巖溶隧道突泥機(jī)制與防治技術(shù)研究

林國濤，宋瑞剛

(中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100088)

0 引言

巖溶地質(zhì)對(duì)隧道的修建極為不利，目前我國巖溶分布面積超過國土總面積的13%，已建和在建的巖溶隧道大都發(fā)生過不同程度的地質(zhì)災(zāi)害。因突泥和塌方具有突發(fā)性，容易淹沒隧洞內(nèi)開挖作業(yè)設(shè)備，一方面造成經(jīng)濟(jì)損失，另一方面影響施工進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成隧洞廢棄，甚至?xí)鹕鼡p失，造成非常嚴(yán)重的社會(huì)影響;且突水事故一旦發(fā)生，往往還會(huì)誘發(fā)地面次生地質(zhì)災(zāi)害。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，大量橫跨我國東、中西部地區(qū)的交通、水利、礦業(yè)和能源的通道工程等基礎(chǔ)設(shè)施相繼建成。數(shù)萬km的隧洞工程將不可避免地在巖溶地區(qū)開工建設(shè)，這些工程處于構(gòu)造溶蝕山區(qū)，山高壁陡，巖溶發(fā)育，地質(zhì)條件差，工程風(fēng)險(xiǎn)極大。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)巖溶隧道突水突泥機(jī)制及其防治技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，取得了一些有價(jià)值的研究成果。文獻(xiàn)［1－2］總結(jié)了云霧山隧道淺埋巖溶段突泥塌方災(zāi)害的快速治理方法，指出了突泥災(zāi)害工程地質(zhì)特征;文獻(xiàn)［3］闡述了巖溶區(qū)大斷面隧道突泥突水的防治技術(shù);文獻(xiàn)［4］總結(jié)了八卦山隧道突水突泥段處理技術(shù);文獻(xiàn)［5］詳細(xì)闡述了明月山特長隧道涌水突泥綜合處理措施;文獻(xiàn)［6－7］分別依托洋碰隧道和華鎣山隧道的突泥案例，概述了巖溶隧道突泥段的施工技術(shù)和突泥治理措施。以上這些研究大多是針對(duì)巖溶突水開展的，且多是針對(duì)具體工程提出的適用于特定條件的技術(shù)方案，而對(duì)巖溶隧道突泥機(jī)制及其防治技術(shù)研究鮮有涉及。本文依托貴都高速公路九條龍隧道巖溶段突泥事故，闡述巖溶突泥機(jī)制及主要影響因素，結(jié)合巖溶區(qū)隧道的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，提出巖溶隧道突泥事故防治措施。

1 巖溶隧道突泥機(jī)制與主要影響因素

1.1 隧道突泥與巖溶位置關(guān)系分析

巖溶突泥是指在隧道開挖推進(jìn)中突然發(fā)生的泥砂涌出，發(fā)生原因可以歸結(jié)為隧道施工擾動(dòng)地層和巖溶泥水穿過不透水層涌入隧道。突泥介質(zhì)和過泥通道是發(fā)生突泥的2個(gè)必要條件，而工程施工擾動(dòng)地層是誘發(fā)突泥的基本因素［8］。

由于巖溶發(fā)育比較復(fù)雜，巖溶形狀千變?nèi)f化，歸納起來大致可以分為以下3種情況:

1)隧道周圍存在巖溶。當(dāng)圍巖滲透系數(shù)在1×10－6cm/s以下時(shí)，工程上即可認(rèn)為是不透水層。巖溶在隧道周圍，即隧道不穿過巖溶，巖溶位于隧道拱頂和拱底的外側(cè)，隧道開挖作用擾動(dòng)地層使隧道外側(cè)的不透水層厚度減薄且滲透性增大。當(dāng)隧道與巖溶之間的不透水層不能承受巖溶內(nèi)的泥水壓力時(shí)，即會(huì)誘發(fā)巖溶突泥。

2)隧道整體穿越巖溶。巖溶位于隧道開挖面的正前方時(shí)，即認(rèn)為隧道整體穿越巖溶。隨著隧道掌子面逐漸向前推進(jìn)，當(dāng)巖溶與隧道掌子面之間的不透水層厚度過薄或滲透性較大，滲透作用造成的局部破壞誘發(fā)整個(gè)開挖面破壞，引起隧道突泥。

