巖溶發(fā)育區(qū)隧道溶洞施工技術(shù)研究

陳科新

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

某隧道工程全長約6641 m，部分隧道處于埋深狀態(tài)，最大埋深為801 m。該隧道結(jié)構(gòu)為雙洞單線鐵路隧道，主要分為4段隧道，分別為三線車站隧道地段、雙線隧道地段、燕尾式隧道地段、單線隧道地段。該線路從進(jìn)口到出口位置的切縱坡角度逐漸增加，在變坡位置需要設(shè)置半徑為15 000 m的豎曲線。在隧道進(jìn)口位置需要設(shè)置長度約642 m的橫洞。

2 不良地質(zhì)和特殊地質(zhì)

所有隧道在施工的過程都會遇不良地質(zhì)施工，該隧道在施工過程中會遇到暗河、巖堆、巖溶以及高地應(yīng)力。分布種類最多、密度最大的為巖溶，另外巖溶水因為水壓較高，會產(chǎn)生較大的瞬間用水量[1]。在隧道正洞所發(fā)現(xiàn)的巖溶就有12處，巖溶相互處于連通狀態(tài)，熔巖狀態(tài)極為發(fā)育。

3 隧道巖溶溶洞處理施工技術(shù)

在施工過程中，如果遇到大規(guī)模的突泥、突水情況，不僅會影響隧道的施工進(jìn)度，還會給隧道施工帶來安全隱患。另外，施工辦法不合理，也會使隧道完成建筑投入使用后地表環(huán)境容易惡化，給行車帶來極大的安全隱患。因此，在巖溶隧道施工過程中，最為科學(xué)也最為主要的隧道施工辦法就是通過合理地探測施工掌子面溶洞發(fā)育的性質(zhì)及范圍，制定最為科學(xué)的施工辦法，旨在降低水風(fēng)險，安全穿過溶腔區(qū)域。

3.1 溶洞具體施工原則

（1）以疏為主。在處理的過程中，不能改變?nèi)蹘r水的徑流，為了保證施工安全，盡可能的確保地下水處于原始循環(huán)的狀態(tài)。做到堵排過程互相結(jié)合，也就是依據(jù)隧道內(nèi)用水量考慮隧道施工環(huán)境，充分考慮堵水和排水過程，制定合理的施工方案。

（2）堵。為了進(jìn)一步改善圍巖的力學(xué)指標(biāo)，盡可能提高圍巖的抗?jié)B能力，針對水量較小的溶洞應(yīng)用帷幕注漿進(jìn)行封堵，確保隧道安全施工。

（3）排。針對暗河或者高壓富水溶洞，應(yīng)用爆破進(jìn)行釋能降壓，降低因為水壓較高造成施工風(fēng)險。為了避免隧道結(jié)構(gòu)受到高壓水的皮懷，在進(jìn)行平行隧道的舊件過程中，需要設(shè)置排水洞，不僅可以確保施工安全，還可以永久排水。

（4）依據(jù)實際情況，綜合治理。充分考慮施工地區(qū)的地址和水位條件，制定綜合的治理和管理辦法。淤超前預(yù)處理施工技術(shù)。首先對巖溶進(jìn)行探測，然后對探測結(jié)果進(jìn)行詳盡的分析，確定施工前方是否存在或接近溶腔溶洞。如果發(fā)現(xiàn)有溶腔溶洞不良地質(zhì)條件，需要應(yīng)用超前處理和具體施工相互結(jié)合的方法進(jìn)行施工。于發(fā)現(xiàn)溶洞、溶腔后施工處理技術(shù)。施工風(fēng)險隨著溶腔溶洞風(fēng)險的降低而降低。為了保證巖溶隧道可以安全的進(jìn)行施工，再應(yīng)用注漿填充、樁基承臺，鋼管樁加固地基等處理辦法。盂隧道安全運營，隧道完成建筑后投入使用仍然需要安全儲備施工技術(shù)。如果隧道的施工環(huán)境為富水溶腔，那么在施工過程中必須加強襯砌，另外，為了保證隧道投入使用后的安全性，可以設(shè)置減壓排水措施。

3.2 溶洞、溶腔預(yù)處理施工技術(shù)

（1）管棚施工和帷幕注漿技術(shù)。如果遇到以下兩種情況，那么注漿方式可以應(yīng)用超前帷幕注漿的方式。溶洞水壓相對較?。蝗芮粌?nèi)有可注性填充物，為了提高坑道周邊巖石的穩(wěn)定性，可以對溶洞和溶腔進(jìn)行超前處理。如果溶腔內(nèi)水量較大或者水流速較快，漿液很難在短時間進(jìn)行固結(jié)，為了使空腔填滿，強度增強，可以先灌注適當(dāng)水泥砂漿，降低孔隙率，提高溶腔空腔強度。

