隧道工程巖溶施工處理方案探究

楊躍洪

摘? ? 要：對巖溶的發育條件、發育階段劃分以及不同溶洞類型對隧道施工的影響進行了概括性的闡述，對隧道通過巖溶地段時的地質預報工作進行了探討，并針對溶洞的不同類型，有效提出了針對性處治措施，保證隧道施工的安全穩定性。

關鍵詞：隧道巖溶、地質預報處理方案

1? 巖溶對隧道工程的影響

1.1? 巖溶的定義及發育條件

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，由于水，特別是地下水對巖石以溶蝕為主的作用所形成的諸現象的綜合。通常情況下，巖溶發育的條件有三個：（1）巖石的可溶性與巖石裂隙，可溶性巖石主要包括石灰巖、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，導致環境地質被破壞，造成隧道結構不穩定;（3）洞穴堆積物因松軟易塌陷下沉，改變洞穴周邊的應力分布形態，影響隧道的穩定;（4）嚴重的突泥、突水會影響施工進度，危及施工人員和財產安全。

2? 隧道巖溶的超前地質預報方法

2.1? 地質類方法

地質類方法包括利用地面地質工作的全部資料以及隧道施工中掌子面描述資料的分析，掌握隧道穿過段巖體的地質構造概略地預報地質界線，大型斷層、主要涌水段、破碎巖體、圍巖級別等。

2.2? 地質物理預測方法

（1）地質雷達法;（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預報最直接的一種方法，水平鉆探法準確利用率高，在超前地質預報中占有很重要的位置。通過鉆探對掌子面前方獲取的地層巖性進行鑒別，確定其埋藏距離與厚度，溶洞及充填的性質，能查明鉆探深度內地下水的賦存條件。

上述幾種物探方法對隧道區溶洞、巖溶水的預報都有獨特的效果，但同時有其自身的不足。只有將其綜合地運用到隧道超前地質預報中，才可以準確且及時地預報出溶洞的存在位置及大小以及掌子面前方是否會出現嚴重的突泥涌水，突砂等地質災害。同時結合超前水平鉆孔進行驗證，可以正確地指導施工，在很大程度上提高了施工進度，確保施工人員和財產安全。

3? 隧道溶洞的處理措施

3.1? 工程案例

韶關芙蓉隧道洞身圍巖主要為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖，巖性為中風化炭質灰巖、微風化砂質灰巖、微風化砂質灰巖與炭質泥巖互層、中風化～微風化砂巖與炭質泥巖互層、中風化灰巖、中風化砂巖與炭質泥巖互層、強風化砂巖與炭質泥巖互層、強風化砂巖及煤層。

芙蓉隧道隧址位于芙蓉山向斜東北端，為向斜轉折段偏北西翼側，受斜核部應力作用，陡傾角劈理發育。隧道區發育兩條小型斷層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，斷層傾角較大，為張性斷裂，地表地形表現為河谷，寬度約80m。通過鉆探揭露，該段處巖體在隧道洞身上部較破碎，地下水活動強烈，溶蝕裂隙，溶洞較發育。

本項目針對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

在隧道左線進口施工過程中右側發現一空溶洞，溶洞可見高度約5m，寬度約3m～6m，順隧道方向延伸，溶洞內無水、無充填物，穩定性較好。處理措施為：在襯砌外側施作C20砼護拱，厚1m，隧道拱頂90?范圍內的空腔采用C20砼回填，并在護拱上預埋2～3個Φ100孔洞管，通過預留孔向頂部注滿細砂作為緩沖層，本段支護加強（工字鋼間距調整為0.8m），分三臺階開挖，采用短進尺、強支護繼續掘進。

3.3? 充填型溶洞處理方案

在隧道右線進口施工過程中拱部出現溶洞，溶洞可見高度大約在開挖面以外3.5m左右，溶洞充填物為流塑性黏土，爆破后自穩能力差，掉塊嚴重。處理措施為：取消溶洞發育區范圍內的系統錨桿，采用Φ42徑向注漿鋼花管，灌注水泥砂漿或水泥漿加固圍巖;同時充填溶洞位置于邊墻部分時，增設Φ42超前小導管，Φ42徑向注漿管長4.2m，間距1m×1m，溶洞發育段落內采用微臺階開挖方式進行開挖支護，V級加強復合式襯砌，全環采用I20B型鋼鋼架，Φ75或Φ42進行超前支護。

3.4? 富水型溶洞處理方案

在隧道左線出口施工過程揭示一環向長6m，縱向3.5m，深度3m左右溶腔，同時掌子面漏水嚴重，主要出水點在掌子面中部及右側拱頂，水中含泥量較大，水質渾濁。處理措施為;“圍截注漿法”止水，先在出水點周圍適當的范圍內布孔注漿，以形成封閉式止水帷幕，漿液填充與大裂隙連通的小裂隙，由遠至近，由外到里，層層縮小包圍圈，在注漿深度范圍內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，這樣漿液擴散更有方向性，沿大裂隙逆流而上到達更深遠的部位，把水堵到更深層。

4? 監控量測

隧道通過巖溶區，應對重點溶洞段進行監控量測。及時的監控量測，可以為設計和施工決策服務。監測項目有鋼拱架受力及應變、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

（1）在打眼時注意前方地質變化，如發現空洞或突然巖層變軟情況時應停止作業，通知設計人員拿出安全措施方案后方可爆破開挖;（2）開完方法宜采用臺階法。在II級-IV級圍巖條件下，且溶洞僅穿過隧道底部一小部分斷面時，可采用全斷面一次開挖;（3）當隧道只有一側遇到溶洞時，應先開挖該側，待支護完成后再開挖另外一側;（4）對于含水巖溶地區，應按富水隧道要求組織施工。

6? 結束語

通過本文對隧道工程施工過程中巖溶施工方案的分析和研究，從中可以總結出，在巖溶隧道施工過程當中，需要綜合運用各種探測手段對巖溶區進行超前地質預報，進行動態設計及時指導施工，要根據溶洞的不同類型采用不同的治理方法;及時進行監控量測，為隧道提供安全信息。以此來保證隧道工程的安全穩定。

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