高壓富水巖溶地層隧道施工特點及技術應用

王 侖

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

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高壓富水巖溶地層隧道施工特點及技術應用

王 侖

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

介紹了高壓富水巖溶地區的特點，分析了判斷巖溶地區具體情況的措施，以某實際工程為例，從巖溶處理技術、圍巖方案兩方面，闡述了巖溶地區隧道施工中采用的關鍵技術措施，從而提高施工質量。

巖溶地層，隧道，導坑，圍巖方案

巖溶地區的環境復雜，在該地區進行施工是一項具體的挑戰，面臨許多困難。我國地區遼闊，在具體施工中，由于地區性差異較大，以及地形演變等諸多項的影響，導致巖溶地區的體質條件存在巨大差異，因此需要針對該項內容做好相應的分析工作。

1 高壓富水巖溶地區的特點

所謂巖溶就是在經過地下水地表水兩者相互作用，將溶巖作為媒介，長時間不斷循環、滲透交融、構成局徑流，在該過程中化學或機械方面的作用，將會使可溶性巖層產生的地形產物發生變化。巖溶地水量充裕，通過分析可以發現，該地區的地質構造十分特殊，呈現出“高壓多水，溶洞斷層”等不同的特點。

巖溶地質自身存在的特點會對交通工程的建設造成一定影響，同時也會對地下工程的施工和安全造成較為嚴重威脅，不僅影響工程的施工進度，而且也會影響工程的施工質量和經濟性。在工程施工中，如果遇到涌水涌砂等突發性的自然災害，不僅會對工程施工中使用設備造成破壞，而且會危害人們的人身安全。與此同時，在隧道中積累大量的物質，將導致地層內的有效應力發生一定改變，增加了工程的預測難度[1]。而受水質和滲透作用的雙重影響，適當的使地下水的存儲量能夠得到控制，進而實現對地表下沉和塌陷情況的發生，影響工程的順利進行。

2 判斷巖溶地區具體情況的措施

2.1 地質調查

地質調查法是查看巖溶地區涌水、涌砂、涌泥等各種不良現象的一種有效防范，該方法實際上就是針對隧道地區的具體情況，調查工程區域的具體地質情況，詢問當地的居民，掌握該區域的具體情況。

2.2 超前水平鉆探法

富水軟弱斷層破碎帶、重大物探異常等負載地段在具體施工中，處理起來面臨較大難度，因此在施工中，為了確保施工的安全性，以及工程的質量能夠達到要求標準，在施工中需要采用超前水平鉆探，同時，需要設置防突裝置，避免突發情況的發生，引發危險。

超前地質預報存在異常區域前30 m掌字面的中上部，在具體處理過程中，應用超前沖壓水平鉆孔的方式，對前方的地質情況進行驗證，在具體施工中，為了確保最終施工的合理性，鉆孔深度需要超過異常區域的10 m以上[2]。鉆孔過程中，孔徑大小為7.5 cm，具體施工中，兩次孔徑搭接長度約為5 m。如果情況必要，在復雜的地質地段，可以采用會鉆取芯的方式進行施工，同時完成對斷層破碎帶巖土強度，以及物質成分的分析，超前回轉取芯鉆水平鉆孔在距離超前地質預報異常30 m撐子面上布設3個孔，同時要設置外插角探測，為工程施工的順利進行，提供支持。

2.3 洞周探測

隧道施工中如果穿越煤地層及可溶巖地層，隧道開挖后，需要對洞周的采空區或隱伏地區進行探測分析。在具體施工中，依據掌子面地質素描的具體情況，對可溶巖地段是否存在進行合理判斷，如果存在可溶巖地段，則應當進行物探。如果發現溶巖存在異常情況，開展相應物探操作(地質雷達法)操作，如果在具體施工中，發現地質雷達存在異常情況，再通過鉆探、物探的方法，完成對巖溶工點的報告，得到相應的勘察信息[3]。然后，依據勘察報告，確定相應的處理方法，通過合理的方式，處理巖溶。

2.4 紅外探水

通過接受紅外輻射信號，并對信號進行分析，在接近溶巖或斷層破碎帶富水區時，要做好超前地質預報，定性對掌子面前方30 m范圍內是否存在地下水進行詳細預報，在具體施工中，連續預報時前后兩次重疊長度需要超過5 m。

3 巖溶地層隧道施工關鍵技術措施

3.1 工程概況

某鐵路工程隧道的全長15 243 m，工程所在區域的地質復雜、涌水風險較高，突泥等多種情況。

隧道出口段右側掌子面底板處利用鑿巖臺車進行加深炮孔時，在具體施工時，鉆進的深度達到5.7 m后，探孔內涌出了一定量的股狀水，探孔出水噴出了15.4 m，通過觀測，發現噴出的水質清澈無雜物。