3)隧道部分穿越巖溶。巖溶位于隧道的側(cè)上方或側(cè)下方時(shí)，即認(rèn)為隧道部分穿越巖溶。隨著隧道開挖面向前推進(jìn)并逐漸靠近巖溶，巖溶內(nèi)的泥水壓力超過隧道開挖面與巖溶之間不透水層的極限承載力時(shí)，即會(huì)誘發(fā)巖溶突泥。

1.2 巖溶隧道突泥機(jī)制

巖溶隧道突泥機(jī)制可以從宏觀與微觀2個(gè)方面進(jìn)行分析。宏觀機(jī)制是指巖溶隧道不同的突泥類型，微觀機(jī)制是指地下水對(duì)地層的小尺度物理力學(xué)作用［9］。

1.2.1 巖溶隧道突泥宏觀機(jī)制分析

從巖溶泥水介質(zhì)的蘊(yùn)藏環(huán)境分析，可將巖溶隧道突泥機(jī)制劃分為溶腔(洞)突泥、地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面突泥、地下巖溶管道(或暗河)突泥和溶蝕型斷層破碎帶突泥4類［10］。從過泥通道的形成分析，可將巖溶隧道突泥機(jī)制分為不透水巖層張拉破壞、地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面受剪破壞、地質(zhì)不連續(xù)面的水力作用以及控制巖塊的滑落失穩(wěn)4種類型。

1.2.2 巖溶隧道突泥微觀機(jī)制分析

1)巖溶泥水介質(zhì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的軟化溶蝕。地下水的破壞作用表現(xiàn)在降低巖體軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度和滲流力的作用2個(gè)方面。巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度因地下水的影響而降低是巖土工程的一個(gè)重大問題，巖溶水的軟化溶蝕作用必然會(huì)引起裂隙巖體物理力學(xué)參數(shù)改變。

2)巖溶泥水介質(zhì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的的孔隙擴(kuò)張作用。巖溶隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面是指巖體裂隙、節(jié)理、孔隙等宏觀層面和微觀層面的不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，巖溶發(fā)育嚴(yán)重時(shí)就會(huì)引起較大范圍的沉積層面和斷層破碎帶，成為巖溶隧道泥水介質(zhì)的潛在通道。巖溶泥水介質(zhì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的的孔隙擴(kuò)張作用可以概括為巖溶泥水介質(zhì)在微觀層面對(duì)不連續(xù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)面的小范圍巖溶泥水介質(zhì)壓力作用，具體體現(xiàn)為水土壓力作用和水力軟化作用2個(gè)層面。

3)巖溶泥水介質(zhì)在斷層破碎帶的水楔效應(yīng)。在施工作業(yè)前，隧道圍巖存在原始地應(yīng)力的作用，當(dāng)隧洞施工作業(yè)后，開挖卸載作用使隧道周圍巖層地應(yīng)力不斷釋放，洞周圍巖向洞內(nèi)方向發(fā)生持續(xù)的彈塑性變形，洞周巖體的塑性損傷會(huì)使斷層破碎帶內(nèi)的微小不連續(xù)界面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，原本閉合的不連續(xù)面張開，承載能力下降的同時(shí)伴隨著滲透性的增大，具有一定初始?jí)毫Φ膸r溶泥水介質(zhì)向隧道內(nèi)滲透，類似“楔子”不斷地沿著斷層破碎帶內(nèi)的微小結(jié)構(gòu)界面向前“擠”，概括起來將其稱為巖溶泥水介質(zhì)在斷層破碎帶的水楔效應(yīng)。

4)巖溶泥水的沖刷擴(kuò)徑作用。滲流的沖刷擴(kuò)徑作用是指在地下水進(jìn)入開挖空間的過程中，水流通道逐漸擴(kuò)大造成局部圍巖破壞的過程。暗挖施工的隧道中，在巖層破碎帶的富水區(qū)域，水流的沖刷擴(kuò)徑作用往往是引發(fā)工程事故的重要原因，對(duì)于巖石地層，地下水可以通過節(jié)理、裂隙等進(jìn)入開挖空間。

