隧道溶洞處理施工技術(shù)總結(jié)

1、隧道溶洞處理施工技術(shù)總結(jié)溶洞為巖溶洞穴，是地表水和地下水對(duì)溶性巖層經(jīng)過化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的 地下溶蝕現(xiàn)象。巖溶對(duì)隧道的影響主要是洞害、水害、洞穴充填物及坍塌洞頂?shù)乇硭菟?個(gè)方面。一、隧道溶洞類型分類由于地形的起伏在低洼處易形成積水盆地。地底可溶性巖層受水的化學(xué)和機(jī)械作用下， 較易產(chǎn)生溝槽裂縫和空洞等。結(jié)合工程地質(zhì)水文，根據(jù)施工需求，我們簡(jiǎn)單地按溶洞內(nèi)填 充物對(duì)施工的影響，將溶洞分為以下四種類型：溶洞為干涸洞穴，無(wú)填充物；溶洞填充 物為飽和水；溶洞填充物為膠結(jié)稀泥；.溶洞填充物為泥砂夾塊石。二、溶洞處理原則施工中，應(yīng)嚴(yán)格遵循新奧法施工原理。在溶洞處理過程中，堅(jiān)持盡量保持溶洞圍巖穩(wěn) 定

2、性，做到輕擾動(dòng)。安全第一。從初支到二襯，嚴(yán)格控制圍巖累計(jì)變形量，防止突水突泥及塌方冒頂，襯 砌完工后隧道不滲不漏?？刹僮餍詮?qiáng)。要充分考慮人員、機(jī)械的可操作性及方案的執(zhí)行能力，并盡可能降低施 工難度?？蛇x方案完備。施工過程中，根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行方案比選，選擇切實(shí)可行的方案， 并預(yù)留備案。經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。在保證安全、質(zhì)量并不破壞環(huán)境的條件下的投入最優(yōu)。三、溶洞一般處理措施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。地質(zhì)預(yù)報(bào)可采用地質(zhì)素描、物探、鉆探、探洞相結(jié)合的綜合地質(zhì)探測(cè) 手段，水平鉆孔宜采用高效鉆機(jī)鉆探，以縮短鉆探時(shí)間。主要監(jiān)控前方地質(zhì)及水文情況。隧道開挖及預(yù)支護(hù)。根據(jù)隧道圍巖變化及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，當(dāng)隧道開挖至接近斷層破碎 帶充填

3、型溶洞等富水巖溶地段時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制安全距離，保障后方穩(wěn)定。溶洞段爆破開挖 時(shí)，開挖前根據(jù)地質(zhì)水文，每班打設(shè)超前小導(dǎo)管。如前方地段水量很大，必要時(shí)需先采取限 量排放、超前管棚、注漿加固填充物、帷幕注漿等。只有確保預(yù)支護(hù)完成后，才允許開挖。 控制好單次開挖長(zhǎng)度，并嚴(yán)格控制單段起爆藥量和總藥量，控制爆破震動(dòng)。溶洞段可采取注 漿預(yù)加固、堵水等措施，必要時(shí)采用長(zhǎng)管棚加小導(dǎo)管等措施確保隧道施工的安全。只有當(dāng)前 方地質(zhì)達(dá)到預(yù)期加固效果時(shí)，才允許開挖。隧道結(jié)構(gòu)及支護(hù)。當(dāng)隧道穿越巖溶地段時(shí)，隨著填充物的移除及開挖對(duì)溶洞自身的穩(wěn) 定會(huì)造成很大的影響。此時(shí)，隧道襯砌結(jié)構(gòu)會(huì)承受局部應(yīng)力集中，并嚴(yán)重影響隧道的受力結(jié) 構(gòu)

4、。因此，施工中應(yīng)結(jié)合隧道建筑限界合理設(shè)計(jì)，擬定合理的內(nèi)輪廓和支護(hù)參數(shù)，必要時(shí)可 采用圓形內(nèi)輪廓。在預(yù)留變形量的前提下，必要時(shí)采用雙拱架支護(hù)，其初期支護(hù)應(yīng)盡早封閉 成環(huán)；二次襯砌同時(shí)及時(shí)跟進(jìn)。隧道防、排水。對(duì)于地下水發(fā)育的巖溶隧道，需采取以堵為主、限量排放的原則， 盡可能地維系原有的地下水系統(tǒng)。排放地下水時(shí)，應(yīng)隨時(shí)檢查水壓力。當(dāng)?shù)叵滤罅苛魇В?溶腔因應(yīng)力損失過大過快時(shí)，極可能會(huì)造成溶洞孔壁坍塌。當(dāng)前方水量較小時(shí)，可采取以排 為主、排堵結(jié)合的原則。遇到富水溶洞時(shí)，應(yīng)調(diào)整開挖面縱坡，并及時(shí)清理隧道內(nèi)水溝，避 免水淹道床。輔助坑道?？刂乒て诘拈L(zhǎng)大巖溶隧道宜優(yōu)先考慮設(shè)置貫通的平行導(dǎo)坑：發(fā)揮其超前 地質(zhì)

