可采取泵送混凝土充填溶腔，在溶腔回填后再按相關(guān)步驟進(jìn)行開挖。

4 施工后的鞏固處理

在巖溶隧道完成開挖后，一般對(duì)較大溶腔段加設(shè)周邊徑向注漿來(lái)進(jìn)行鞏固處理。如巖溶發(fā)育，引起初噴層表面裂隙狀出水或面狀淋滲水，應(yīng)采取進(jìn)一步的補(bǔ)注漿及引排措施，同時(shí)應(yīng)更改復(fù)合襯砌參數(shù)，加大襯砌力度。

5 工程實(shí)例

深茂鐵路江茂段某標(biāo)段1.06 km隧道由于在隧頂存在大量無(wú)人管理的采空區(qū)礦洞，礦洞內(nèi)長(zhǎng)期積水，對(duì)周圍地質(zhì)情況產(chǎn)生了較大影響，形成了人為的巖溶并形成溶腔。某日，隧道開挖后在拱頂左上方出現(xiàn)了一大股20 cm直徑的涌水加流沙，半小時(shí)后即出現(xiàn)了一個(gè)直徑1 m、高2 m的溶腔，并不斷向上、向周邊擴(kuò)大，1 h即發(fā)育到直徑1.5 m、高5 m。相關(guān)人員馬上制定緊急處理方案，撤離作業(yè)人員及開挖的臺(tái)車，對(duì)開挖的仰拱、下臺(tái)階及渣場(chǎng)洞渣進(jìn)行掌子面回填，回填完成后先打設(shè)徑向注漿孔對(duì)已支護(hù)圍巖進(jìn)行加固，同時(shí)打設(shè)周邊注漿孔對(duì)溶腔進(jìn)行注漿?？紤]到溶腔較大，在經(jīng)過(guò)方案對(duì)比后，在正對(duì)溶腔位置埋設(shè)泵管，對(duì)溶腔進(jìn)行泵送混凝土處理。上述處理完成后，調(diào)整圍巖級(jí)別，由Ⅲb調(diào)整為Ⅴb，開挖工法由普通臺(tái)階法調(diào)整為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱、雙層小導(dǎo)管超前支護(hù)，經(jīng)過(guò)有效的處理，在短短兩天后即恢復(fù)正常進(jìn)尺。

6 結(jié) 語(yǔ)

巖溶隧道是一個(gè)長(zhǎng)期、隱蔽、綜合性較強(qiáng)的復(fù)雜性工程，筆者在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中總結(jié)出一些工程經(jīng)驗(yàn)，需針對(duì)不同的情況采取不同的措施，才能取得良好的效果。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2017-02-06

U215.1;U215.7;U215.3;U215;[U25]

B

1001-2184(2017)02-0003-02

梁學(xué)成(1978-)，男，四川成都人，副分局長(zhǎng)兼深茂鐵路項(xiàng)目經(jīng)理，高級(jí)工程師，碩士，從事鐵路工程施工技術(shù)與管理工作；

劉湘君(1980-)，男，四川彭山人，項(xiàng)目工程部副部長(zhǎng)，工程師，從事水電及鐵路工程施工技術(shù)工作.