浅谈公路岩溶隧道施工及质量控制

孙永坤

摘要：本文结合梁忠高速公路“五毒俱全”的礼让隧道实际情况阐述施工过程中容易出现的岩溶泄水消能、注浆补水等技术问题及一些常见的质量问题，并根据工程可能出现的技术质量情况，提出相应的质量控制原则及方法。

关键词：岩溶；隧道；施工；质量控制

1 工程概况

根据详勘，礼让隧道穿越岩溶槽谷部位，岩溶发育，左、右线隧道可能产生突水、突泥段落主要位于：左线ZK14+340～ZK14+390、ZK15+232～ZK15+410、ZK15+960～ZK16+040；右线K14+344～K14+420、K15+245～K15+420、K15+957～K16+040。施工中应特别注意两种不同岩性的交界部位岩溶的发育情况，极可能产生的突水、突泥。此外，隧道穿越煤层采空区时应预防老窑采空区积水在开挖后出现的突水。礼让隧道枯水期涌水量为50045m3/d；丰水期涌水量为117219m3/d，若左、右洞同时进行施工，则为涌水量为以上值的一半。

2 岩溶隧道防排水施工

1.1 岩溶及岩溶水处治

1.1.1 排水施工

在历次溃水灾害发生前后，根据以往多个隧道施工的工程经验，要解除隧道富水溶腔的溃水风险，必须要通过一定的工程措施，消除溃水的风险源——高压溶腔水，排出溶腔内对隧道有威胁的岩溶水，降低巖溶水在隧道内的水压。这种针对复杂的高压富水充填溶腔，所采取的有计划、有目的的释放溶腔所存储的能量，降低施工及运营过程中水土压力对隧道形成影响的隧道岩溶处治措施定义为“泄水消能”技术。

需要指出的是，对于实际工程而言，沉积层厚度在溶腔底部大小不一，在考虑能否进行腔底开洞揭示过程中，一定要先准确探明泥水分界面的确切位置，以及通过实验准确测试沉积层的物理参数及力学参数指标，只有通过严谨细致的超前探测与测试才能充分认识沉积物的具体特性，进而通过数值模拟得到一个可行性分析结果，才能获得基本合理的结论。

1.1.2 堵水施工

（1）当可溶岩段超前探水孔中总出水量小于10m3/h但个别探孔出水量大于2m3/h的情况时采取局部注浆堵水。根据探水钻孔探明出水点位置、水量和预注浆段岩层节理、裂隙发育情况，布置注浆孔个数和位置，注浆孔孔径为108mm，开孔孔径为150mm。注浆后，总出水量小于2m3/h且一处出水量小于0.62m3/h即可结束注浆。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆液，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.6-1.1，水玻璃波美度30-40Be，双液体积比C/S=0.7-1.4。

（2）当岩溶发育段超前探水孔中4孔出水且总量大于10m3/h的情况时采取全断面注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外5m，注浆掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置。浆液扩散半径为2m，孔底间距不大于3m，开孔直径底间距不大于3m，开孔直径为Φ150。根据探水钻孔探明的出水点位置，可调整注浆长度，保留注浆止水岩盘5m，分三段实施，第一环长10m，第二环长20m，其余环长均为30m。注浆材料与局部注浆材料相同。单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，进浆量在10-20L/min以下时可结束本孔注浆。

（3）当隧道开挖后地层裂隙水较大，周边存在大面积淋水或严重渗水，对地表生态环境影响较严重，但围岩稳定性较好，不影响掘进的情况开挖后周边注浆堵水（径向注浆）。注浆范围为隧道开挖轮廓线外4m，注浆采用Φ42小导管，孔口环向间距1.2m，纵向间距1.2m，梅花形布置，在集中出水点注浆孔加倍，注浆小导管布置范围根据开挖后渗漏水位置合理确定，不一定要全断面布置，局部点出水可采用局部注浆堵水方法处理。注浆材料同局部注浆。总出水量小于2m3/h且一处出水量小于0.62m3/h即可结束注浆。

2岩溶隧道施工常见质量通病及控制措施

2.1 开挖不当或支护强度不足导致隧道塌方

开挖对围岩的扰动打破了岩体原有的应力平衡，随着因围岩的开挖卸荷而产生应力重分布形成新的应力场；在岩溶水环境条件下，岩体强度变低，开挖时支护不及时或是支护强度不够，以致围岩适应不了回弹应力和重分布应力而发生失稳现象，从而导致隧道塌方[1]。

然而合理的控制开挖方法和支护形式也就成了岩溶塌方治理的关键因素，建议按照先预防，当预防未达到效果时再采取治理的形式，具体措施如下：

（1）提前做好水文监测，地质分析及变形监测等工作（预防）；

（2）按照减小单次进尺，分台阶或减小断面开挖，加强及贴近支护（预防）；

（3）采取反压回填塌方掌子面，并配合使用重型机械进行型钢拱架支护，喷锚完成后，注浆回填塌方空腔保证岩溶地段的稳定性（塌方后处理）。

2.2 地下水结晶堵塞隧道排水系统

在岩溶地带隧道排水系统往往会被钙化的结晶体及围岩碎片与泥沙等共同作用而堵塞，使整个隧道排水系统几近瘫痪，导致隧道边墙外侧水位上升，原来未渗水裂缝处开始渗水 [2]。

如何保障隧道排水通畅避免后期无法正常运营时当前岩溶隧道施工控制的一项重点内容，针对这项内容礼让隧道岩溶水治理主要按照“排为主，堵为辅；保通为主，疏通为辅”的原则进行，具体措施如下：

（1）加密富水地段排水管、沟的布置，进行洞分流保证排水通畅，加大富水段排水管排水纵坡，增强排水能力（排）；

（2）利用加压设备清除隧道排水管内的堵塞物以及在隧道排水关内预先放置高效阻垢剂来发现和解决隧道排水系统堵塞问题[2]（疏通）；

3结论

在填充型富水溶腔，采用单纯采用管道排水的放水不能满足解除溃水风险的要求，必须要寻求更为有效的、安全的泄水消能方法。泄水消能技术是一套治理特大体量高压富水充填型隐伏溶腔的技术体系，该技术适用于处治存在深部岩溶溃水风险的溶腔，是一项针对存在深部岩溶溃水风险的溶腔处治的创新技术。针对该方案存在的一些弊端，分析提出了更具合理性的“高位排泥排水，低位排水固结”的泄水消能新技术，为今后工程运用中的进一步改进提供了参考依据。

参考文献

[1]赵先科，张运亮.岩溶隧道工程典型施工塌方病害防治措施[J].2017，43（8）：48-67

[2]周卓.岩溶地区地下水渗流结晶堵塞隧道排水管机理研究及处治建议[D].长安大学，2015：

（作者单位：中国水利水电第十四工程局有限公司）