隧道巖溶地質的處理與施工技術

寶力德

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隧道巖溶地質的處理與施工技術

寶力德

中鐵二十局集團第二工程有限公司

摘 要：在進行巖溶地質的隧道施工時，由于其地質的特殊性導致經常會出現涌水或其他巖溶問題影響工程的施工。本文通過對大獨山隧道巖溶地質進行詳細的調查，深入分析了關于在巖溶地區進行隧道施工的應對措施與施工技術。

關鍵詞：巖溶地質；隧道；施工處理

前言：巖溶作為一種比較獨特的地質現象，對正常的隧道施工往往會有較大影響，并且在進行處理時也有一定的技術難度，因此需要慎重對待。處在隧道底端的溶洞填充物，不僅位置較深而且也相對松軟，使得處理起來十分不易，并且部分溶洞巖體比較破碎，極易引發塌方等安全事故，再加上隧道施工中經常出現的地下暗河，重重問題使得隧道在巖溶地區的施工極為困難。因此必須要對巖溶有一個完整的了解，并在此基礎之上進行隧道的安全施工。

大獨山隧道位于關嶺～普安區間，雙線隧道，設計為人字坡，全隧最大埋深367m。隧道進口里程D1K852+772，出口里程D1K864+654，全長11882m。隧道洞身主要穿越白云巖、灰巖、泥巖、泥灰巖、泥巖夾砂巖等地層，其中可溶巖段長8753m。

一、關于巖溶的形成

巖溶地質主要是由可溶性巖石在與含有二氧化碳的水體進行化學反應并腐蝕后沉積而成的。通常來講這種地質的地貌多以石芽、洞穴或者是地下暗河的形式呈現，其自然景觀相對獨特。由于可溶性巖石即石灰巖主要是由碳酸鈣組成，碳酸鈣在遇到含有二氧化碳的水體時往往會發生相應化合反應，也即是將原先的碳酸鈣轉化為碳酸氫鈣，而碳酸氫鈣作為一種水溶性比較強的物質，能夠促使原先的石灰巖空洞逐漸變大，在長年累月的作用下，巖石逐漸被分解為各式各樣的形態，并作為獨特的地質景觀出現，也就是國內常說的喀斯特地貌。

二、巖溶地質的探測工作

1.長距離與短距離相結合的探測工作

通過借助紅外地質雷達以及震波反射等諸多遠距離探測方法，對前方50-150米的巖體進行探測，包括對于其構造、軟硬度、斷層情況、破碎區域、含水量以及整體的發育等諸多信息進行檢測匯總［1］。而對于近距離的探測則可以借助相似比擬的方法進行。通過將所得數據進行匯總，并進行深入分析可以得知當前路段的大致巖溶情況，從而為后期的施工提供數據參考。

2.物探與鉆探結合探測

利用物探可以快速形成對異常范圍的鎖定，對于鉆探預見性的提高有極大的幫助。同樣的，物探數據的異常與否也能夠借由鉆探進行驗證，通過兩者的客觀對比與分析，可以使時勘探的結果更加明確和客觀，從而確保施工能夠更加有針對性。

3.洞內與洞外結合探測

由于在進行施工時，部分的巖溶地段有一定程度的地質問題存在，這就要求在進行施工前要做好洞內外的觀測與巖石情況分析，盡量收集詳細的地質信息，以保證施工的安全性。

三、巖溶地質的隧道施工技術與處理措施

1.施工原則

在進行巖溶地區的隧道施工時，應當在結合探測信息的基礎之上確定相應的基本原則，一般來講都是以堵為主、綜合治理，部分條件或情況可以選擇適量排放和排堵結合。在進行施工時通常會將巖體進行封閉，并使用長管棚以及小導管，借助其正面長短結合的方式進行壓漿作業，并將其滲水的通道進行封堵，在隧道的需要進行開挖的輪廓線之外做好帷幕的預支工作，并利用管道進行排水，堵住巖體外側區域的地下水，對于部分積水則可以經由隧道往外排出。選擇正確的時間和以及巖石部位做好相應的支護工作，通過向小導管里注漿，從而使巖體能夠緊密團結，并將隧道內的水路進行嚴密的封堵，如此便可在隧道外圍的區域構成止水承壓的整套工程。而對于巖溶地區的施工而言，做好實時監測工作是保證施工安全的前提調節。因此在制定具體的施工原則時應當結合詳細的勘測數據，并結合施工方式與技術水平進行原則的制定，從而降低事故的發生幾率。