（2）采用爆破揭示溶腔的釋能降壓施工技術(shù)。該隧道為高壓、充填性溶洞群富集、富水隧道。在施工前，需要進(jìn)行3個步驟：首先進(jìn)行溶腔放水試驗和水文觀測，然后對地表水的不計量進(jìn)行精準(zhǔn)的計算，最后評估放水線路和放水沿線是否處于安全狀態(tài)。對隧道的探測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)需要釋放一定量的水壓，可以應(yīng)用爆破的方法進(jìn)行。在進(jìn)行爆破的過程中，為了確保爆破可以順利安全地開展，必須合理設(shè)計溶洞群的爆破點。

（3）增設(shè)迂回導(dǎo)坑、迂回泄水，降低施工風(fēng)險。為了降低反坡突水淹井的風(fēng)險，隧道在施工過程中需要增加設(shè)置迂回導(dǎo)坑提前貫通工線，施工過程繞開溶洞群的過程也增加了工作面的數(shù)量。

3.3 溶洞溶腔揭示后的施工技術(shù)

（1）在隧道施工過程中，常見洞穴型溶洞和充填型熔巖洞穴，對洞穴型溶洞在處理過程遵循水泥砂漿回填的原則，如果基底較為發(fā)育，那么需要應(yīng)用片石混凝土進(jìn)行回填。對充填型巖溶洞穴進(jìn)行處理的過程中，為了防止充填物滑塌，加強支護(hù)強度。完成隧道支護(hù)工作后，排查隱伏型巖溶，如有必要，必須進(jìn)行回填。隧道基底溶腔的處理應(yīng)該應(yīng)用鋼管樁注漿加固以及M10漿砌片石回填的方式進(jìn)行。

（2）如果遇到?jīng)]有填充物的槽型溶洞，憑借特定的設(shè)備完成開挖后，需要進(jìn)行回填工作，回填的填充物為同級別混凝土；如果遇到有填充物存在操行溶洞，那么首先應(yīng)該加強支護(hù)強度。

（3）管道型巖溶的施工也需要回填操作，在回填的過程中，需要充分考慮防護(hù)層、支護(hù)層的強度；在進(jìn)行管道型巖溶管道在回填的過程中，需要充分考慮回填物質(zhì)的特殊形態(tài)，為了保證加固強度，采用最科學(xué)的超前加固措施進(jìn)行加固；這對充水型巖溶管道施工，在施工過程中，以維持原有排水系統(tǒng)為基礎(chǔ)，盡量遵循排水不堵水的施工原則，如果在反坡施工過程中，遇到富水管道施工，那么必須要設(shè)置泄水洞，降低施工高水壓環(huán)境[2]。該隧道某段為無充填過水型巖溶管道，應(yīng)用適當(dāng)?shù)臋C械設(shè)備對水通道頂部的危石進(jìn)行清理，避免在施工過程中出現(xiàn)坍塌。該隧道段應(yīng)用鋼筋混凝土加強施工辦法，具體施工見圖1。

（4）對于類型較大的溶洞的基底，在處理過程中，需要綜合考慮溶腔大小、熔巖發(fā)育深度以及縱向跨度等參數(shù)，有針對性的應(yīng)用板跨、樁基承臺等施工方案；如果遇到充填型溶洞，為了提高支護(hù)強度，需要應(yīng)用大管棚或者超前帷幕注漿，避免大型坍方現(xiàn)象的發(fā)生；在處理暗河的過程中，應(yīng)該應(yīng)用泄水洞方案；如果在施工過程中出現(xiàn)規(guī)模較大的巖溶堆積體，不僅施工結(jié)構(gòu)復(fù)雜，清方的工作量也較大，應(yīng)該綜合考慮堆積體應(yīng)用堵水或注漿固結(jié)施工辦法進(jìn)行施工。

（5）在施工過程中，如果遇到充填物為泥沙（水）型巖溶管道的處理，收線加強測探工作強度，重點測探涌出物和涌水的數(shù)量，判斷巖溶管道主要是靜儲量還是動儲量，進(jìn)而確定巖溶管道的危害程度，確定最佳的處理辦法。

（6）在施工過程中，經(jīng)常會應(yīng)用到超前預(yù)測，通過對該預(yù)測進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)施工前方為充水型巖溶管道時，對巖溶管道進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆潘囼灒浞挚紤]用水量的特征變化以及用水量大小，結(jié)合具體情況，確定最佳的施工辦法。在進(jìn)行充水型巖溶管道的處理過程中，為了防止水害的發(fā)生，以不改變原有排水系統(tǒng)為基礎(chǔ)，不能隨便進(jìn)行堵塞操作[3]。

圖1 溶腔橫斷面

4 結(jié)束語

為了加強隧道施工安全，需要充分考慮溶腔特性，選擇最為合理的溶腔、溶洞施工辦法。隧道施工過程中，遇到大型充水溶洞時，采用溶腔降水的施工辦法，順利地釋能降壓，可確保隧道施工安全以及隧道運用后的隧道環(huán)境。