5、探洞的作用，為正洞施工提供更為準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)，規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)，保障施工安全； 可以超前正洞開辟工作面，加快施工進(jìn)度；有利于施工通風(fēng)和排水，改善掌子面的工作條 件；有利于施工及運(yùn)營(yíng)期間的逃生及救援。四、施工中常見溶洞處理措施通過總結(jié)李灣隧道施工中的溶洞處理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了如下幾點(diǎn)：充泥型溶洞采用的施工措施。在施工中可采取超前帷幕預(yù)注漿+108大管棚外綜合超前支護(hù)技術(shù)。依靠注漿在隧道 開挖輪廓線外形成5m厚注漿加固圈，提高圍巖自穩(wěn)時(shí)間和強(qiáng)度，達(dá)到堵水和加固的目的。 般采用臺(tái)階法開挖順利通過。充水型溶洞采取的施工措施。當(dāng)掌子面短距離超前探孔內(nèi)發(fā)生涌水，后可采用鉆機(jī)進(jìn)一步探測(cè)，探明空溶腔充水量， 取證其水流

6、補(bǔ)排途徑。通過鉆孔排水后，監(jiān)控其水量、水壓變化：地下水豐富的隧道，一般 采取“以排為主，繞排結(jié)合”的施工方法，通過增設(shè)泄水洞對(duì)溶洞水的直接排放處理，同時(shí)增 設(shè)橫通道通過正洞繞行至平導(dǎo)解決前方掘進(jìn)問題。針對(duì)可能造成地下水大量流失、環(huán)境遭到 破壞的溶腔，主要以“以堵為主，限量排放，排堵結(jié)合”的施工原則進(jìn)行治理。在施工中采用 全斷面帷幕注漿技術(shù)充填襯砌開挖輪廓線5m范圍內(nèi)巖溶腔體及裂隙，防止開挖過程中發(fā)生 突泥、突水等地質(zhì)災(zāi)害，保證施工安全。充泥砂夾塊石型溶洞采取的施工措施。該種溶洞主要以“注漿加固涌出物+止?jié){墻+超前帷幕注漿+大管棚+小導(dǎo)管”等加固措施進(jìn) 行治理。在施工中可采用人工臺(tái)階法開挖、型鋼

7、拱架、網(wǎng)噴初支等措施；開挖完成后，又對(duì) 結(jié)構(gòu)上部進(jìn)行徑向補(bǔ)充注漿。針對(duì)溶洞發(fā)育情況，必要時(shí)可采取“迂回繞行、兩面夾擊”的施 工原則進(jìn)行治理。溶洞引起的地表坍塌采取的施工措施。對(duì)于由溶洞引起的地表坍塌，一般采用管棚支撐、地表注漿、錨固樁等。另外，有資料 表明，當(dāng)溶洞不具有條件的完整頂板，其厚度大于等于洞跨度的1/2時(shí)或當(dāng)溶洞節(jié)理裂隙 發(fā)育，且膠結(jié)不良、具有坍塌條件的不完整頂板，其厚度大于等于洞高度的5倍且無(wú)明顯滲、漏水的情況下可以不處理而直接通過該溶洞。五、溶洞處理過程中技術(shù)控制要點(diǎn)1 .地質(zhì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性非常重要。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工程地質(zhì)是合理選擇施工措施、實(shí)施最 優(yōu)處理方案的必要前提。針對(duì)隧道地質(zhì)

