隧道工程巖溶施工處理方案探究

楊躍洪

摘? ? 要：對(duì)巖溶的發(fā)育條件、發(fā)育階段劃分以及不同溶洞類型對(duì)隧道施工的影響進(jìn)行了概括性的闡述，對(duì)隧道通過(guò)巖溶地段時(shí)的地質(zhì)預(yù)報(bào)工作進(jìn)行了探討，并針對(duì)溶洞的不同類型，有效提出了針對(duì)性處治措施，保證隧道施工的安全穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：隧道巖溶、地質(zhì)預(yù)報(bào)處理方案

1? 巖溶對(duì)隧道工程的影響

1.1? 巖溶的定義及發(fā)育條件

巖溶亦稱喀斯特（karst），是在以碳酸鹽為主的可溶性巖石分布區(qū)，由于水，特別是地下水對(duì)巖石以溶蝕為主的作用所形成的諸現(xiàn)象的綜合。通常情況下，巖溶發(fā)育的條件有三個(gè)：（1）巖石的可溶性與巖石裂隙，可溶性巖石主要包括石灰?guī)r、白云巖、巖鹽等;（2）水的侵蝕作用;（3）水的流通條件。

1.2? 巖溶對(duì)隧道工程的危害

（1）洞穴的存在使建筑物全面或部分懸空，將極大降低隧道使用可靠度;（2）隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶坍陷，導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)被破壞，造成隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定;（3）洞穴堆積物因松軟易塌陷下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧道的穩(wěn)定;（4）嚴(yán)重的突泥、突水會(huì)影響施工進(jìn)度，危及施工人員和財(cái)產(chǎn)安全。

2? 隧道巖溶的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

2.1? 地質(zhì)類方法

地質(zhì)類方法包括利用地面地質(zhì)工作的全部資料以及隧道施工中掌子面描述資料的分析，掌握隧道穿過(guò)段巖體的地質(zhì)構(gòu)造概略地預(yù)報(bào)地質(zhì)界線，大型斷層、主要涌水段、破碎巖體、圍巖級(jí)別等。

2.2? 地質(zhì)物理預(yù)測(cè)方法

（1）地質(zhì)雷達(dá)法;（2）TSP地震反射波法。

2.3? 水平鉆探法

水平鉆探法是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)最直接的一種方法，水平鉆探法準(zhǔn)確利用率高，在超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中占有很重要的位置。通過(guò)鉆探對(duì)掌子面前方獲取的地層巖性進(jìn)行鑒別，確定其埋藏距離與厚度，溶洞及充填的性質(zhì)，能查明鉆探深度內(nèi)地下水的賦存條件。

上述幾種物探方法對(duì)隧道區(qū)溶洞、巖溶水的預(yù)報(bào)都有獨(dú)特的效果，但同時(shí)有其自身的不足。只有將其綜合地運(yùn)用到隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中，才可以準(zhǔn)確且及時(shí)地預(yù)報(bào)出溶洞的存在位置及大小以及掌子面前方是否會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的突泥涌水，突砂等地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)結(jié)合超前水平鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，可以正確地指導(dǎo)施工，在很大程度上提高了施工進(jìn)度，確保施工人員和財(cái)產(chǎn)安全。

3? 隧道溶洞的處理措施

3.1? 工程案例

韶關(guān)芙蓉隧道洞身圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，巖性為中風(fēng)化炭質(zhì)灰?guī)r、微風(fēng)化砂質(zhì)灰?guī)r、微風(fēng)化砂質(zhì)灰?guī)r與炭質(zhì)泥巖互層、中風(fēng)化～微風(fēng)化砂巖與炭質(zhì)泥巖互層、中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖與炭質(zhì)泥巖互層、強(qiáng)風(fēng)化砂巖與炭質(zhì)泥巖互層、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及煤層。

芙蓉隧道隧址位于芙蓉山向斜東北端，為向斜轉(zhuǎn)折段偏北西翼側(cè)，受斜核部應(yīng)力作用，陡傾角劈理發(fā)育。隧道區(qū)發(fā)育兩條小型斷層F1、F2。

F1斷裂走向北西，在隧道里層DK0+700、XK0+650附近與隧道軸線呈小角度通過(guò)，斷層傾角較大，為張性斷裂，地表地形表現(xiàn)為河谷，寬度約80m。通過(guò)鉆探揭露，該段處巖體在隧道洞身上部較破碎，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，溶蝕裂隙，溶洞較發(fā)育。