1.3 巖溶隧道突泥主要影響因素

誘發(fā)巖溶區(qū)隧道突泥的原因可以歸結(jié)為地質(zhì)因素和非地質(zhì)因素2個(gè)方面。前者指巖溶區(qū)工程及水文地質(zhì)的天然條件，后者指施工擾動(dòng)和天氣變化等因素。地質(zhì)因素是巖溶隧道突泥的基礎(chǔ)條件和內(nèi)在因素［11］，掌握其基本特征和演化運(yùn)移規(guī)律是認(rèn)識(shí)和揭示巖溶隧道突泥機(jī)制的先決條件;非地質(zhì)因素是誘發(fā)巖溶隧道突泥的外在因素，是制定防治巖溶隧道突泥措施的基本出發(fā)點(diǎn)。

1.3.1 地質(zhì)因素

巖溶隧道突泥與工程地質(zhì)條件(如地形、地貌特征等)密切相關(guān)，地表巖溶洼地、槽谷等降水匯集區(qū)為突泥易發(fā)地區(qū)。從隧道巖體橫剖面地貌與地形特征分析，隧道橫斷面與槽谷正底下平行或側(cè)下平行時(shí)的單位長度突泥量要遠(yuǎn)大于凸型隧道;從隧道巖體縱斷面分析，隧道位于河流下方、下穿盆地或平凸型的單位長度突泥量要遠(yuǎn)大于平坦型和凸型。

從巖層巖性特征來看，大型巖溶突泥事故往往出現(xiàn)在白云巖、灰?guī)r等可溶性巖層。巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)界面的產(chǎn)狀特征能夠影響巖溶發(fā)育，在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育強(qiáng)烈時(shí)(如斷層破碎帶、褶皺發(fā)育明顯、節(jié)理密集區(qū)或大斷裂帶等區(qū)域)多出現(xiàn)大型溶洞。

1.3.2 氣象因素

影響巖溶隧道突泥的氣象因素主要指降雨條件和隨季節(jié)的溫度、濕度變化等氣象特征。一般而言，夏秋季節(jié)降雨量較大，巖溶泥水介質(zhì)水源補(bǔ)給充分，泥水壓力較大，且氣溫較高，水的溶蝕作用、滲流作用和巖溶物理化學(xué)反應(yīng)等較明顯，在施工擾動(dòng)下往往容易誘發(fā)較大的巖溶突泥災(zāi)害。

1.3.3 工程因素

影響巖溶隧道突泥的工程因素主要指隧道開挖對(duì)地層的擾動(dòng)作用，具體體現(xiàn)在開挖、支護(hù)方法和隧道開挖尺度等方面。開挖和支護(hù)方法包括爆破或分部開挖方法確定、施工工藝確定和支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)等;隧道開挖尺度主要體現(xiàn)在開挖面積或開挖跨度方面，隧道開挖尺度越大，巖溶隧道發(fā)生突泥的幾率越大。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，巖溶突泥一般是在隧道爆破作業(yè)后發(fā)生的。

2 九條龍隧道突泥原因分析及防治

2.1 工程概況

貴都高速是貴州高速公路網(wǎng)的重要組成部分，全長78.82km，按雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h。九條龍隧道位于都勻市龍里縣麻芝鄉(xiāng)五里村和龍山鄉(xiāng)冠山村之間，隧道左線全長1 890 m，右線全長1 723m。隧道穿過地層地形切割強(qiáng)烈，巖溶極為發(fā)育，屬強(qiáng)巖溶發(fā)育區(qū)，主要形態(tài)為溶洞、豎井、落水洞及巖溶洼地、巖溶漏斗等;隧址所處地區(qū)喀斯特地質(zhì)特征明顯，區(qū)內(nèi)地層主要為泥盆系上統(tǒng)高坡場(chǎng)中風(fēng)化白云巖及微風(fēng)化白云巖，局部夾泥質(zhì)白云巖，巖體結(jié)構(gòu)破碎，自穩(wěn)性差，節(jié)理裂隙極其發(fā)育。隧址區(qū)主要不良地質(zhì)問題是巖溶，其次為崩坡積堆積體。不良地質(zhì)導(dǎo)致施工過程中易出現(xiàn)涌水、涌泥、拱部掉塊、坍塌等現(xiàn)象，工程風(fēng)險(xiǎn)極大。

