軟弱圍巖復(fù)雜巖溶段隧道施工技術(shù)要點(diǎn)探析

蔡建偉 吳嘉源

（中交一公局廈門(mén)工程有限公司， 福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

如果在巖溶區(qū)域展開(kāi)隧道施工，很容易會(huì)使其穩(wěn)定狀態(tài)以及圍巖力學(xué)平衡被改變，一旦此類(lèi)問(wèn)題不能得到妥善處理，便會(huì)發(fā)生包括地面塌陷、隧道突泥、突水、巖溶坍塌以及填充物失穩(wěn)等問(wèn)題在內(nèi)的安全事故，甚至?xí)斐呻y以估量的生命、財(cái)產(chǎn)損失。巖溶地質(zhì)擁有高風(fēng)險(xiǎn)性、復(fù)雜性以及差異性等特點(diǎn)，有關(guān)部門(mén)必須對(duì)其設(shè)計(jì)、施工展開(kāi)針對(duì)性探討、研究，以便為同類(lèi)施工提供借鑒，保證施工順利完成。

1 軟弱圍巖對(duì)隧道安全的影響

在對(duì)軟弱圍巖地質(zhì)隧道施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析之前，有關(guān)部門(mén)需要優(yōu)先明確隧道圍巖，其建立于應(yīng)力基礎(chǔ)，在實(shí)際項(xiàng)目中是可以承載應(yīng)力的一種巖體，其質(zhì)量會(huì)直接影響隧道項(xiàng)目的穩(wěn)定和安全[1]。軟弱圍巖的巖質(zhì)較為軟弱，其巖體強(qiáng)度、承載力以及粘結(jié)力都很差，其結(jié)構(gòu)面在遇水的時(shí)候?qū)?huì)快速發(fā)生軟化，甚至極易引發(fā)塌方。特別是在深埋隧洞當(dāng)中，其在高地應(yīng)力影響之下，容易導(dǎo)致軟弱巖體變形。在實(shí)際施工中，一旦支護(hù)結(jié)構(gòu)作業(yè)相關(guān)技術(shù)沒(méi)有得到嚴(yán)格控制，便會(huì)致使圍巖坍塌，嚴(yán)重威脅了現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備、機(jī)械以及人員的安全。

2 軟弱圍巖地質(zhì)隧道施工總體思路

由于軟弱圍巖穩(wěn)定性差、土層極為松軟，在此類(lèi)地質(zhì)環(huán)境中展開(kāi)隧道施工極易引發(fā)洞口堵塞、塌方等嚴(yán)重事故。所以，施工部門(mén)在實(shí)際施工階段，若想確保施工整體安全，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循以下思路：

（1）做好現(xiàn)場(chǎng)排水作業(yè)：這主要是為了對(duì)地表水加以控制，避免其滲漏而對(duì)土層穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在通常狀況下，于地表存在裂縫或者塌陷的區(qū)域用黏土進(jìn)行填充、夯實(shí)，以便使土層牢固性得到加強(qiáng)，隨后將截水溝設(shè)置于外側(cè)，避免因?yàn)闈B入了地表水而降低土層的牢固性。

（2）通過(guò)注漿來(lái)加固軟弱圍巖地表，及時(shí)清理并且防護(hù)處理已塌陷的土層。

（3）以初期的支護(hù)處理為基礎(chǔ)，仰拱處理、二次襯砌隧道的塌方區(qū)域，以便使施工的安全性得到提升。

3 結(jié)合實(shí)際案例分析軟弱圍巖復(fù)雜巖溶段隧道施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 工程概況

某隧道位于峽谷區(qū)域，其全長(zhǎng)超過(guò)8000m，其入口由于常年受到河流的沖擊和侵蝕，而導(dǎo)致此處地形較為陡峭，其陡崖處的斜坡體屬于天然形成的斜坡體，呈現(xiàn)“上緩下陡”的形式，其上部陡崖基巖裸露。該隧道最大的埋深約1300m[2]。

