某隧道巖溶地段施工安全技術措施

高成林

1 工程概況

某隧道基巖為中低山區溝壑侵蝕剝蝕地貌。區內地勢總體中部高，東西部低，山巒疊嶂，溝谷幽深，地形崎嶇復雜，溝谷切割強烈。海拔標高一般在500m～800m之間，最大高差659.7m。該隧道所在地區屬暖帶大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫13.37℃，年降水量600mm左右，土壤最大凍結深度68 cm。隧道洞身附近水溫在 9.77℃～14.97℃之間。本段地震動峰值加速度為 0.05g(6度)。隧道區域地層主要為奧陶系中統下馬家溝組(02x)，奧陶系下統亮甲山組(01l)、冶里組(01y);寒武系上統鳳山組(ε3f)、長山組(ε3c)、崮山組(ε3g)，寒武系中統張夏組(ε2z)、徐莊組(ε2x)，寒武系下統毛莊組(ε1mz)頁巖。

孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層中，埋深 15m～80m。巖溶水年水位動態有明顯的季節性變化規律，受大氣降水系及地表水補給影響，地下水位隨季節變化幅度較大。本區地下水對混凝土不具有腐蝕性。

2 巖溶地段施工工藝流程

該隧道存在巖溶地段。根據設計文件的地質資料、超前預報資料和現場實際，查明巖溶分布范圍、類型情況(大小、有無水，溶洞是否在繼續發育，以及其填充物)、巖層的穩定程度和地下水流情況(有無長期補給來源、雨季水量有無增長)等，對巖溶裂隙地層強富水地段，采用注漿堵水，限量排放，分部開挖，及時封閉，襯砌緊跟，加強量測，注意安全。巖溶施工工藝流程圖見圖 1。

3 注漿堵水技術措施

采用綜合超前地質預測與預報手段確定注漿地段，通過注漿封閉加固，提高巖體完整性使其成為具有一定承載能力的結構體，形成圍巖注漿固結圈，以限制排水量，實現控制排放，并與噴錨支護一起共同保證施工期間洞室穩定及安全。

注漿方式采用超前預注漿、后注漿、局部注漿、補注漿四種形式。在注漿實施過程中，根據地質超前預報及揭示的地質信息，注漿工藝，注漿效果及漿液的可能性，結石強度，耐久性及注漿前、后承壓，水量變化特征等注漿施工資料和相關科研階段成果適時對注漿方式、注漿范圍、注漿標準、注漿材料等予以調整。

4 溶洞處理技術措施

1)引排水。當暗河和溶洞有水流時，不得堵塞水流通道。查明水源流向及其與隧道位置的關系后，采用暗管、涵洞、小橋等設施，宣泄水流或開鑿泄水洞引排。排水作業應考慮下列主要危險源、危害因素:a.富水軟弱圍巖，巖溶隧道突水、突泥;b.排水設備不足或損壞，排水能力不夠;c.圍巖松軟地段，施工用水浸泡地基;d.洞口地表水滲漏及沖刷邊仰坡;e.有水地段電纜線破損漏電;f.施工排出的水質不符合標準，污染環境。2)堵填。對已停止發育、跨徑較小、無水的溶洞，可根據其與隧道相交的位置關系及其填充情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉，根據地質情況決定是否需要加深邊墻基礎。拱部以上空洞采用噴錨支護加固，或加設護拱及拱頂回填的辦法處理。3)跨越。當溶洞較大較深時，采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應置于穩固可靠的基巖上，必要時用圬工加固。隧道在不同的部位遇到溶洞的跨越措施:a.當隧道一側遇到狹長而較深的溶洞，則加深該側的邊墻基礎通過。b.當隧道底部遇到較大溶洞并有水流時，在隧道底部以下砌筑漿砌片石支墻，支撐隧道結構，并在支墻內套設涵管引排溶洞水。c.當隧道邊墻遇到較大、較深的溶洞時，在邊墻或隧道底部以下筑拱跨越。d.當隧道中部及底部遇到深狹的溶洞時，加強兩邊墻基礎，并根據情況設置橋臺架梁通過。4)繞行。施工中遇到一時難以解決處理的溶洞時，采取迂回導坑繞行溶洞區，繼續隧道施工，再行處理溶洞。

5 施工安全注意事項

巖溶地段隧道施工應主要考慮以下危險源:1)專項施工技術方案不合理、開挖方法選擇不當;2)超前地質預測、預報工作不到位，分析判斷不準確;3)初期支護施作不及時，支護強度不足;4)量測數據失真，信息反饋不及時。巖溶地段隧道施工應特別注意以下事項:1)加強地質探測與預報。施工過程中必須進行綜合詳細的地質超前預報工作，調查清楚巖溶的大小和其他發育情況，根據其類型確定正確的處理方案。超前地質預報作業應注意下列主要危險源、危害因素:a.工作面坍塌;b.鑿頂不徹底;c.高處作業臺(支)架失穩、安全防護失效;d.突泥、突水。2)保證施工期間的安全。充分體現以人為本的理念，確保施工安全，在施工過程中，噴錨支護及開挖面應在無水壓和低水壓的狀態下施工。在進入設計高水壓地段之前，進一步加強工作面前方地質超前預測預報，施工中根據富水情況及水壓大小，采用超前帷幕注漿或限量管道排放等手段降低工作面水壓，并在開挖時嚴格遵循“短進尺、弱(不)爆破、早封閉、強支護、勤量測、緊襯砌”的原則。3)保證隧道支護安全。施工中注意檢查溶洞頂板，及時處理危石。當溶洞較高時，應設置施工防護排架或鋼筋防護網。在溶蝕地段的爆破作業，應盡量做到多打眼，打淺眼，并控制藥量。在溶洞充填體中掘進時，加強超前支護措施，必要時采取預注漿加固地層。溶洞未做出處理方案前，不要將棄碴隨意傾填于溶洞中。采用高強度抗水壓鋼筋混凝土圓形襯砌，在該段不設盲溝和泄水孔，防水層全環鋪設，并在襯砌兩端設止水隔離帶，使高壓水安全封堵在襯砌之外。4)保證地表生態環境不受或少受影響。為防止隧道施工可能造成的地下水嚴重流失，導致生態環境遭到破壞，做好地表水、出水點的觀測工作，必要時對地表進行處理。對暗河地段施工排水采用“以堵為主，限量排放”的原則，盡量維系巖溶暗河的既有通路，使地下水恢復到原有水位。

[1] 閔家瑞，王樹輝.溶洞區鐵路隧道工程問題探討[J].山西建筑，2010，36(4):317-318.