岩溶地段隧道处理措施

岩溶地段隧道处理措施

摘要：在岩溶地质隧道施工中,经常遇到涌水以及大小不同的溶洞影响工程施工问题,本文结合江西省万载至宜春高速公路XX隧道施工过程中的岩溶地质情况，重点探讨了隧道岩溶段断层破碎带、浅埋软弱围岩、隧道偏压、突泥涌水等常见问题采取的处理措施，简单介绍了规模较大溶洞及跨越溶洞区采取的处理措施。

关键词：岩溶地质、隧道、处理措施

岩溶是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用形成的地下溶蚀现象，不同的岩溶发育成不同的溶洞、裂隙等。岩溶地段隧道不良地质要素有断层地段、软弱围岩、突泥涌水、冲沟、溶洞及采空区等几个方面。

当隧道穿过可溶性岩层时，有的围岩破碎，容易发生坍塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱含水份的充填物溶槽，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉，形成“天窗”，隧道的初期支护压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广，处理十分困难。正确处理岩溶地质对隧道的施工具有重要意义。

1.超前地质预报

当地质纵断面图上标明前方有断裂破碎带时，采用TGP或TSP地质超前预报系统，用地震反射波法度前方150m范围内围岩情况进行预测。

通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。所以隧道地质超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等意义重大，具有重大的社会效益和经济效益。

若围岩相当破碎时，采用超前探孔探明前面是否存在溶洞、冲沟等；然后结合超前地质预报资料，进行详细分析，制定相应的施工方案。

案例：XX隧道

XX隧道出口左洞开挖至ZK10+833处，掌子面拱腰左侧有一处溶洞，沿洞身纵向发育，溶洞有含泥流水，水流量较大，该处围岩埋深约31米。经对ZK10+833掌子面进行超前探孔，发现掌子面右侧

3#孔-9#孔范围内溶腔纵向宽度最大为6.3米，其它探孔暂时未发现溶洞，根据超前探孔的结果，作如下处理：加密初期支护参数，在ZK10+833掌子面右侧拱脚至拱顶处采用2°仰角打入长9米Φ89*6mm 长管棚进行超前支护，确保隧道施工质量与安全。

2.断层破碎带处理措施

对于洞身断层破碎带的处治应遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测”的原则，根据超前地质预报探明的断层特征采取有效措施。在有地下水的情况下，采取全断面预注浆对地下水进行封堵，并加强隧道衬砌防排水设计，视断层软弱、破碎情况采用双排或单排注浆小导管进行超前支护，对衬砌结构进行加强，并通过基础设置注浆小导管提高衬砌结构承载力。将通过断层地段的各施工工序之间的距离缩短，尽快将断层地段进行全断面衬砌封闭，以减少岩层暴露、松动和地压增大；爆破掘进通过断层时，严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减小爆破对围岩的震动；采用上下导坑掘进、先拱后墙衬砌法施工时，其下导坑不宜超前过多，开挖后立即进行初期支护；支护宁强勿弱，并应经常检查加固。

案例：XX隧道

XX隧道进口左洞开挖至ZK8+910.8处，掌子面围岩为松散土，自稳能力极差，拱部出现塌方，地表塌陷，并在ZK8+894-ZK8+910.8段出现多处环向裂缝。

处理措施：

（1）对已经完成初期支护的ZK8+892.5-ZK8+910.8段紧贴钢支撑内壁采用间距80cm的I18工字钢作为临时支撑加强初期支护，在新增环向工字钢两侧纵向各增加一排I18工字钢与环向I18工字钢焊接牢固，在每根纵向工字钢底部增加长5米间距80cm的Φ89*6mm的锁脚管棚，在水平方向按1.6米间距增加I18工字钢作为横撑；

（2）由于塌方对ZK8+892.5-ZK8+910.8段已经完成的初期支护破坏较严重，环向采用长5米环向间距2米的Φ50*5mm注浆小导管进行加固，每榀工字钢11根，并与工字钢焊接牢固；

（3）为了下一步的继续安全施工，对ZK8+910.8掌子面进行挂网、C25喷射混凝土进行封闭后，并补打长5米的超前小导管进行超前支护；

（4）从ZK8+910.8-ZK8+925.8段开始I18工字钢间距按40cm进行施工，初期支护按照FS5c变更间距支护形式进行施工；拱部超前支护为长3.5米环向间距50cm的Φ50*5mm注浆小导管进行施工，注浆小导管施工1.6米为1个循环，加强超前支护，以保证隧道的施工安全；初期支护为3.5米的Φ

22mm的砂浆锚杆和锁脚锚杆改为长3.5米Φ50*5mm的注浆小导管，环向间距不变；隧道中线右侧拱部上每榀工字钢增加一根长9米Φ89*6mm的锁脚管棚，防止偏压影响。

（5）从ZK8+905-ZK8+920段在地表线横向斜向下3°角打一排间距1米的Φ108*6mm长管棚，长度至隧道右侧边开挖线。

3.浅埋软弱围岩段处理措施

对于隧道浅埋段，视具体覆盖层厚度、地质情况采用大管棚、注浆小导管、地表小导管、地表砂浆锚杆、地表注浆等辅助施工措施，洞内通过初期支护设置工字钢拱架，二衬采用钢筋混凝土对衬砌结构进行加强，同时隧道软弱围岩地段，采用短台阶法进行开挖，施工中加强监控量测，充分利用反馈信息来指导施工；合理组织分部开挖与支护台阶长度，开挖后及时进行初期支护。对困难施工地段增设环向中空注浆锚杆，加速围岩固结，增强围岩的自稳能力；严格按“先排管、后注浆、再开挖、注浆一段、开挖一段、支护一段、封闭一段”的作业程序进行施工。

案例：XX隧道

XX隧道进口左洞开挖至ZK8+857处，掌子面围岩为中风化碳质灰岩，节理裂隙较发育，左侧拱顶有一处溶洞，沿洞身纵向发育，溶洞内夹有泥土并连续坍塌，围岩稳定性较差。该处围岩埋深约12米。

处理措施：

（1） ZK8+857-ZK8+861段由原设计支护类型FS5c，其中I18工字钢间距为0.6m变更为I18工字钢间距为0.4m，初期支护按照FS5c变更间距支护形式进行施工。

（2）对ZK8+857溶洞空腔处腔壁采用Φ22砂浆锚杆、I18工字钢和钢筋网进行喷射砼回填，并在孔内预埋一根Φ108钢管进行注C25砼，两根Φ108钢管用于排气及排水。

（3）通过超前钻孔探测围岩情况，前方1.5米处有泥土层，存在大型溶洞隐患，初步探明溶洞走向，在溶洞区域仅管棚无法满足超前辅助施工的作用，增加单层环向间距50cm，长5m超前注浆小导管，加强围岩超前支护，避免坍塌，保证隧道施工安全。

4.隧道偏压段处理

隧道进口端覆盖层埋深较浅，并且岩体空隙裂隙水发育，下雨时容易形成洞内拱部淋雨状，极易产生冒顶坍塌现象，隧道出口端山坡自然坡度较陡，洞身段围岩级别低，易产生滑坡或崩塌现象。整个隧道全长范围勘察分析，山体坡度向线路右侧倾斜，左侧偏压。