此隧道有著極為復(fù)雜的地質(zhì)狀況，在勘察過(guò)程中發(fā)現(xiàn)此處并沒(méi)有采空區(qū)，且存在軟弱圍巖、涌水突泥、斷層破碎帶、巖爆、巖溶以及煤層瓦斯等特殊、不良地質(zhì)條件。在該隧道可溶巖地段與穿越斷層存在巖溶發(fā)育，溶穴、溶腔十分明顯，個(gè)別段落甚至發(fā)育出了大型的溶洞以及溶蝕廊道。

3.2 巖溶處置整體原則

在此隧道的洞身施工過(guò)程中，地質(zhì)探測(cè)人員主要采用的核心分析方法為地質(zhì)綜合分析法，同時(shí)結(jié)合了鉆探、遠(yuǎn)距離物探以及近距離物探，以便對(duì)隧道深處的各種不良地質(zhì)條件進(jìn)行探查，對(duì)巖溶地層規(guī)模、位置等加以明確，另外也能有效識(shí)別、預(yù)警各種潛在突泥或者突水狀況。

對(duì)于穿越巖溶段的隧道施工，探測(cè)人員需要結(jié)合隧道可能受到巖溶的影響以及實(shí)際施工狀況，綜合使用綜合物探、超前地質(zhì)預(yù)測(cè)以及超前探水預(yù)報(bào)等對(duì)圍巖的富水狀況加以探明，隨后擬定處理突水涌泥、超前注漿堵水或者巖溶暗河等的應(yīng)急預(yù)案。

在隧道施工遭遇高壓水地段或者巖溶蝕地段的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)結(jié)合巖溶影響以及現(xiàn)場(chǎng)狀況，及時(shí)采用封閉地表坍塌、超前探測(cè)、疏排地表水、結(jié)構(gòu)跨越、填充物清除、溶洞加固、夯實(shí)回填或者注漿堵水等方案來(lái)為施工提供可靠的安全保障。

3.3 巖溶段施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 處理有水溶穴、溶洞

在此種條件下對(duì)隧道施工展開(kāi)實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)處理，需要技術(shù)人員充分結(jié)合溶洞的規(guī)模、潛在水量及其影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的程度，采用堵塞、疏排相結(jié)合的方式進(jìn)行治理。

在處理大型的巖溶洞穴時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）如果溶洞很難實(shí)現(xiàn)回填，洞穴較深，擁有豐滿(mǎn)的充填或者發(fā)達(dá)的熔巖水系，施工部門(mén)則應(yīng)該結(jié)合地下水的分布狀況以及巖溶的發(fā)育規(guī)模加以處理。

（2）對(duì)于分布在隧道底部的巖溶洞穴，如果其內(nèi)部含有巖溶水以及充填物，在施工過(guò)程中主要采用的方式應(yīng)為疏導(dǎo)。

（3）如果巖溶擁有較小的水量，且其處于可控狀態(tài)，則應(yīng)該對(duì)過(guò)水管進(jìn)行埋設(shè)，隨后再展開(kāi)回填處理。

（4）若熔巖洞穴存在并且分布于隧道的邊墻部位和拱部，同時(shí)內(nèi)部存在充填物，就需要優(yōu)先展開(kāi)疏導(dǎo)作業(yè)；倘若巖溶中有較大的管道水，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)優(yōu)先采用的應(yīng)急預(yù)案為超前帷幕注漿堵水法。

（5）如果巖溶洞穴分布在隧道底部，并且存在巖溶水和充填物，現(xiàn)場(chǎng)施工人員則需要優(yōu)先使用的處理方式為疏導(dǎo)；若存在較大管道水，且其流量和流速都很大，使得施工遇到極大阻礙，則應(yīng)采用的施工方法為深基坑泄水洞降水法。

