高压富水岩溶地层隧道施工特点及技术应用

王 仑

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)



高压富水岩溶地层隧道施工特点及技术应用

王 仑

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

介绍了高压富水岩溶地区的特点，分析了判断岩溶地区具体情况的措施，以某实际工程为例，从岩溶处理技术、围岩方案两方面，阐述了岩溶地区隧道施工中采用的关键技术措施，从而提高施工质量。

岩溶地层，隧道，导坑，围岩方案

岩溶地区的环境复杂，在该地区进行施工是一项具体的挑战，面临许多困难。我国地区辽阔，在具体施工中，由于地区性差异较大，以及地形演变等诸多项的影响，导致岩溶地区的体质条件存在巨大差异，因此需要针对该项内容做好相应的分析工作。

1 高压富水岩溶地区的特点

所谓岩溶就是在经过地下水地表水两者相互作用，将溶岩作为媒介，长时间不断循环、渗透交融、构成局径流，在该过程中化学或机械方面的作用，将会使可溶性岩层产生的地形产物发生变化。岩溶地水量充裕，通过分析可以发现，该地区的地质构造十分特殊，呈现出“高压多水，溶洞断层”等不同的特点。

岩溶地质自身存在的特点会对交通工程的建设造成一定影响，同时也会对地下工程的施工和安全造成较为严重威胁，不仅影响工程的施工进度，而且也会影响工程的施工质量和经济性。在工程施工中，如果遇到涌水涌砂等突发性的自然灾害，不仅会对工程施工中使用设备造成破坏，而且会危害人们的人身安全。与此同时，在隧道中积累大量的物质，将导致地层内的有效应力发生一定改变，增加了工程的预测难度[1]。而受水质和渗透作用的双重影响，适当的使地下水的存储量能够得到控制，进而实现对地表下沉和塌陷情况的发生，影响工程的顺利进行。

2 判断岩溶地区具体情况的措施

2.1 地质调查

地质调查法是查看岩溶地区涌水、涌砂、涌泥等各种不良现象的一种有效防范，该方法实际上就是针对隧道地区的具体情况，调查工程区域的具体地质情况，询问当地的居民，掌握该区域的具体情况。

2.2 超前水平钻探法

富水软弱断层破碎带、重大物探异常等负载地段在具体施工中，处理起来面临较大难度，因此在施工中，为了确保施工的安全性，以及工程的质量能够达到要求标准，在施工中需要采用超前水平钻探，同时，需要设置防突装置，避免突发情况的发生，引发危险。

超前地质预报存在异常区域前30 m掌字面的中上部，在具体处理过程中，应用超前冲压水平钻孔的方式，对前方的地质情况进行验证，在具体施工中，为了确保最终施工的合理性，钻孔深度需要超过异常区域的10 m以上[2]。钻孔过程中，孔径大小为7.5 cm，具体施工中，两次孔径搭接长度约为5 m。如果情况必要，在复杂的地质地段，可以采用会钻取芯的方式进行施工，同时完成对断层破碎带岩土强度，以及物质成分的分析，超前回转取芯钻水平钻孔在距离超前地质预报异常30 m撑子面上布设3个孔，同时要设置外插角探测，为工程施工的顺利进行，提供支持。

2.3 洞周探测

隧道施工中如果穿越煤地层及可溶岩地层，隧道开挖后，需要对洞周的采空区或隐伏地区进行探测分析。在具体施工中，依据掌子面地质素描的具体情况，对可溶岩地段是否存在进行合理判断，如果存在可溶岩地段，则应当进行物探。如果发现溶岩存在异常情况，开展相应物探操作(地质雷达法)操作，如果在具体施工中，发现地质雷达存在异常情况，再通过钻探、物探的方法，完成对岩溶工点的报告，得到相应的勘察信息[3]。然后，依据勘察报告，确定相应的处理方法，通过合理的方式，处理岩溶。

2.4 红外探水

通过接受红外辐射信号，并对信号进行分析，在接近溶岩或断层破碎带富水区时，要做好超前地质预报，定性对掌子面前方30 m范围内是否存在地下水进行详细预报，在具体施工中，连续预报时前后两次重叠长度需要超过5 m。

3 岩溶地层隧道施工关键技术措施

3.1 工程概况

某铁路工程隧道的全长15 243 m，工程所在区域的地质复杂、涌水风险较高，突泥等多种情况。

隧道出口段右侧掌子面底板处利用凿岩台车进行加深炮孔时，在具体施工时，钻进的深度达到5.7 m后，探孔内涌出了一定量的股状水，探孔出水喷出了15.4 m，通过观测，发现喷出的水质清澈无杂物。

