岩溶地段隧道施工技术

赵维刚ZHAO Wei-gang

（中国中铁一局桥梁工程有限公司，重庆401121）

0 引言

溶岩是一种特殊的地质情况，它对于我们的隧道施工有着极大的影响，所以处理起来也十分的困难。就像那些位于隧道底部的溶洞，其填充物不仅深，而且较为松软，所以常会使隧道的基底处理十分困难；有些溶洞的岩体较为破碎，从而容易导致塌方；更或是隧道施工的过程中会遇到地下的暗河。这些也都造成了隧道在熔岩地质下施工的困难。下面我们就来对隧道岩溶地质处理与施工技术进行简单的探讨。

1 岩溶地质的形成

所谓“熔岩”就是可溶性的岩石，这种岩石在收到包含CO2流水的腐蚀后加以沉积就形成了熔岩地质。这种地质地貌往往会呈现出奇形怪状的石芽、石林、洞穴以及地下河或是峭壁等等自然的地质景观。

溶洞是石灰岩在地下水长期的溶蚀作用下所形成的自然现象。石灰岩中包含的主要成分为CaCO3在含有CO2的地下水的作用下会进行化学反应，从而生成Ca（HCO3）2而Ca（HCO3）2是一种具有水溶性的物质，所以石灰岩中的空洞就会渐渐的变大。当年深日久之后，这些岩石就会被溶解和分割成各种各样，千姿百态的山峰或溶洞，而我们也将这种地形地貌统称为喀斯特地形。

2 综合超前地质预报

2.1 长距离预报与短距离预报相结合 综合运用红外线探水地质雷达、地震波反射法等多个途径长距离探测施工掌子面前方30～100米的岩体的构造、软岩及发育情况、断层构造、构造破碎带以及前方岩体饱水情况，并且基于探测数据展开分析。以掌子面揭示围岩水文地质相似比拟法，作为近距离推测预报，来推测前方近距离岩体、岩溶发育情况和岩性。

2.2 物探和钻探相结合 通过物探快速锁定异常范围，提高钻探的预见性。反之，物探是否异常也可以通过钻探得到验证，再辅以客观的对比分析，物探解译会更加客观、准确，施工活动便更有针对性。

2.3 洞内探测和洞外观察相结合 施工中，某些地段可能存在重大地质问题，进洞实地探测前观测地表情况，根据收集地质信息安排洞内探测相关事宜。

3 隧道岩溶地质处理与施工技术

3.1 穿越岩溶不良地质段的施工原则 基于岩溶不良地段探测信息确定施工原则：“以堵为主、限量排放、排堵结合、综合治理”。具体工法：先将岩体封闭，应用超前长管棚、超前小导管，正面长、短孔结合压浆把渗水通道堵塞，在隧道开挖轮廓线外形成预支护帷幕，结合管道排水，尽量在围岩外把地下水堵住，余下量少的水经隧道排出；短进尺，分多台阶留核心土开挖，在合适的时间和部位进行支护；通过径向小导管注浆，使岩体团结，将水路封堵严密，这样一来，隧道外围便形成了止水承压套拱。实时监测是不良地质段安全施工的重要前提。结合监测数据，提前制定应急预案，完善基础设施，将事故发生率降至最低。

3.2 隧道岩溶段地下水的处理技术 在隧道建设过程当中，其顶部溶洞若无填充，则常会有水流下来，并沿着溶洞中原来的水流通道自行排出。为了使这些溶洞自行排水的通道，不被隧道建设所阻，我们一般会在隧道的底部修建暗沟，从而让溶洞中的水能够通过这些暗沟连接原有的溶洞自行排水通道自行排出。

3.3 隧道溶洞分部注浆处理技术

3.3.1 注浆工艺探讨 基于探测所获信息（如地质状况、围岩构造等）安排相应的注浆形式。注浆材料除了有水泥浆以外，还有水泥浆和水泥-水玻璃双浆液等化学浆液，其施工工艺如下：

