软弱围岩复杂岩溶段隧道施工技术要点探析

蔡建伟 吴嘉源

（中交一公局厦门工程有限公司， 福建 厦门 361000）

0 引言

如果在岩溶区域展开隧道施工，很容易会使其稳定状态以及围岩力学平衡被改变，一旦此类问题不能得到妥善处理，便会发生包括地面塌陷、隧道突泥、突水、岩溶坍塌以及填充物失稳等问题在内的安全事故，甚至会造成难以估量的生命、财产损失。岩溶地质拥有高风险性、复杂性以及差异性等特点，有关部门必须对其设计、施工展开针对性探讨、研究，以便为同类施工提供借鉴，保证施工顺利完成。

1 软弱围岩对隧道安全的影响

在对软弱围岩地质隧道施工技术要点进行分析之前，有关部门需要优先明确隧道围岩，其建立于应力基础，在实际项目中是可以承载应力的一种岩体，其质量会直接影响隧道项目的稳定和安全[1]。软弱围岩的岩质较为软弱，其岩体强度、承载力以及粘结力都很差，其结构面在遇水的时候将会快速发生软化，甚至极易引发塌方。特别是在深埋隧洞当中，其在高地应力影响之下，容易导致软弱岩体变形。在实际施工中，一旦支护结构作业相关技术没有得到严格控制，便会致使围岩坍塌，严重威胁了现场施工设备、机械以及人员的安全。

2 软弱围岩地质隧道施工总体思路

由于软弱围岩稳定性差、土层极为松软，在此类地质环境中展开隧道施工极易引发洞口堵塞、塌方等严重事故。所以，施工部门在实际施工阶段，若想确保施工整体安全，应当严格遵循以下思路：

（1）做好现场排水作业：这主要是为了对地表水加以控制，避免其渗漏而对土层稳定性产生影响。在通常状况下，于地表存在裂缝或者塌陷的区域用黏土进行填充、夯实，以便使土层牢固性得到加强，随后将截水沟设置于外侧，避免因为渗入了地表水而降低土层的牢固性。

（2）通过注浆来加固软弱围岩地表，及时清理并且防护处理已塌陷的土层。

（3）以初期的支护处理为基础，仰拱处理、二次衬砌隧道的塌方区域，以便使施工的安全性得到提升。

3 结合实际案例分析软弱围岩复杂岩溶段隧道施工技术要点

3.1 工程概况

某隧道位于峡谷区域，其全长超过8000m，其入口由于常年受到河流的冲击和侵蚀，而导致此处地形较为陡峭，其陡崖处的斜坡体属于天然形成的斜坡体，呈现“上缓下陡”的形式，其上部陡崖基岩裸露。该隧道最大的埋深约1300m[2]。

此隧道有着极为复杂的地质状况，在勘察过程中发现此处并没有采空区，且存在软弱围岩、涌水突泥、断层破碎带、岩爆、岩溶以及煤层瓦斯等特殊、不良地质条件。在该隧道可溶岩地段与穿越断层存在岩溶发育，溶穴、溶腔十分明显，个别段落甚至发育出了大型的溶洞以及溶蚀廊道。

3.2 岩溶处置整体原则

在此隧道的洞身施工过程中，地质探测人员主要采用的核心分析方法为地质综合分析法，同时结合了钻探、远距离物探以及近距离物探，以便对隧道深处的各种不良地质条件进行探查，对岩溶地层规模、位置等加以明确，另外也能有效识别、预警各种潜在突泥或者突水状况。

对于穿越岩溶段的隧道施工，探测人员需要结合隧道可能受到岩溶的影响以及实际施工状况，综合使用综合物探、超前地质预测以及超前探水预报等对围岩的富水状况加以探明，随后拟定处理突水涌泥、超前注浆堵水或者岩溶暗河等的应急预案。

在隧道施工遭遇高压水地段或者岩溶蚀地段的时候，应当结合岩溶影响以及现场状况，及时采用封闭地表坍塌、超前探测、疏排地表水、结构跨越、填充物清除、溶洞加固、夯实回填或者注浆堵水等方案来为施工提供可靠的安全保障。