2.2 突泥段地質(zhì)概況

根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查資料，在YK263+300～YK264+030處為一大型巖溶洼地，面積約0.78×0.34 km2，匯水面積較大，底部高程為1 402 m，洼地內(nèi)發(fā)育有溶洞、落水洞和豎井等。其中，洼地最低處有一溶洞，洞口有一落水洞，左側(cè)有一溶溝?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明溶洞較短，洞身長30 m，從洞盡頭端巖壁可以看出:洞內(nèi)巖體形成倒V形裂縫，兩側(cè)產(chǎn)狀相向，說明已經(jīng)向下塌陷;洞口落水洞可見深度為4.0～5.0 m，被黏性土和碎石土充填;左側(cè)溶溝基本順巖層發(fā)育，無論落水洞還是溶溝，觀測(cè)時(shí)均未見地下水。鉆探在YK263+600左5 m處鉆孔揭露有溶洞，溶洞頂板深度為58.0 m，標(biāo)高為1375.85m，溶洞底板深度為60.3m，標(biāo)高為1373.85 m，溶洞高度為2.0m。隧道與巖溶位置關(guān)系如圖1所示。

圖1 隧道與巖溶位置關(guān)系示意圖(單位:cm)Fig.1 Relationship between tunnel and karst(cm)

2.3 隧道突泥過程

洞內(nèi)突泥是巖溶隧道施工常見的事故。由于貴都項(xiàng)目線位較高，施工期地下水含量不大，突泥以溶洞中填充物為主，無地下水涌出，雖然有幾次突泥量較大，但對(duì)人員安全沒有造成威脅。

2009年8月22日22點(diǎn)，九條龍左線(進(jìn)口)開挖至ZK263+655掌子面時(shí)，掌子面出現(xiàn)一溶洞(見圖2(a))，溶洞面積約2×2 m2，位于拱腳上約2 m，右側(cè)開挖輪廓線偏左約3 m，溶洞內(nèi)充填滿黏性土，洞壁較光滑，有滲漏水。8月23日早上，采取封閉掌子面和加強(qiáng)初期支護(hù)等措施進(jìn)行處理，當(dāng)日23點(diǎn)，在掌子面進(jìn)行立鋼拱架過程中，拱周發(fā)出異常聲音，人員撤離后5～10 min，掌子面溶洞開始出現(xiàn)突泥(見圖2(b))。填充物從右側(cè)拱周軟弱巖體處涌出，且涌出物迅速增加(主要涌出物為松散黏土，含水量較大，且夾雜孤石)，最終涌出物填滿90%隧道全斷面。突泥填充里程為ZK263+595～ +655，合計(jì)約5 000余m3。

突泥段處于洞頂巖溶洼地邊緣，右線較靠近洼地，開挖揭露地層極差，已變更為Ⅴ級(jí)圍巖;左線已開挖段圍巖情況良好，為中厚層狀白云巖，埋深約130 m，掌子面距離地勘揭露的巖溶極發(fā)育段25 m。

突泥事件發(fā)生后，右線YK263+573～+615段已變更為V級(jí)圍巖段的噴錨部分出現(xiàn)環(huán)向裂紋，并伴隨噴混凝土爆裂現(xiàn)象。

2.4 隧道突泥原因分析

隧道突泥災(zāi)害實(shí)質(zhì)是圍巖的含水層結(jié)構(gòu)、水動(dòng)力條件和圍巖力學(xué)平衡狀態(tài)因隧道開挖而失衡，儲(chǔ)存在地下水體中能量瞬時(shí)釋放，并以流體形式高速向隧道內(nèi)運(yùn)移的一種動(dòng)力破壞現(xiàn)象。特殊地質(zhì)構(gòu)造、填充物質(zhì)、高勢(shì)能、開挖擾動(dòng)和短時(shí)間涌出是誘發(fā)突泥的基本條件。

