1、1岩溶地区隧道溶洞处理技术研究摘要：我国是世界上岩溶分布最广的国家之一，而岩溶是山区隧道工程建设中常见的地质灾害之一。本文通过研究岩溶地区隧道处理原则及施工措施，进而介绍本人工程施工体会，希望对岩溶地区隧道溶洞处理有借鉴作用。 关键词：岩溶地区；隧道工程；溶洞处理 中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 岩溶作用是在碳循环及与其相耦联的水循环、钙循环系统中碳酸盐（主要成分为 CaCO3、MgCO3）岩的被溶蚀或沉淀，而各种岩溶形态则是这一复杂循环系统的运动在碳酸盐岩上留下的轨迹。岩溶作用是随时空变化的动态过程，是以碳、水、钙为主的物质、能量传输、转换过程。溶洞作为岩溶发育的一
2、种形态，其生成发育主要依赖岩石的可溶性与岩石裂隙及地下水的运动，可溶性岩石（碳酸盐岩）主要包括灰岩、白云岩及其过渡类岩石。我国的西南部是岩溶地质现象主要分布地区，特别是在贵州、重庆、广西等省市岩溶较发育。该地区山势陡峻，植被少，水土流失较重，岩石主要为灰岩、白云岩，裂隙发育，年均降水量在1500mm 左右，为典型的岩溶地区1-2。 随着我国经济的发展，特别是西南地区交通的发展，近年来，在我国西南地区修建的铁路和公路隧道都不同程度地遇到了隧道岩溶灾害甚2至造成重大事故，这些都对隧道的施工造成了极大影响。因此研究岩溶地区隧道溶洞处理的技术是十分有必要的。 2 岩溶地区遵循原则 喀斯特地貌区岩溶发育
3、，地下水较丰富，孔隙水、裂隙水、岩溶水发育,受降雨影响较大，地表水极易通过岩溶裂隙潜入隧道，因此，穿越喀斯特地貌区隧道施工必须遵循如下原则3： （1）在遵循大跨度隧道开挖“早预报，弱爆破，短进尺，少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭，快成环”的原则下，做到施工工序可控，保证施工安全。 （2）方便监控量测工作，及时掌握围岩变形情况，确保初期支护的安全和质量。 （3）工序简单有序，利于流水作业，工序相互间施工干扰少，施工进度快。 （4）便于大型机械设备施工，提高工作效率。 （5）掌子面的进尺及开挖范围可控，能够及时处理溶洞及断层。 3 溶洞施工措施 溶洞施工工艺流程见图 “溶洞施工工艺流程图” 。 超前
4、预报-指定方案-钻孔注浆-开挖、支护-拱底和仰拱及填充-衬砌施工 3.1 施工过程中超前预报和溶洞形态的准确判定 溶洞施工首先采用开挖面的地质素描、TSP203 地震反射波法、HSP水平声波法、地质雷达、红外探测仪等进行超前地质预报，准确进行溶3洞的预报和评价，并采用超前探孔予以验证。通过综合分析并进行系统处理后准确判定岩溶形态。 对于溶洞可根据其类型、规模、与隧道的相对关系及对隧道结构的影响等，采取回填、支顶、加固、跨越、结构加强等措施处理。 对于溶洞水可根据溶洞水赋存条件，在保证溶洞水既有排泄通道畅通的前提下采取超前帷幕注浆和开挖后径向补注浆等方式进行注浆堵水，根据注浆效果，选用适当的加强
5、型复合式衬砌4。 3.2 局部溶蚀裂缝施工措施 局部溶蚀裂缝是指围岩在隧道开挖面上揭示宽度较窄，在超前钻孔中不易发现，开挖后呈现渗漏水。如果不处理，可能在地下水冲蚀下逐渐扩大，涌水量超过设计要求标准，因此必须及时处理。施工中采用局部钻孔注浆封堵、径向注浆补强等措施，并及时施做二次衬砌的处理措施。 3.3 溶蚀裂隙、溶洞管道施工措施 溶洞水连通法：为了不改变地下水的流动规律，溶洞水的处理应首先选择连通方案。探明溶洞的发育方向后，如确系隧道将溶管截断，可以通过在拱顶、边墙或底部适当位置增加辅助通道将溶管连通，不改变地下水的流动趋势。具体处理方式见“拱部溶管处理”与“边墙溶管处理” 。 注浆法：对于