8、復(fù)雜、地層多變的特點(diǎn)，按照“每掘必探、先探后挖、 不探不挖、不明不進(jìn)”的十六字方針，采用了以超前鉆探為主要的手段，輔以掌子面地質(zhì)素 描、TSP203、地質(zhì)雷達(dá)以及常規(guī)的圍巖量測(cè)及巖石物理、力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)等綜合手段。結(jié)合 地層產(chǎn)狀，分析地質(zhì)構(gòu)造，采用多種方法結(jié)合，準(zhǔn)確識(shí)別其工程地質(zhì)概況，可以比較準(zhǔn)確地 判斷圍巖掩體特性及掌子面前方地質(zhì)情況。于此同時(shí)，根據(jù)洞外常年降雨量觀測(cè)及隧道所處 地的水系，分析其地表水狀況；利用物探等方法，揭示洞內(nèi)溶洞溶腔內(nèi)存水情況，可以較為 準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)溶洞動(dòng)靜水量。地質(zhì)預(yù)報(bào)在復(fù)雜地質(zhì)隧道施工中是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。有了這 些較詳實(shí)的數(shù)據(jù)，我們準(zhǔn)確判斷前方地質(zhì)水文，擬定適宜的對(duì)

9、策。這對(duì)于在保證安全的前提 下，成功突破不良地質(zhì)是很有必要的。對(duì)于干涸洞穴，首先判斷其與隧道關(guān)系及溶腔大小。對(duì)于處于拱部的溶洞，先用小 導(dǎo)管或管棚支護(hù)過去，預(yù)留填塞口，待初支完成后通過予以注漿填滿。位于墻部的，則先填 塞石塊等，先填滿，后支護(hù)通過。填充物為飽和水的溶洞采用限排降壓處理是非常有效的。首先，開挖前對(duì)掌子面進(jìn) 行與加固對(duì)溶洞進(jìn)行周邊帷幕注漿加固堵水同時(shí)在帷幕外側(cè)打設(shè)數(shù)個(gè)泄水孔。此過程中， 隨時(shí)監(jiān)控水壓力的變化，如遇特殊情況，及時(shí)采取相應(yīng)對(duì)策。待隧道開挖完成后，及時(shí)將鉆 孔進(jìn)行注漿封堵。打設(shè)泄水孔，緩緩適量釋放溶腔內(nèi)應(yīng)力，再配合帷幕注漿通過是處理富水 型溶洞的好方法。這樣一來(lái)，有效的保

10、護(hù)了溶腔壁的穩(wěn)定很好的預(yù)防了突水突泥的發(fā)生，確 保施工安全。4 .對(duì)于充填型溶洞，小導(dǎo)管及大管棚施工是解決充填型溶洞開挖安全、快速的好方法。判斷溶洞填充物性質(zhì)后，對(duì)小導(dǎo)管或大管棚注漿，方可進(jìn)行開挖。通過注漿，使得溶腔內(nèi)填 充物得到加固。而小導(dǎo)管及管棚周圍的填充物則與其固結(jié)，加大了支撐體系的剛度，同時(shí)阻 隔充填物或巖溶水涌入隧道。施工中應(yīng)注意控制注漿質(zhì)量，確保其作用的發(fā)揮及注漿對(duì)掌子 面圍巖的影響。超前帷幕注漿是解決充填型溶洞開挖常用的手段。隧道充填型溶洞采用超前帷幕預(yù) 注漿堵水加固措施，可以保證施工安全。開挖后的徑向補(bǔ)充注漿和局部補(bǔ)強(qiáng)注漿等措施的 采取，可以有效提高注漿質(zhì)量，對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定

11、有著重大意義。注漿過后，填充土體中 的孔隙得到填塞，同時(shí)也改善了填充物的物理力學(xué)性質(zhì)。遭遇大、超大型溶洞時(shí)，一般采用迂回繞行的方法。當(dāng)一次性不能通過時(shí)，采用前 后夾擊。與一次通過相比，最大程度地減少了溶腔壁及隧道的穩(wěn)定，大大減小了處理難度。 當(dāng)隧道遭遇多個(gè)大型溶腔后，通過增加橫通道及時(shí)繞開溶洞，在隧道開挖繼續(xù)的情況下，給 溶洞處理留下了足夠的時(shí)間。同時(shí)通過增加的橫通道反向掘進(jìn)接近溶腔，正反向兩面夾擊 處理溶腔。這樣一來(lái)，有效地縮短了溶腔處理的時(shí)間，同時(shí)減少了隧道的工期投入。六、施工組織及注意事項(xiàng)根據(jù)隧道總工期的需要，富水巖溶地段應(yīng)盡可能順坡施工，或?qū)⑵渥鳛橹饕蜻M(jìn)工區(qū)。當(dāng)設(shè)有平行導(dǎo)坑的隧道反坡施工時(shí)，不宜將平導(dǎo)與正洞掌子面的距離拉的太長(zhǎng)；不宜 利用超前的平導(dǎo)開辟過多的掌子面；正洞掘進(jìn)慎用小導(dǎo)坑，宜適當(dāng)縮短橫通道的間距。反坡施工的