九條龍隧道隧址區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造主要受龍里復(fù)向斜的影響，該向斜位于龍里一帶，主要由古生代地層組成，核部地層為泥盆系，翼部為石炭系、二疊系和三疊系地層。兩側(cè)為近南北向斷裂截切破壞。褶皺軸向近南北，巖層傾角一般小于20°，在其翼部發(fā)育一系列的次級(jí)褶皺。這些特殊地質(zhì)構(gòu)造控制地下水活動(dòng)程度，同時(shí)決定巖溶發(fā)育方向及程度。引起突泥事故的溶腔相對(duì)于開挖面具有很高的勢(shì)能壓力，且具有大體積的充填物。隧道采用爆破方式開挖，爆破開挖擾動(dòng)賦存有大體積高勢(shì)能充填物的溶腔，從而引起突泥事故發(fā)生。

根據(jù)1.1分析可知，九條龍隧道與巖溶的位置關(guān)系為最容易誘發(fā)突泥的隧道整體穿越巖溶情況。從巖溶隧道突泥的宏觀機(jī)制分析，九條龍隧道巖溶突泥類型為隧道開挖造成工作面止水巖柱受拉破壞，引起關(guān)鍵巖塊失穩(wěn)導(dǎo)致突泥的發(fā)生;按儲(chǔ)藏條件可以將九條龍隧道巖溶突泥確定為溶洞突泥。從引起突泥的因素分析，隧道開挖擾動(dòng)是發(fā)生突泥的誘導(dǎo)因素，而地質(zhì)因素和氣象條件是突泥的必要前提和基礎(chǔ)條件。8月正是貴州的雨季，大量的降雨為溶洞及其含水層提供了豐富的地下水補(bǔ)給，溶洞內(nèi)泥巖介質(zhì)的含水量及水壓力不斷增大，在隧道開挖的擾動(dòng)下極易誘發(fā)巖溶突泥。

九條龍隧道突泥事故發(fā)生后，相關(guān)各方召開突泥處理專家會(huì)，對(duì)該段突泥達(dá)成以下共識(shí)。

1)突泥方量大，隧道開挖已影響到大體積充填溶洞，左右線可能均在此溶洞影響范圍內(nèi)，工程方案不應(yīng)加大對(duì)該溶洞的影響。

2)為使突泥體能提供足夠的反力阻止后續(xù)松散體的突出，應(yīng)先進(jìn)行加固。

3)右線隧道已受突泥影響造成初期支護(hù)開裂，應(yīng)對(duì)右線隧道進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)并封閉掌子面，防止右線隧道初期支護(hù)和掌子面失穩(wěn)。

2.5 突泥防治措施

2.5.1 加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

針對(duì)易發(fā)生突泥突水等事故的巖溶隧道，應(yīng)特別注意加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，對(duì)掌子面前方可溶性巖地質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是預(yù)防發(fā)生巖溶隧道突泥涌水事件的主要方法。通過超前鉆探以及物探手段，預(yù)測(cè)溶腔位置、大小和性質(zhì)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工。

2.5.2 選用合理的開挖方法

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)，確定合理的開挖方法。針對(duì)巖溶賦水地段應(yīng)特別注意減小開挖擾動(dòng)。巖溶隧道開挖應(yīng)選用臺(tái)階法或分部開挖法，在填充型溶洞核心段優(yōu)選CRD工法。臺(tái)階或分部開挖時(shí)可以將未開挖部分作為反壓體，防止突泥涌水事故。

1)封閉右洞掌子面。噴射C20混凝土封閉九條龍隧道右線掌子面，暫停掌子面施工。加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，對(duì)上臺(tái)階初期支護(hù)部分增加臨時(shí)仰拱(I18工字鋼鋼架間距為0.6 m)，加強(qiáng)拱圈受力。