3.2 巖溶處理技術

處理巖溶水時，應當堅持“疏同不堵”原則，同時，在具體施工中采用堵、截、防、排等綜合防治措施。在具體施工中，為了避免突然巖溶水的侵襲，可采用排放巖溶水和超前鉆孔探測，為了確保施工的順利，要預備充足的抽水設備，避免工程施工受不良影響，以及安全事故的發生。

對于注漿地段的確定，采用綜合超前地質預測和預報手段，通過注漿封閉的方式，完成相應的加固操作，從而使巖體的完整性得到進一步提升，使結構體能夠具有一定的承載能力，最終構成圍巖注漿固結圈，實現對排水量的合理限制，對排放的具體情況進行合理控制，同時在噴錨支護的輔助下，確保在工期內竣工，洞室的安全性以及穩定性，避免了安全事故的發生。

注漿方式的選取，依據工程的具體情況，最終選擇的注漿方式有超前預注漿、局部注漿、后注漿、補注漿[4]。在具體注漿過程中，要依據地質超前預報，以及在施工中，揭示的地質信息，同時結合注漿效果、注漿工藝、注漿前后承壓變化等多項內容，對注漿施工中使用的材料、選取的方式進行調整，確保最終結果的科學性與合理性。

3.3 圍巖方案

綜合考慮工程的具體情況，在對工程進行處理上，最終確定的方案如下：

降低圍巖級別→加強超前、初期支護→導坑超前分部開挖。

1)降低圍巖級別。

在工程施工中，可以發現，由于前方巖體在遭受到擠壓后，在工程的節理密集帶區域，出現過較為明顯方解石重新膠結現象；受方解石重結晶作用的影響，巖體本身的完整性相對較差，通過實際分析可以發現，圍巖不穩定，因此施工中，將圍巖的的級別降低到Ⅴ級，確保工程施工的順利，避免引發安全事故，影響工程質量，造成人員傷亡。

2)加強超前、初期支護。

用于工程施工前方巖涌水量較大，因此施工中一旦發生坍塌處理，將會導致大量的泥水涌出，這將會對工程造成巨大危害。因此，在施工中，需要采用超前支護措施進行適當處理，避免坍方發生，隧道被泥水充滿[5]。為了避免前方破碎帶發生坍塌，以及結構中的存在的大顆粒物質被掏蝕，設置超前大管棚與全環鋼架加支護，針對不同地段的具體情況，確定大管棚的根數，以及每根的長度，同時還要做好復合襯砌加強工作，確保工程最終的施工質量能夠達到要求標準。

3)導坑超前分布開挖。

為了對前方的地質情況進行探明，使帶水作業壓力能夠得到一定程度的緩解，在開挖時，采用單側導坑超前臺階法，完成相應的開挖工作。

此外，還需要注意，高壓富水巖層地層隧道地質環境相對來說比較復雜，因此在施工中，需要將地質危害預測工作歸屬隧道程序管理中，并且要依據工程的具體情況，編制出高質量的施工方案。預測隧道地質災害時，需要精準的地質資料及相關地質勘探信息，只有這樣才能確保最終預報方案的科學性與合理性。構建一套完善的地質災害預報系統，對相關的信息數據進行完善，并且要制定一套合理的協調機制，利用各種不同的預報方式，使各項方式的優勢能夠得到充分發揮，從而提升預報的精準性，為隧道施工提供支持。

4 結語

高壓富水巖溶地層開設隧道過程中，如果發生涌水情況，將會對工程施工造成嚴重影響。因此，相關施工單位，必須要依據具體情況，制定一套科學合理應急處理方法，只有這樣才可以避免安全事故的發生。通過有效的對策后，能夠提升隧道施工效率，提高施工質量。

[1] 李 睿,呂言新,李豐果,等.高壓富水巖溶區特長隧道注漿堵水綜合技術研究[J].中國礦山工程,2011(5):55-59.

[2] 劉 勇.硫鋁酸鹽水泥帷幕注漿施工技術在高蓋山隧道F_(30)斷層的應用[J].現代隧道技術,2013(4):183-187.

[3] 孫國慶,殷九榮.水平旋噴加固在富水未成巖粉細砂層中的應用[J].隧道建設,2012(2):213-217.

[4] 雷明明,韋良文,周麗梅.超前地質預報技術在巖溶富水隧道的綜合應用[J].北方交通,2013(9):75-78.

[5] 陳卓平.超深埋特長隧道施工技術在高壓富水地層的分析[J].價值工程,2016(25):196-198.

The tunnel construction characteristics and technical application of high pressure and water rich karst strata

Wang Lun

(ShanxiJinzhongRoadandBridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

This paper introduced the characteristics of high pressure and rich water karst area, analyzed the measures judgement of specific situation in karst area, taking a practical engineering as an example, from the karst treatment technology, surrounding rock scheme two aspects, elaborated the key technical measures adopted in the tunnel construction in karst area, so as to improve the construction quality.

karst strata, tunnel, pilot tunnel, surrounding rock scheme

1009-6825(2017)17-0161-02

2017-03-25

王 侖(1981- )，男，工程師

U455

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