本項(xiàng)目針對(duì)不同溶洞類型提出了有效處理措施，取得了良好效果。

芙蓉山隧道巖溶主要有以下幾種類型：（1）洞穴型干溶洞;（2）充填型溶洞;（3）富水溶洞

3.2? 洞穴型、干溶洞：處理方案

在隧道左線進(jìn)口施工過(guò)程中右側(cè)發(fā)現(xiàn)一空溶洞，溶洞可見(jiàn)高度約5m，寬度約3m～6m，順?biāo)淼婪较蜓由?，溶洞?nèi)無(wú)水、無(wú)充填物，穩(wěn)定性較好。處理措施為：在襯砌外側(cè)施作C20砼護(hù)拱，厚1m，隧道拱頂90?范圍內(nèi)的空腔采用C20砼回填，并在護(hù)拱上預(yù)埋2～3個(gè)Φ100孔洞管，通過(guò)預(yù)留孔向頂部注滿細(xì)砂作為緩沖層，本段支護(hù)加強(qiáng)（工字鋼間距調(diào)整為0.8m），分三臺(tái)階開(kāi)挖，采用短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)繼續(xù)掘進(jìn)。

3.3? 充填型溶洞處理方案

在隧道右線進(jìn)口施工過(guò)程中拱部出現(xiàn)溶洞，溶洞可見(jiàn)高度大約在開(kāi)挖面以外3.5m左右，溶洞充填物為流塑性黏土，爆破后自穩(wěn)能力差，掉塊嚴(yán)重。處理措施為：取消溶洞發(fā)育區(qū)范圍內(nèi)的系統(tǒng)錨桿，采用Φ42徑向注漿鋼花管，灌注水泥砂漿或水泥漿加固圍巖;同時(shí)充填溶洞位置于邊墻部分時(shí)，增設(shè)Φ42超前小導(dǎo)管，Φ42徑向注漿管長(zhǎng)4.2m，間距1m×1m，溶洞發(fā)育段落內(nèi)采用微臺(tái)階開(kāi)挖方式進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)，V級(jí)加強(qiáng)復(fù)合式襯砌，全環(huán)采用I20B型鋼鋼架，Φ75或Φ42進(jìn)行超前支護(hù)。

3.4? 富水型溶洞處理方案

在隧道左線出口施工過(guò)程揭示一環(huán)向長(zhǎng)6m，縱向3.5m，深度3m左右溶腔，同時(shí)掌子面漏水嚴(yán)重，主要出水點(diǎn)在掌子面中部及右側(cè)拱頂，水中含泥量較大，水質(zhì)渾濁。處理措施為;“圍截注漿法”止水，先在出水點(diǎn)周?chē)m當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)布孔注漿，以形成封閉式止水帷幕，漿液填充與大裂隙連通的小裂隙，由遠(yuǎn)至近，由外到里，層層縮小包圍圈，在注漿深度范圍內(nèi)使巖溶裂隙水成為管道型涌水，最后在集中出水口逆流注漿，這樣漿液擴(kuò)散更有方向性，沿大裂隙逆流而上到達(dá)更深遠(yuǎn)的部位，把水堵到更深層。

4? 監(jiān)控量測(cè)

隧道通過(guò)巖溶區(qū)，應(yīng)對(duì)重點(diǎn)溶洞段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。及時(shí)的監(jiān)控量測(cè)，可以為設(shè)計(jì)和施工決策服務(wù)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有鋼拱架受力及應(yīng)變、噴射砼受力、二次襯砌受力錨桿的受力情況以及拱頂下沉和周邊收斂等。

5? 施工中注意事項(xiàng)

（1）在打眼時(shí)注意前方地質(zhì)變化，如發(fā)現(xiàn)空洞或突然巖層變軟情況時(shí)應(yīng)停止作業(yè)，通知設(shè)計(jì)人員拿出安全措施方案后方可爆破開(kāi)挖;（2）開(kāi)完方法宜采用臺(tái)階法。在II級(jí)-IV級(jí)圍巖條件下，且溶洞僅穿過(guò)隧道底部一小部分?jǐn)嗝鏁r(shí)，可采用全斷面一次開(kāi)挖;（3）當(dāng)隧道只有一側(cè)遇到溶洞時(shí)，應(yīng)先開(kāi)挖該側(cè)，待支護(hù)完成后再開(kāi)挖另外一側(cè);（4）對(duì)于含水巖溶地區(qū)，應(yīng)按富水隧道要求組織施工。

6? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)隧道工程施工過(guò)程中巖溶施工方案的分析和研究，從中可以總結(jié)出，在巖溶隧道施工過(guò)程當(dāng)中，需要綜合運(yùn)用各種探測(cè)手段對(duì)巖溶區(qū)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及時(shí)指導(dǎo)施工，要根據(jù)溶洞的不同類型采用不同的治理方法;及時(shí)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，為隧道提供安全信息。以此來(lái)保證隧道工程的安全穩(wěn)定。

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