2.關于巖溶地區地下水流的處理

在巖溶地區的隧道建設與施工過程中，溶洞的頂部如果缺乏相應的填充便經常會有水流下，并且順著溶洞當中原先的水道流出［2］。而為了確保溶洞原有的自然排水通道不會被工程建設而破壞，則必須要在隧道的下方區域修設相應的暗渠，以使溶洞當中的水流能夠借由暗渠進行連接并自然排出。

3.溶洞注漿工藝

3.1關于注漿工藝的探討

在進行注漿前，應當對前期勘測所獲取的信息如地質結構、巖體破碎等諸多情況進行詳細的分析，進而選用正確的注漿方式。關于注漿材料的選取，除水泥之外也可以選擇水泥漿或者是水泥與水玻璃結合的雙液漿等其他材料，在這方面可以結合施工的要求以及巖溶地區的實際情況進行選擇。注漿工藝的重點在于兩方面，其一是關于雙液漿的配置以及特性調和，其二便是注漿的壓力。

3.1.1雙液漿配置與特性調和

關于雙液漿的實際比例應當由具體的實驗結果確定。通常情況下雙液漿是由水泥漿與水玻璃進行配比而成，在這其中隨著水玻璃的摻入量減少，雙液漿的凝結速度則會相應的加快。如果在實際的施工當中對于凝結的速度有具體的要求，則可以通過添加一定劑量的外加劑以作調整。當雙液漿中的水泥漿的體積大于水玻璃體積時，雙液漿能夠提升巖石的抗壓度，并且在進行注漿時應當做好關于漿液的初凝時間以及終凝時間預估計。

3.1.2注漿壓力。

注漿壓力作為能夠有效提高巖體縫隙當中漿液流動的驅動力，對于漿液的填注有著至關重要的作用。若要確保填充擴散能夠達到預期的效果，并使漿體能夠充分發揮加固巖體封堵流水的作用，則注漿壓力必須要能夠克服巖層當中縫隙阻力。因此在漿液濃度確定的情況下，巖層縫隙的壓力、粗糙程度以及縫隙寬度都將影響注漿的壓力，而若果注漿的壓力過高，則有可能導致巖體的破碎。因此必須要選用合適的注漿壓力，正常情況下壓力的數值范圍會在0.5到1.0Mpa之間選擇，以確保主講的順利完成。

3.1.3關于注漿施工的技術分析

在進行止漿墻的施工時，應當依照設計的要求，在指定位置進行預埋管扣得焊接，并用編織袋進行管口末端的封堵，以免發生漏漿現象。在鉆孔階段則需要對現場的具體情況進行記錄，盡量做到一孔多用以減少施工程序。在進行注漿孔的施工時，必須要注意對于水量的實時觀測，從而做到對于前方巖體大致情況的掌握和了解。

3.2巖溶地質中超欠挖處理

在進行超欠挖處理時應當選擇正確的爆破方式，并進行爆破參數的調整。爆破方式一般包括一次爆破、階段爆破以及預留光面爆破等許多方式。就巖溶地質情況的特殊性而言，采用預留光面的爆破相對較好，這主要是由于這種方式能夠減少超欠挖工作量，有利于開挖的成型，并且能夠降低爆破對于圍巖體的破壞，有效防止塌方情況的出現，保證施工安全。同時需要注意的時，在爆破過程中要不斷進行開挖面的觀測，通過對巖石節理縫隙的勘測從而調整爆破的參數，以實現超欠挖的動態化施工。

四、總結

由于巖溶地區在隧道施工方面地質條件的特殊性以及巖溶發育的多樣性，使得隧道施工有一定的技術難度。這也就要求施工單位要本著動態施工以及動態管理的原則，詳細掌握巖溶地區的巖體構成以及破碎程度等諸多情況，從而制定安全高效可行的施工方案，以確保施工的順利進行，提高巖溶地區隧道工程的質量。

參考文獻：

［1］蔣進波·高速公路巖溶隧道溶洞處理施工技術［J］·隧道建設，2012，（s1）：122-125.

［2］洪開榮·我國隧道及地下工程發展現狀與展望［J］·隧道建設，2015，（2）：95-107.