2)加強(qiáng)初期支護(hù)。對(duì)K263+585～+615初期支護(hù)加強(qiáng)段，采用雙層I18工字鋼在初期支護(hù)內(nèi)側(cè)加強(qiáng)處理，具體參數(shù)為:鋼架間距60 cm;φ22縱向連接筋，環(huán)向間距1.0 m;單層φ8 mm鋼筋網(wǎng)片，間距20 cm×20 cm;噴射厚24 cm C20混凝土封閉。

3)右洞開挖及支護(hù)。對(duì)開裂段初期支護(hù)加固穩(wěn)定后，采用超短三臺(tái)階法在掌子面進(jìn)行掘進(jìn)，必要時(shí)施作臨時(shí)豎向支撐。為保證隧道施工安全，嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，開挖一榀，支護(hù)一榀。在開挖進(jìn)行前，應(yīng)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定是否采用超前長管棚進(jìn)行超前支護(hù)。右洞支護(hù)參數(shù)如表1所示。

表1 支護(hù)參數(shù)表Table 1 Support parameters

2.5.3 采用正確有力的輔助工法

對(duì)于開挖面前方的巖溶空洞，必須提前進(jìn)行壓漿充填。對(duì)充填比較密實(shí)的溶洞，可采用超前小導(dǎo)管預(yù)支護(hù)。對(duì)于開挖后暴露的小溶洞，采用混凝土回填，保證運(yùn)營安全。

1)右洞加固。對(duì)YK263+585～+615受左洞突泥產(chǎn)生環(huán)向裂縫段，在按V級(jí)圍巖襯砌類型進(jìn)行初期支護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鋼花管注漿加固，具體參數(shù)為:φ42mm鋼花管，長度L=8m，梅花形布置，環(huán)向間距為1.0 m，縱向間距為0.5 m，采用水泥－水玻璃雙液漿。

2)左右洞間圍巖加固。九條龍隧道右線施工到Y(jié)K263+650后，結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，開始進(jìn)行注漿固定左右線間的巖體，封堵溶腔內(nèi)的充填物，防止涌水涌泥發(fā)生，并為左洞突泥堆積物清理創(chuàng)造有利條件。注漿隨右洞臺(tái)階開挖分段打孔，分段注漿。注漿縱向里程起點(diǎn)為K263+650，終點(diǎn)為K263+670;橫向注漿范圍以右線施工注漿固結(jié)左線開挖輪廓線外6m。注漿材料根據(jù)要求選用具有結(jié)石強(qiáng)度高、可灌性好、抗?jié)B透、抗腐蝕、無污染，水灰質(zhì)量比為0.4～0.5;采用水泥－水玻璃雙液注漿材料。

2.5.4 突泥處理及開挖方案

1)清除部分突泥體。清除ZK263+595～+605段的突泥體，然后用洞碴回填修筑施工平臺(tái)。在清除突泥體過程中需隨時(shí)觀察其動(dòng)態(tài)，若遇不穩(wěn)定情況應(yīng)立即停止清除。部分突泥體處理見圖3。

圖3 部分突泥體處理示意圖Fig.3 Treatment of bursting mud

2)突泥體及掌子面圍巖的加固。ZK263+605～+665段上臺(tái)階，縱向采用無縫鋼管注雙液漿加固處理(無縫鋼管采用φ76 mm×6 mm，L=18 m，間距為120 cm×120 cm，梅花形布置)，土體固結(jié)后，逐步開挖，開挖時(shí)縱向預(yù)留8m作為止?jié){盤。從ZK263+625起對(duì)突泥體中、下臺(tái)階部分采用無縫鋼管注雙液漿加固處理(無縫鋼管采用φ76mm×6mm，L=9m，間距為120cm×120 cm，梅花形布置，水平角約30°)，土體固結(jié)后，待上臺(tái)階掘進(jìn)一定距離后再進(jìn)行開挖，開挖縱向預(yù)留8 m作為止?jié){盤。突泥體加固開挖示意見圖4。

圖4 隧道巖溶突泥段復(fù)合襯砌標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖(單位:cm)Fig.4 Standard design of composite lining for mud bursting section of tunnel in karst area(cm)

