岩溶地质下隧道处理措施.docx

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岩溶地质下隧道处理措施

岩溶地质下隧道处理措施

　　【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严岭二号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.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，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、先墙后拱衬砌法施工时，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。

　　工程实例：

江西省万载至宜春高速公路A2合同段严岭二号隧道

　　严岭二号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。

　　处理方案：

（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

Φ89*6mm的锁脚管棚，在水平方向增加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Φ50*5mm注浆小导管进行加固，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，并补打超前小导管进行超前支护;

　　（4）从ZK8+910.8-ZK8+925.8段开始初期支护按加强一个级别支护形式进行施工;拱部加强超前支护，以保证隧道的施工安全;初期支护的Φ22mm的砂浆锚杆和锁脚锚杆改为Φ50*5mm的注浆小导管，环向间距不变;

　　（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。

　　2.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。

　　工程实例：

江西省万载至宜春高速公路A2合同段严岭二号隧道

　　严岭二号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。

　　处理方案：

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

（2）对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Φ

50*5mm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。

　　3.隧道偏压段处理措施

　　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。

　　对于存在偏压问题的隧道，在特定的地质条件下，如对于隧道仰坡岩层表现为顺层，倾角较大的岩层来讲，对于长度为4m的砂浆锚杆，由于其形成的孔径较小，握裹体质量比较差，提供抗拔力有限。

所以往往难满足保证仰坡的稳定，仰坡的岩层易沿着这些弱结构面滑动，仰坡不加处理或措施不够，隧道开挖时，边仰坡易发生开裂滑坡现象，给仰坡的稳定和隧道的施工带来不利影响。

根据隧道仰坡所处的地质情况，应相应的延长锚杆的长度或改变支护方式。

施工时应注意施工过程中的不稳定因素，采取相应的加固来减小其不利影响。

　　工程实例：

江西省万载至宜春高速公路A2合同段严岭二号隧道

　　严岭二号隧道进口左洞开挖至ZK8+861处，掌子面围岩为中风化碳质灰岩，拱顶左侧有一处溶洞，沿洞身纵向发育，溶洞内夹有泥土连续坍塌，由于连续大雨的影响，现溶洞顶山体已塌陷，塌陷区域呈椭圆形范围;前方ZK8+861-ZK8+890段为偏压溶洞区。

　　处理方案：

（1）ZK8+861-ZK8+890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）洞口长管棚已被塌方破坏，从ZK8+857处开始超前钻孔探明前面围岩情况，并根据探明的情况在溶洞区的拱部采取Φ89*6mm短管棚进行超前支护;

　　（3）将初期支护原设计Φ22mm的砂浆锚杆和锁脚锚杆改为Φ50*5mm的注浆小导管，环向间距不变;

　　（4）在ZK8+857-ZK8+890偏压浅埋段开挖线拱顶上部2米处地表线横向斜向下3°角打一排间距2米的Φ108*6mm长管棚，如果遇到薄弱地层再对长管棚进行加排加密处理，长度至隧道右侧边开挖线;

　　（5）在ZK8+857-ZK8+890偏压浅埋段，隧道中线右侧拱部上每榀工字钢增加两根长9米Φ89*6mm的锁脚管棚，防止偏压影响。

　　（6）地表塌陷区设置沉降观测点，定期观测地表的沉降情况。

　　4.突泥涌水处理措施

　　对隧道岩溶段地下水的处理原则是宜疏不宜堵.为防岩溶水的突泥涌水，施工中采取超前探孔，预备足够的抽水设备，顺坡施工隧道作业面设置两侧排水沟进行施工排水，确保施工安全。

复杂情况下应采取截、堵、排、综合治水的措施，堵水时，只能改变水流方向。

　　工程实例1：

江西省万载至宜春高速公路A2合同段严岭二号隧道

　　严岭二号隧道进口左洞开挖至ZK8+925.8处，掌子面围岩为中风化灰岩夹碳质岩，岩体破碎，自稳能力较差，拱部出现石块塌落，岩缝夹杂泥土;在掌子面左侧拱脚和中部轴线、右侧拱部出现大股涌水，水流很急。

　　处理方案1：

ZK8+925.8～ZK8+930段由原设计FS5b变更为FS5c，按照FS5c复合式衬砌形式进行施工;掌子面拱脚处增加5个纵向排水孔，增加2道Φ110mm环向透水管，确保排水通畅，保证隧道施工安全。

设计图纸前方为溶岩发育地带，施工过程中采取短进尺、增加超前探孔，出现围岩变化，及时到现场确定方案后再进行施工。

　　工程实例2：

江西省万载至宜春高速公路A2合同段严岭二号隧道

　　严岭二号隧道右线进口掘进时出现涌水，导致距隧道距离约300米处的一座水库水位下降至干涸，影响了当地村民的饮用水及灌溉水等问题。

　　处理方案2：

对隧道内YK9+652-YK9+700段采用长5m

Φ50*6mm注浆小导管注浆堵水，间距2m*2m梅花形布置，采用双浆液注浆（水泥+水玻璃）。

涌水量较大浅部注浆困难时，为了保证注浆质量，采用长10mΦ108mm钢管引流泄压，全部注浆完成后，再对该孔注浆。

考虑到注浆完成后水头压力过大，保留适量的排水量，在涌水点处采用Φ108mm钢管用于排气及排水。

　　5.规模较大溶洞的处理措施

　　5.1暗沟排水

　　隧道穿过无填充的空溶洞，顶部常有水流下，沿溶洞水流通道由消水洞自排出。

为不致因修建隧道后阻塞水流道路，在隧底修建石砌暗沟使溶洞水通过暗沟仍沿原有通路由消水洞自行排出。

　　5.2涵洞、泄水洞排水

　　当溶洞自行排水通道不畅，地下水又很发育，不足以排除溶洞涌水时;为不使溶洞地下水危及隧道安全，在溶洞底设置涵洞和泄水洞系统排水.为引水汇排，对岩层进行了钻孔引水，隧道边墙及泄水洞相应地段预留泄水孔洞，以利引水，集中汇水后由泄水洞排除。

　　5.3渗沟、铺砌排水

　　为保障水流畅通，隧底溶洞水流通道采用渗沟排水，明洞顶铺砌排水，将水引入溶洞另一侧，由溶洞自行排走。

　　7.总结

　　岩溶地质下隧道出现溶洞、突泥涌水等现象非常普遍，施工过程中只有认真做好超前地质预报，了解岩溶发育的的规律特点，在遇到不同的岩溶构造采取不同的处理措施，才能切实保证岩溶隧道施工的安全与质量。