3.3 岩溶段施工技术要点

3.3.1 处理有水溶穴、溶洞

在此种条件下对隧道施工展开实时设计处理，需要技术人员充分结合溶洞的规模、潜在水量及其影响结构稳定性的程度，采用堵塞、疏排相结合的方式进行治理。

在处理大型的岩溶洞穴时，应该注意以下几点：

（1）如果溶洞很难实现回填，洞穴较深，拥有丰满的充填或者发达的熔岩水系，施工部门则应该结合地下水的分布状况以及岩溶的发育规模加以处理。

（2）对于分布在隧道底部的岩溶洞穴，如果其内部含有岩溶水以及充填物，在施工过程中主要采用的方式应为疏导。

（3）如果岩溶拥有较小的水量，且其处于可控状态，则应该对过水管进行埋设，随后再展开回填处理。

（4）若熔岩洞穴存在并且分布于隧道的边墙部位和拱部，同时内部存在充填物，就需要优先展开疏导作业；倘若岩溶中有较大的管道水，现场应优先采用的应急预案为超前帷幕注浆堵水法。

（5）如果岩溶洞穴分布在隧道底部，并且存在岩溶水和充填物，现场施工人员则需要优先使用的处理方式为疏导；若存在较大管道水，且其流量和流速都很大，使得施工遇到极大阻碍，则应采用的施工方法为深基坑泄水洞降水法。

（6）如果大型岩溶洞穴处于暗河、岩溶大厅等处，且用常规方式不能进行处理的时候，探测人员便需要结合综合物探、超前地质预测等方式，对暗河或者洞穴发育的规模、方式及其和和隧道平面空间关系、延伸形式等进行探明，从而决定采用的处理方法为拱桥和梁结构跨越法[3]。

3.3.2 处理无水溶穴、溶洞

（1）部分小型的无水溶洞会分布在隧道的边墙位置、拱部以及底部，其发育的程度有限，含有容易处理的溶蚀充填，此时施工部门应当采用的处理方式为回填。

（2）若岩溶洞穴分布在隧道的拱部，其内部不存在任何填充，施工队伍此时应当采用的处理方式为：在隧道中进行边缘线外作业钢混护拱的开挖施工，随后灌注细沙或者将砌片石铺设其上以便形成缓冲层，并且将支护锚杆布设到空洞的壁面，随后将钢筋网挂设其上以便展开有效防护，最终使溶洞得到充分加固，并且保证隧道整体结构的稳定性以及安全性。

（3）若岩溶洞穴分布在隧道的边墙和拱脚，在实际施工阶段则要沿着空洞的壁面来挂设钢筋网，并且对支护锚杆进行布置，随后在隧道的开挖线外缘采用砌片石铺设或者混凝土灌注的方式对墙体进行封闭，以便对溶洞进行封闭和加固，最终为隧道整体结构的稳定性、安全性提供可靠保障。

（4）若管涌通道和溶槽等分布在隧道的边墙或者拱部，施工人员则应当使用相应型号的注浆导管进行注浆作业，同时在边缘线外展开止浆岩盘作业，使溶槽被有效封闭，岩溶水被充分隔绝。

（5）如果岩溶洞穴当中的填充物存在稳定性差、松软、强度较低或者下沉量较大等问题时，现场应该优先使用的处理方法为换填以及清淤；倘若施工过程受到阻碍，便要借助相应型号钢管桩注浆加固充填洞穴。

（6）若岩溶洞穴分布在隧道的底部，且其洞壁存在坍塌，如果其中存在充填物，同时洞的顶板相距隧道底部不超过3m，现场则应采用的处理方式为基底换填法。

（7）若岩溶洞穴分布在隧道的底部，且其洞壁存在坍塌，如果其中存在充填物，同时洞的顶板相距隧道底部在3-20m 范围内，采用的方法应为基底注浆加固法。

（8）如果溶洞分布在隧道的底部，其相距隧道底部超过20m，采用的方法应为梁跨越和桩基托梁法。

4 结论

总体而言，软弱围岩岩溶段拥有复杂的地质条件，因此在实际隧道施工过程中，技术人员必须时刻关注围岩状况，有效探测不良地质，对支护参数进行实时调整，对岩溶地层规模、位置加以确定，并且掌握好加固的时机。另外，还要针对有水、无水溶穴、溶洞的规模、水量等状况，设计出相应治理方法。