①双液浆的配置及特性。双液浆的配合比根据试验而定。这种浆液由水泥浆和水玻璃按照1∶0.3～1∶0.7的体积比和 0.7∶1～1.5∶1水灰比配置而成，水玻璃掺入量越少，双浆液会越快凝固。如果实际施工中有速凝要求，可在浆体中添加外加剂（食盐、三乙醇胺速凝剂等）。当水泥浆和水玻璃的体积比为1∶0.4～1∶0.6时，浆液使石体抗压强度达到上限。实际施工中采用的双液浆为1∶1水灰比的水泥浆和35°Be的水玻璃，前者与后者的体积比为1∶0.5。水玻璃的比重理论推算为145/（145-35）1.318t/m3，在实际试验中1∶1水泥浆比重是1.512t/m3，该双液浆的初凝、终凝时间分别为 6min、90min。

②注浆压力。注浆压力是一种提高岩（土）层裂隙中浆液的流动性的驱动力。施工中，要达到预期的扩散填充效果，使浆体发挥加固堵水的功效，注浆压力还必须克服地层裂隙阻力及岩（土）内天然水头压力。鉴于此，当浆液的黏稠度一定，岩（土）层裂隙的水头压力、粗糙度、宽度以及发育程度都可能成为影响注浆压力的主要因素。岩（土）体被劈裂有可能是过高的压力所致，适宜的注浆压力通常在0.5～1.0MPa。

3.3.2 注浆材料 注浆材料内圈孔主要是水泥单液，补充的部分是超细水泥和CS浆。外圈孔主要是双浆液和水泥单液浆，补充的部分是超细水泥浆液。实际施工中，可用标号不低于42.5R的普通硅酸盐水泥制备CS浆和水泥单液浆。

3.3.3 施工关键技术

①预埋孔口管及施作止浆墙。在施作止浆墙时，根据设计要求在脚手架的指定位置焊接预埋孔口管，浆墙混凝士施工时为避免其漏浆，可用编织袋堵塞孔口管末端。预埋孔口管后施作为止浆墙。

②钻孔。钻孔阶段要做好现场记录，尽量一孔多用。打设注浆孔时，实时观测水量变化，以便对前方岩性、裂隙发育有大致的了解，提高注浆方案的针对性。对注浆效果检查评定，总结经验，优化注浆设计及方案。因此，做好钻孔记录是帷幕注浆施工中最重要的一个细节。

③压水试验。正式注浆前，用0.8倍的注浆压力终压进行压水试验，压水试验中注水时加入红色药水（该红色药水与水泥浆、水玻璃不会发生反应）。

3.3.4 溶洞段在隧道超欠挖中的技术处理

①对爆破方式的选择：爆破方式包括全断面的一次性爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光面层爆破等方式。对于溶洞段来说，运用预留光面层或导洞先行开挖的控制爆破的方式非常有益。在减少超欠挖，改善开挖成型的同时，在爆破产生的振动和应力波的影响下，可以减少由于对围岩的破坏作用。

②调整动态爆破参数：在溶洞段施工过程中，要不断的观测描述开挖面，并预测围岩的节理裂隙状态，利用调整爆破参数和施工方法来控制超欠挖的动态施工。

3.3.5 溶洞段隧道出现塌方的处理 一旦出现塌方，溶洞段一般都是大塌方，塌方面积在100m2以上，塌穴的高度在10m以上，冒顶现象一般易发生在洞顶岩层较薄的部位。处理措施是：如果塌方将整个隧洞堵塞，并且不了解塌方规模和规律，可运用锚喷法，管棚法等多种措施进行处理；如果当前的地质条件较为复杂或者塌方段埋藏不深，难以保障对洞内处理的安全，遇到这种情况应采用灌浆法和环行导洞法进行综合处理。

4 结束语

岩溶山区隧道施工地质条件、岩溶发育是复杂多样的，本着“动态施工、动态设计”的原则，在穿越岩溶不良地质段时应根据实际岩溶揭示情况和岩溶水水压情况，确定施工方案；施工中要以安全为前提，认真做好监控量测工作，确保岩溶隧道的施工及运营安全。

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