（6）如果大型巖溶洞穴處于暗河、巖溶大廳等處，且用常規(guī)方式不能進(jìn)行處理的時(shí)候，探測(cè)人員便需要結(jié)合綜合物探、超前地質(zhì)預(yù)測(cè)等方式，對(duì)暗河或者洞穴發(fā)育的規(guī)模、方式及其和和隧道平面空間關(guān)系、延伸形式等進(jìn)行探明，從而決定采用的處理方法為拱橋和梁結(jié)構(gòu)跨越法[3]。

3.3.2 處理無(wú)水溶穴、溶洞

（1）部分小型的無(wú)水溶洞會(huì)分布在隧道的邊墻位置、拱部以及底部，其發(fā)育的程度有限，含有容易處理的溶蝕充填，此時(shí)施工部門(mén)應(yīng)當(dāng)采用的處理方式為回填。

（2）若巖溶洞穴分布在隧道的拱部，其內(nèi)部不存在任何填充，施工隊(duì)伍此時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的處理方式為：在隧道中進(jìn)行邊緣線(xiàn)外作業(yè)鋼混護(hù)拱的開(kāi)挖施工，隨后灌注細(xì)沙或者將砌片石鋪設(shè)其上以便形成緩沖層，并且將支護(hù)錨桿布設(shè)到空洞的壁面，隨后將鋼筋網(wǎng)掛設(shè)其上以便展開(kāi)有效防護(hù)，最終使溶洞得到充分加固，并且保證隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性。

（3）若巖溶洞穴分布在隧道的邊墻和拱腳，在實(shí)際施工階段則要沿著空洞的壁面來(lái)掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，并且對(duì)支護(hù)錨桿進(jìn)行布置，隨后在隧道的開(kāi)挖線(xiàn)外緣采用砌片石鋪設(shè)或者混凝土灌注的方式對(duì)墻體進(jìn)行封閉，以便對(duì)溶洞進(jìn)行封閉和加固，最終為隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性提供可靠保障。

（4）若管涌通道和溶槽等分布在隧道的邊墻或者拱部，施工人員則應(yīng)當(dāng)使用相應(yīng)型號(hào)的注漿導(dǎo)管進(jìn)行注漿作業(yè)，同時(shí)在邊緣線(xiàn)外展開(kāi)止?jié){巖盤(pán)作業(yè)，使溶槽被有效封閉，巖溶水被充分隔絕。

（5）如果巖溶洞穴當(dāng)中的填充物存在穩(wěn)定性差、松軟、強(qiáng)度較低或者下沉量較大等問(wèn)題時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該優(yōu)先使用的處理方法為換填以及清淤；倘若施工過(guò)程受到阻礙，便要借助相應(yīng)型號(hào)鋼管樁注漿加固充填洞穴。

（6）若巖溶洞穴分布在隧道的底部，且其洞壁存在坍塌，如果其中存在充填物，同時(shí)洞的頂板相距隧道底部不超過(guò)3m，現(xiàn)場(chǎng)則應(yīng)采用的處理方式為基底換填法。

（7）若巖溶洞穴分布在隧道的底部，且其洞壁存在坍塌，如果其中存在充填物，同時(shí)洞的頂板相距隧道底部在3-20m 范圍內(nèi)，采用的方法應(yīng)為基底注漿加固法。

（8）如果溶洞分布在隧道的底部，其相距隧道底部超過(guò)20m，采用的方法應(yīng)為梁跨越和樁基托梁法。

4 結(jié)論

總體而言，軟弱圍巖巖溶段擁有復(fù)雜的地質(zhì)條件，因此在實(shí)際隧道施工過(guò)程中，技術(shù)人員必須時(shí)刻關(guān)注圍巖狀況，有效探測(cè)不良地質(zhì)，對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，對(duì)巖溶地層規(guī)模、位置加以確定，并且掌握好加固的時(shí)機(jī)。另外，還要針對(duì)有水、無(wú)水溶穴、溶洞的規(guī)模、水量等狀況，設(shè)計(jì)出相應(yīng)治理方法。