3)臨時(shí)加固及掌子面掘進(jìn)。ZK263+640～+655段采用臨時(shí)加固，待掌子面掘進(jìn)一定距離后再行永久加固處理。接近原掌子面位置處采用超前管棚注漿后施工，通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和超前鉆孔探明前方地層，采用CD法開挖，加強(qiáng)初期支護(hù)并對(duì)背后進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

3 結(jié)論與討論

1)將巖溶與隧道的位置關(guān)系劃分為隧道不穿過巖溶、隧道整體穿過巖溶和隧道部分穿過巖溶3種類型。在隧道開挖過程中，必須進(jìn)行準(zhǔn)確的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，同時(shí)采取針對(duì)性的措施防止突泥事故的發(fā)生。

2)從宏觀與微觀2個(gè)方面探討了巖溶隧道突泥發(fā)生機(jī)制，指出地質(zhì)因素是巖溶隧道突泥的基礎(chǔ)條件和內(nèi)在因素，掌握地質(zhì)因素的基本特征和演化運(yùn)移規(guī)律是認(rèn)識(shí)和揭示巖溶隧道突泥機(jī)制的先決條件，而非地質(zhì)因素是誘發(fā)巖溶隧道突泥的外在因素，是制定防治巖溶隧道突泥措施的基本出發(fā)點(diǎn)。

3)針對(duì)九條龍巖溶隧道突泥事故特點(diǎn)，采取了合理、快速的處理方法，為隧道安全、快速掘進(jìn)提供了有效的災(zāi)害治理方法，可為以后類似工程提供借鑒。

4)針對(duì)巖溶隧道不同工程地質(zhì)特征，應(yīng)重視工程勘察和隧道施工作業(yè)中的超前預(yù)報(bào)，提高預(yù)報(bào)精確度，采用合理的開挖方法和超前支護(hù)措施，規(guī)范施工作業(yè)流程，保證施工質(zhì)量，預(yù)防巖溶隧道突泥事故的發(fā)生。

［1］ 楊冬梅，張朋.云霧山隧道淺埋巖溶段突泥塌方災(zāi)害快速治理方法研究［J］.西部探礦工程，2008(10):196－198.

［2］ 代峪.云霧山隧道突泥災(zāi)害工程地質(zhì)特征與防治［J］.鐵道建筑，2009(10):36－38.

［3］ 張會(huì)遠(yuǎn)，穆靜靜.巖溶區(qū)大斷面隧道突泥突水的防治［J］.鐵道建筑，2009(6):52 －54.

［4］ 王雙龍.八卦山隧道突水突泥段處理技術(shù)［J］.山西交通科技，2009(2):57 －60，63.(WANG Shuanglong.The treatment technique of sudden water and mud for the Eight Diagrams Mountain tunnel［J］.Shanxi Science ＆ Technology of Communications，2009(2):57 －60，63.(in Chinese))

［5］ 秦仁佩，肖均，蔣鋒.明月山特長隧道涌水突泥綜合處理措施［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007(6):69 －72.(QIN Renpei，XIAO Jun，JIANG Feng.Comprehensive treatment of the water gushing and mud outburst in Mingyueshan super-long tunnel［J］.Modern Tunnelling Technology，2007(6):69 －72.(in Chinese))

［6］ 李衛(wèi)民.洋碰隧道右線出口突水突泥段的施工技術(shù)［J］.公路，2002(9):164 －169.(LI Weimin.Construction technique for inrush of clay and water in right tube of Yangpeng tunnel［J］.Highway，2002(9):164 － 169.(in Chinese))

［7］ 劉建國，劉義立.華鎣山隧道特大涌水突泥的綜合治理［J］.公路，2003(10):27 －31.

［8］ 王國棟.廈門東通道海底隧道施工關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.天津:天津大學(xué)建筑土木工程專業(yè)，2006.

［9］ 郭佳奇.巖溶隧道防突厚度及突水機(jī)制研究［D］.北京:北京交通大學(xué)地下工程專業(yè)，2011.

［10］ 張梅.宜萬鐵路巖溶斷層隧道修建技術(shù)［M］.北京:科學(xué)出版社，2010.

［11］ 李利平.高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道突水災(zāi)變演化機(jī)制及其應(yīng)用研究［D］.濟(jì)南:山東大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，2009.