軟弱圍巖復雜巖溶段隧道施工技術要點探析

蔡建偉 吳嘉源

（中交一公局廈門工程有限公司， 福建 廈門 361000）

0 引言

如果在巖溶區域展開隧道施工，很容易會使其穩定狀態以及圍巖力學平衡被改變，一旦此類問題不能得到妥善處理，便會發生包括地面塌陷、隧道突泥、突水、巖溶坍塌以及填充物失穩等問題在內的安全事故，甚至會造成難以估量的生命、財產損失。巖溶地質擁有高風險性、復雜性以及差異性等特點，有關部門必須對其設計、施工展開針對性探討、研究，以便為同類施工提供借鑒，保證施工順利完成。

1 軟弱圍巖對隧道安全的影響

在對軟弱圍巖地質隧道施工技術要點進行分析之前，有關部門需要優先明確隧道圍巖，其建立于應力基礎，在實際項目中是可以承載應力的一種巖體，其質量會直接影響隧道項目的穩定和安全[1]。軟弱圍巖的巖質較為軟弱，其巖體強度、承載力以及粘結力都很差，其結構面在遇水的時候將會快速發生軟化，甚至極易引發塌方。特別是在深埋隧洞當中，其在高地應力影響之下，容易導致軟弱巖體變形。在實際施工中，一旦支護結構作業相關技術沒有得到嚴格控制，便會致使圍巖坍塌，嚴重威脅了現場施工設備、機械以及人員的安全。

2 軟弱圍巖地質隧道施工總體思路

由于軟弱圍巖穩定性差、土層極為松軟，在此類地質環境中展開隧道施工極易引發洞口堵塞、塌方等嚴重事故。所以，施工部門在實際施工階段，若想確保施工整體安全，應當嚴格遵循以下思路：

（1）做好現場排水作業：這主要是為了對地表水加以控制，避免其滲漏而對土層穩定性產生影響。在通常狀況下，于地表存在裂縫或者塌陷的區域用黏土進行填充、夯實，以便使土層牢固性得到加強，隨后將截水溝設置于外側，避免因為滲入了地表水而降低土層的牢固性。

（2）通過注漿來加固軟弱圍巖地表，及時清理并且防護處理已塌陷的土層。

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

3 結合實際案例分析軟弱圍巖復雜巖溶段隧道施工技術要點

3.1 工程概況

某隧道位于峽谷區域，其全長超過8000m，其入口由于常年受到河流的沖擊和侵蝕，而導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“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]。

此隧道有著極為復雜的地質狀況，在勘察過程中發現此處并沒有采空區，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、不良地質條件。在該隧道可溶巖地段與穿越斷層存在巖溶發育，溶穴、溶腔十分明顯，個別段落甚至發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程中，地質探測人員主要采用的核心分析方法為地質綜合分析法，同時結合了鉆探、遠距離物探以及近距離物探，以便對隧道深處的各種不良地質條件進行探查，對巖溶地層規模、位置等加以明確，另外也能有效識別、預警各種潛在突泥或者突水狀況。

對于穿越巖溶段的隧道施工，探測人員需要結合隧道可能受到巖溶的影響以及實際施工狀況，綜合使用綜合物探、超前地質預測以及超前探水預報等對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急預案。

在隧道施工遭遇高壓水地段或者巖溶蝕地段的時候，應當結合巖溶影響以及現場狀況，及時采用封閉地表坍塌、超前探測、疏排地表水、結構跨越、填充物清除、溶洞加固、夯實回填或者注漿堵水等方案來為施工提供可靠的安全保障。

3.3 巖溶段施工技術要點

3.3.1 處理有水溶穴、溶洞

在此種條件下對隧道施工展開實時設計處理，需要技術人員充分結合溶洞的規模、潛在水量及其影響結構穩定性的程度，采用堵塞、疏排相結合的方式進行治理。

在處理大型的巖溶洞穴時，應該注意以下幾點：

（1）如果溶洞很難實現回填，洞穴較深，擁有豐滿的充填或者發達的熔巖水系，施工部門則應該結合地下水的分布狀況以及巖溶的發育規模加以處理。

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

（3）如果巖溶擁有較小的水量，且其處于可控狀態，則應該對過水管進行埋設，隨后再展開回填處理。

（4）若熔巖洞穴存在并且分布于隧道的邊墻部位和拱部，同時內部存在充填物，就需要優先展開疏導作業；倘若巖溶中有較大的管道水，現場應優先采用的應急預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，現場施工人員則需要優先使用的處理方式為疏導；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，且用常規方式不能進行處理的時候，探測人員便需要結合綜合物探、超前地質預測等方式，對暗河或者洞穴發育的規模、方式及其和和隧道平面空間關系、延伸形式等進行探明，從而決定采用的處理方法為拱橋和梁結構跨越法[3]。

3.3.2 處理無水溶穴、溶洞

（1）部分小型的無水溶洞會分布在隧道的邊墻位置、拱部以及底部，其發育的程度有限，含有容易處理的溶蝕充填，此時施工部門應當采用的處理方式為回填。

（2）若巖溶洞穴分布在隧道的拱部，其內部不存在任何填充，施工隊伍此時應當采用的處理方式為：在隧道中進行邊緣線外作業鋼混護拱的開挖施工，隨后灌注細沙或者將砌片石鋪設其上以便形成緩沖層，并且將支護錨桿布設到空洞的壁面，隨后將鋼筋網掛設其上以便展開有效防護，最終使溶洞得到充分加固，并且保證隧道整體結構的穩定性以及安全性。

（3）若巖溶洞穴分布在隧道的邊墻和拱腳，在實際施工階段則要沿著空洞的壁面來掛設鋼筋網，并且對支護錨桿進行布置，隨后在隧道的開挖線外緣采用砌片石鋪設或者混凝土灌注的方式對墻體進行封閉，以便對溶洞進行封閉和加固，最終為隧道整體結構的穩定性、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，施工人員則應當使用相應型號的注漿導管進行注漿作業，同時在邊緣線外展開止漿巖盤作業，使溶槽被有效封閉，巖溶水被充分隔絕。

（5）如果巖溶洞穴當中的填充物存在穩定性差、松軟、強度較低或者下沉量較大等問題時，現場應該優先使用的處理方法為換填以及清淤；倘若施工過程受到阻礙，便要借助相應型號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，同時洞的頂板相距隧道底部不超過3m，現場則應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，同時洞的頂板相距隧道底部在3-20m 范圍內，采用的方法應為基底注漿加固法。

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

4 結論

總體而言，軟弱圍巖巖溶段擁有復雜的地質條件，因此在實際隧道施工過程中，技術人員必須時刻關注圍巖狀況，有效探測不良地質，對支護參數進行實時調整，對巖溶地層規模、位置加以確定，并且掌握好加固的時機。另外，還要針對有水、無水溶穴、溶洞的規模、水量等狀況，設計出相應治理方法。