3.2 岩溶处理技术

处理岩溶水时，应当坚持“疏同不堵”原则，同时，在具体施工中采用堵、截、防、排等综合防治措施。在具体施工中，为了避免突然岩溶水的侵袭，可采用排放岩溶水和超前钻孔探测，为了确保施工的顺利，要预备充足的抽水设备，避免工程施工受不良影响，以及安全事故的发生。

对于注浆地段的确定，采用综合超前地质预测和预报手段，通过注浆封闭的方式，完成相应的加固操作，从而使岩体的完整性得到进一步提升，使结构体能够具有一定的承载能力，最终构成围岩注浆固结圈，实现对排水量的合理限制，对排放的具体情况进行合理控制，同时在喷锚支护的辅助下，确保在工期内竣工，洞室的安全性以及稳定性，避免了安全事故的发生。

注浆方式的选取，依据工程的具体情况，最终选择的注浆方式有超前预注浆、局部注浆、后注浆、补注浆[4]。在具体注浆过程中，要依据地质超前预报，以及在施工中，揭示的地质信息，同时结合注浆效果、注浆工艺、注浆前后承压变化等多项内容，对注浆施工中使用的材料、选取的方式进行调整，确保最终结果的科学性与合理性。

3.3 围岩方案

综合考虑工程的具体情况，在对工程进行处理上，最终确定的方案如下：

降低围岩级别→加强超前、初期支护→导坑超前分部开挖。

1)降低围岩级别。

在工程施工中，可以发现，由于前方岩体在遭受到挤压后，在工程的节理密集带区域，出现过较为明显方解石重新胶结现象；受方解石重结晶作用的影响，岩体本身的完整性相对较差，通过实际分析可以发现，围岩不稳定，因此施工中，将围岩的的级别降低到Ⅴ级，确保工程施工的顺利，避免引发安全事故，影响工程质量，造成人员伤亡。

2)加强超前、初期支护。

用于工程施工前方岩涌水量较大，因此施工中一旦发生坍塌处理，将会导致大量的泥水涌出，这将会对工程造成巨大危害。因此，在施工中，需要采用超前支护措施进行适当处理，避免坍方发生，隧道被泥水充满[5]。为了避免前方破碎带发生坍塌，以及结构中的存在的大颗粒物质被掏蚀，设置超前大管棚与全环钢架加支护，针对不同地段的具体情况，确定大管棚的根数，以及每根的长度，同时还要做好复合衬砌加强工作，确保工程最终的施工质量能够达到要求标准。

3)导坑超前分布开挖。

为了对前方的地质情况进行探明，使带水作业压力能够得到一定程度的缓解，在开挖时，采用单侧导坑超前台阶法，完成相应的开挖工作。

此外，还需要注意，高压富水岩层地层隧道地质环境相对来说比较复杂，因此在施工中，需要将地质危害预测工作归属隧道程序管理中，并且要依据工程的具体情况，编制出高质量的施工方案。预测隧道地质灾害时，需要精准的地质资料及相关地质勘探信息，只有这样才能确保最终预报方案的科学性与合理性。构建一套完善的地质灾害预报系统，对相关的信息数据进行完善，并且要制定一套合理的协调机制，利用各种不同的预报方式，使各项方式的优势能够得到充分发挥，从而提升预报的精准性，为隧道施工提供支持。

4 结语

高压富水岩溶地层开设隧道过程中，如果发生涌水情况，将会对工程施工造成严重影响。因此，相关施工单位，必须要依据具体情况，制定一套科学合理应急处理方法，只有这样才可以避免安全事故的发生。通过有效的对策后，能够提升隧道施工效率，提高施工质量。

[1] 李 睿,吕言新,李丰果,等.高压富水岩溶区特长隧道注浆堵水综合技术研究[J].中国矿山工程,2011(5):55-59.

[2] 刘 勇.硫铝酸盐水泥帷幕注浆施工技术在高盖山隧道F_(30)断层的应用[J].现代隧道技术,2013(4):183-187.

[3] 孙国庆,殷九荣.水平旋喷加固在富水未成岩粉细砂层中的应用[J].隧道建设,2012(2):213-217.

[4] 雷明明,韦良文,周丽梅.超前地质预报技术在岩溶富水隧道的综合应用[J].北方交通,2013(9):75-78.

[5] 陈卓平.超深埋特长隧道施工技术在高压富水地层的分析[J].价值工程,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 仑(1981- )，男，工程师

U455

A