隧道工程岩溶施工处理方案探究

杨跃洪

摘    要：对岩溶的发育条件、发育阶段划分以及不同溶洞类型对隧道施工的影响进行了概括性的阐述，对隧道通过岩溶地段时的地质预报工作进行了探讨，并针对溶洞的不同类型，有效提出了针对性处治措施，保证隧道施工的安全稳定性。

关键词：隧道岩溶、地质预报处理方案

1  岩溶对隧道工程的影响

1.1  岩溶的定义及发育条件

岩溶亦称喀斯特（karst），是在以碳酸盐为主的可溶性岩石分布区，由于水，特别是地下水对岩石以溶蚀为主的作用所形成的诸现象的综合。通常情况下，岩溶发育的条件有三个：（1）岩石的可溶性与岩石裂隙，可溶性岩石主要包括石灰岩、白云岩、岩盐等;（2）水的侵蚀作用;（3）水的流通条件。

1.2  岩溶对隧道工程的危害

（1）洞穴的存在使建筑物全面或部分悬空，将极大降低隧道使用可靠度;（2）隧道中地下水流失，使隧道顶部地面岩溶坍陷，导致环境地质被破坏，造成隧道结构不稳定;（3）洞穴堆积物因松软易塌陷下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的稳定;（4）严重的突泥、突水会影响施工进度，危及施工人员和财产安全。

2  隧道岩溶的超前地质预报方法

2.1  地质类方法

地质类方法包括利用地面地质工作的全部资料以及隧道施工中掌子面描述资料的分析，掌握隧道穿过段岩体的地质构造概略地预报地质界线，大型断层、主要涌水段、破碎岩体、围岩级别等。

2.2  地质物理预测方法

（1）地质雷达法;（2）TSP地震反射波法。

2.3  水平钻探法

水平钻探法是超前地质预报最直接的一种方法，水平钻探法准确利用率高，在超前地质预报中占有很重要的位置。通过钻探对掌子面前方获取的地层岩性进行鉴别，确定其埋藏距离与厚度，溶洞及充填的性质，能查明钻探深度内地下水的赋存条件。

上述几种物探方法对隧道区溶洞、岩溶水的预报都有独特的效果，但同时有其自身的不足。只有将其综合地运用到隧道超前地质预报中，才可以准确且及时地预报出溶洞的存在位置及大小以及掌子面前方是否会出现严重的突泥涌水，突砂等地质灾害。同时结合超前水平钻孔进行验证，可以正确地指导施工，在很大程度上提高了施工进度，确保施工人员和财产安全。

3  隧道溶洞的处理措施

3.1  工程案例

韶关芙蓉隧道洞身围岩主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，岩性为中风化炭质灰岩、微风化砂质灰岩、微风化砂质灰岩与炭质泥岩互层、中风化～微风化砂岩与炭质泥岩互层、中风化灰岩、中风化砂岩与炭质泥岩互层、强风化砂岩与炭质泥岩互层、强风化砂岩及煤层。

芙蓉隧道隧址位于芙蓉山向斜东北端，为向斜转折段偏北西翼侧，受斜核部应力作用，陡倾角劈理发育。隧道区发育两条小型断层F1、F2。

F1断裂走向北西，在隧道里层DK0+700、XK0+650附近与隧道轴线呈小角度通过，断层倾角较大，为张性断裂，地表地形表现为河谷，宽度约80m。通过钻探揭露，该段处岩体在隧道洞身上部较破碎，地下水活动强烈，溶蚀裂隙，溶洞较发育。

本项目针对不同溶洞类型提出了有效处理措施，取得了良好效果。

芙蓉山隧道岩溶主要有以下几种类型：（1）洞穴型干溶洞;（2）充填型溶洞;（3）富水溶洞

3.2  洞穴型、干溶洞：处理方案

在隧道左线进口施工过程中右侧发现一空溶洞，溶洞可见高度约5m，宽度约3m～6m，顺隧道方向延伸，溶洞内无水、无充填物，稳定性较好。处理措施为：在衬砌外侧施作C20砼护拱，厚1m，隧道拱顶90?范围内的空腔采用C20砼回填，并在护拱上预埋2～3个Φ100孔洞管，通过预留孔向顶部注满细砂作为缓冲层，本段支护加强（工字钢间距调整为0.8m），分三台阶开挖，采用短进尺、强支护继续掘进。

3.3  充填型溶洞处理方案

在隧道右线进口施工过程中拱部出现溶洞，溶洞可见高度大约在开挖面以外3.5m左右，溶洞充填物为流塑性黏土，爆破后自稳能力差，掉块严重。处理措施为：取消溶洞发育区范围内的系统锚杆，采用Φ42径向注浆钢花管，灌注水泥砂浆或水泥浆加固围岩;同时充填溶洞位置于边墙部分时，增设Φ42超前小导管，Φ42径向注浆管长4.2m，间距1m×1m，溶洞发育段落内采用微台阶开挖方式进行开挖支护，V级加强复合式衬砌，全环采用I20B型钢钢架，Φ75或Φ42进行超前支护。

3.4  富水型溶洞处理方案

在隧道左线出口施工过程揭示一环向长6m，纵向3.5m，深度3m左右溶腔，同时掌子面漏水严重，主要出水点在掌子面中部及右侧拱顶，水中含泥量较大，水质浑浊。处理措施为;“围截注浆法”止水，先在出水点周围适当的范围内布孔注浆，以形成封闭式止水帷幕，浆液填充与大裂隙连通的小裂隙，由远至近，由外到里，层层缩小包围圈，在注浆深度范围内使岩溶裂隙水成为管道型涌水，最后在集中出水口逆流注浆，这样浆液扩散更有方向性，沿大裂隙逆流而上到达更深远的部位，把水堵到更深层。

4  监控量测

隧道通过岩溶区，应对重点溶洞段进行监控量测。及时的监控量测，可以为设计和施工决策服务。监测项目有钢拱架受力及应变、喷射砼受力、二次衬砌受力锚杆的受力情况以及拱顶下沉和周边收敛等。

5  施工中注意事项

（1）在打眼时注意前方地质变化，如发现空洞或突然岩层变软情况时应停止作业，通知设计人员拿出安全措施方案后方可爆破开挖;（2）开完方法宜采用台阶法。在II级-IV级围岩条件下，且溶洞仅穿过隧道底部一小部分断面时，可采用全断面一次开挖;（3）当隧道只有一侧遇到溶洞时，应先开挖该侧，待支护完成后再开挖另外一侧;（4）对于含水岩溶地区，应按富水隧道要求组织施工。

6  结束语

通过本文对隧道工程施工过程中岩溶施工方案的分析和研究，从中可以总结出，在岩溶隧道施工过程当中，需要综合运用各种探测手段对岩溶区进行超前地质预报，进行动态设计及时指导施工，要根据溶洞的不同类型采用不同的治理方法;及时进行监控量测，为隧道提供安全信息。以此来保证隧道工程的安全稳定。

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