6、孔径、规模不大的溶隙、溶管主要采用超前压水清洗钻孔与管道裂隙，进行超前注浆固结围岩的办法处理，开挖后进行径向注浆加固，支护结构适当加强。如在开挖过程中遭遇溶蚀裂隙突水突泥4时，则在保证溶洞水既有排泄通道畅通的前提下采取局部注浆、补注浆等方式进行注浆堵水，根据注浆效果，开挖后选用适当的加强型复合式衬砌。 溶洞水限量排放法：如果探水孔流出清水，且 Q2.0m3/h 且P0.2MPa 时，当能够确认隧道排水不会影响施工进度以及周围环境时，可采用排水系统排水。但随着隧道运营时间的延长，隧道背后的排水系统中泥砂越积越多，常常堵塞，隧道内地下水的排放应制定更严格的标准。 开挖后根据围岩情况采用全断面或台阶
7、法开挖，必要时采取超前支护，及时初期支护，根据量测结果组织衬砌施工。 3.4 溶洞隧底处理 如溶洞底部为松散或软塑状的粘土或砂粘土等沉积物，为了防止隧道运营过程中结构产生固结沉降，加强对隧底的处理，隧道溶洞基底的处理可采用注浆加固、换填、桩基等方法。 3.5 溶洞的处理措施 根据设计地质钻探资料，隧道穿越部位存在大的溶洞穴的可能性较小，施工中若遇到较大岩溶洞穴，则要根据岩溶洞穴的大小、位置、稳定性分别采取相应的对策。 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞时，可加深该侧基础通过。当隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础，可在边墙部位或隧底筑拱跨过。 当隧底有较大的溶洞并有流水时，可在隧道底
8、部设涵管引排水。 5隧道中部及底部有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，根据情况设置桥台，架梁通过。 4 工程施工体会 4.1 溶洞处理是一项复杂的技术，应因地制宜，综合治理。 处理方案一方面考虑周围环境及居民生产、生活的影响，另一方面应一次根治，不留后患，确保隧道施工和运营安全。 4.2 准确、先进的地质预测、预报手段对于溶洞的处理非常重要。 目前可以采用地质素描、超前钻探、红外线、地质雷达、TSP203 等手段对掌子面前方和周围溶洞的大小、规模、发肓、充填等情况进行综合预测、预报。采用无损探测方法对溶洞进行探测还需进一步研究和完善，而超前钻探是一种直观、有效的方法。 4.3 对溶洞进行封堵时，
9、一定应认真测定溶洞的水量、水压，正确判定水流方向，并对涌出物进行分析，以便合理选择注浆方式、材料、参数、工艺、设备等。 对隧道周边局部地段的溶洞进行封堵后，为了防止溶洞水沿纵向流动，对非溶洞区围岩或支护结构造成破坏，在溶洞区两侧应设置一定厚度的隔水帷幕。其做主要有两种：第一、通过径向深孔注浆的办法，形成深孔截水帷幕，第二、通过局部扩大开挖断面，形成变径，加强衬砌，形成混凝土止水帷幕，同时必须作好隧道的防排水工作，保持排水通畅。4.4 溶洞处理一定要严格管理、科学施工、持之以恒，不能半途而废。6在处理工程中有时地质情况认识不清，措施不当，走一些弯路，造成一些浪费是难免的，应汲取经验教训，稳扎稳打
10、，及时完善和调整方案，确保施工安全和质量。决不能为了盲目追求进度、抢工期，留下安全和质量隐患，造成隧道运营后的整治和养护费用大量增加。 5 结语 综上所述，对喀斯特地质的隧道施工，要注意做到：（1）必须有详尽的地质资料、地质超前预报资料和人工探孔资料；（2）应根据实际地质情况，对施工方案进行充分论证，并组织一段试挖，以调整施工方案的局部实施；（3）应严格控制监控测量的实施和管理，在试挖过程中使用全套的监控方案并认真组织实施，通过信息化管理为施工方案及初期支护参数的调整提供依据；（4）对长大断面的机械运行、调配要结合工序进行有序调整，避免造成窝工及费工；（5）要解决好隧道通风问题。 参考文献： 1袁道先等著.中国岩溶动力系统.地质出版社.2002. 2邹成杰.水利水电岩溶工程地质.水利电力出版社.1994. 3铁道部第二工程局.铁路隧道施工规范(TBJ204-96).北京,1996. 4超前地质预报在圆梁山隧道中的应用.王洪勇.现代隧道技术,2004 年第 6 期.
