浅谈岩溶隧道施工技术控制重点

2017-04-07梁学成，刘湘君

四川水力发电 2017年2期

关键词：溶腔岩溶围岩

梁学成，刘湘君

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

浅谈岩溶隧道施工技术控制重点

梁学成，刘湘君

(中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

对岩溶隧道施工技术控制重点进行了叙述，结合工程实例，介绍了施工前预报岩溶、制定方案并采取的有效措施，减小了岩溶危害，施工过程中严格按施工方案进行岩溶处理或及时应对突发岩溶，施工后加强整治，从而达到正常进尺并维护了结构安全。

岩溶；隧道；施工技术；控制重点

1 概述

岩溶在我国从南到北、从东到西有着广泛的分布。隧道作为线型工程三大线下土建工程之一，不可避免地存在着岩溶地质，有些甚至大量存在，可以称得上岩溶隧道。如不能及时整治岩溶，将影响隧道施工及结构安全，减少其使用寿命。如何最大限度地预报、消除及整治隧道岩溶，保证工程正常进行及结构安全是工程技术管理人员需要关注的。笔者结合工程实际，对岩溶隧道施工技术控制重点进行了探讨。

2 施工前预报及方案的制定

2.1 施工前预报

隧道岩溶预报是一个综合性工程，往往与设计方案的制定及施工投入有着很大的关系。通常主要有地质勘探法、超前地质预报(常见的有TSP地震波法、地质雷达扫描法等)、超前钻孔(超前水平钻及加深炮孔等)等方法。

(1)地质勘探。一座隧道由于长度原因，特别是短隧道，往往在设计阶段地质勘探量不足，一般仅在进出口方向布设或中间加密一到两个勘探点。因此，施工时应选择在灰岩大量密集、富水区及地质薄弱、隧道浅埋区域进行补勘，从而提前预报岩溶。如在沪昆高铁贵州段某标段长度仅为几百米的隧道，由于岩溶发育，在施工过程中发现一条沿隧道纵向百余米长的地下暗河，由于无法改线，施工时产生了大量的处理费用。如能提前勘探得知，则可改线或采取其它措施进行处理。

(2)超前地质预报。进入21世纪后，超前地质预报是隧道施工过程中最常见的地质预报方式，在工程中有着大量运用。通过能够预测前方100～150 m的地震波法及预测30 m的地质雷达扫描法，及时预测隧道存在的各种地质情况，从而提前采取工程措施或加强工法。在这里强调的是：施工过程中，采用两者相结合的方法，能够大大增加预报的准确性。

(3)超前钻孔。超前钻孔是现场施工技术大量采用的地质预报方式，通过长30 m左右的超前水平钻及加深至5 m的加深炮孔，提前预知掌子面附近的地质情况。超前水平钻及加深炮孔是从中距至短距的两种预报方式，两者缺一不可，特别是在岩溶发育区域，应加强而不得忽略。应当注意不能只重视拱顶而忽略隧道底部，否则将不能及时准确地预报并采取方案，容易造成施工安全隐患，严重的将影响工程安全。

2.2 方案的制定

对于中小型岩溶，一般采取加强工程措施，如对于隧道地表采用预加固(分土层或岩层，采用高压旋喷桩或钻孔注浆等不同方式)，在进行隧道施工时，通过设计修改图纸或设计变更更改隧道围岩级别、加强工法及支护参数，提前采用30 m帷幕注浆，3 m或5 m超前周边预注浆，采用三台阶临时仰拱，四步甚至六步CD法，洞身超前长管棚，双层小导管等工程措施。一般而言，对于较大岩溶，应采取地表预注浆固结及洞身帷幕注浆；对于较小岩溶，一般采用单一的洞内整治措施，通过种种超前措施，达到提前充填并固结岩溶的效果，同时更改开挖工法，能有效地防止围岩失稳。沪昆高铁贵州段某标段1.2 km隧道存在浅埋及岩溶双重特性，我们有针对性地采用高压旋喷桩地表预加固，同时在洞内采用三台阶及双层小导管，超前周边预注浆，顺利实现了快速贯通。

3 施工过程中的岩溶处理及应对突发岩溶

3.1 施工过程中的岩溶处理

对于岩溶隧道中溶腔较大时，采取了在隧道地表预注浆固结，洞内变更围岩级别、调整支护参数，采用3 m或5 m超前周边预注浆、三台阶临时仰拱、四步甚至六步CD法、洞身超前长管棚、双层小导管等工程措施进行岩溶处理。若溶腔较小时，对设计未采取超前周边预注浆的围岩，可在不影响超前小导管性能的前提下，适当加大小导管的开孔直径，达到提前充填岩溶孔洞、稳固围岩的效果。

3.2 突发岩溶的应对

岩溶由于其具有不可预见性，往往发生在开挖施工后才揭示岩溶。此时，要针对岩溶部位及具体情况，采取相应的工程措施处理突发岩溶。

针对拱顶较大的岩溶，首先应及时回填洞渣，回填可初步防止因岩溶产生的围岩失稳，防止其危害进一步扩大，同时加设工字钢支撑或套拱加固已初支的围岩，并对已初支的围岩实施注浆。上述工作完成后，采取2.1节中的相关措施，按岩溶从大至小，依次采用地表固结，30 m帷幕注浆，3～5 m周边预注浆的方式进行治理。对于较大规模的岩溶，注浆如不能快速达到效果，可采取泵送混凝土充填溶腔，在溶腔回填后再按相关步骤进行开挖。

4 施工后的巩固处理

在岩溶隧道完成开挖后，一般对较大溶腔段加设周边径向注浆来进行巩固处理。如岩溶发育，引起初喷层表面裂隙状出水或面状淋渗水，应采取进一步的补注浆及引排措施，同时应更改复合衬砌参数，加大衬砌力度。

5 工程实例

深茂铁路江茂段某标段1.06 km隧道由于在隧顶存在大量无人管理的采空区矿洞，矿洞内长期积水，对周围地质情况产生了较大影响，形成了人为的岩溶并形成溶腔。某日，隧道开挖后在拱顶左上方出现了一大股20 cm直径的涌水加流沙，半小时后即出现了一个直径1 m、高2 m的溶腔，并不断向上、向周边扩大，1 h即发育到直径1.5 m、高5 m。相关人员马上制定紧急处理方案，撤离作业人员及开挖的台车，对开挖的仰拱、下台阶及渣场洞渣进行掌子面回填，回填完成后先打设径向注浆孔对已支护围岩进行加固，同时打设周边注浆孔对溶腔进行注浆。考虑到溶腔较大，在经过方案对比后，在正对溶腔位置埋设泵管，对溶腔进行泵送混凝土处理。上述处理完成后，调整围岩级别，由Ⅲb调整为Ⅴb，开挖工法由普通台阶法调整为三台阶临时仰拱、双层小导管超前支护，经过有效的处理，在短短两天后即恢复正常进尺。