科学论坛 l叠 Chine=ScIono。ond TochnoIogy收ov 1Ⅳ 论岩溶地区隧道修建技术 王军 (中铁二十三局集团第三工程有限公司 成都 温江 6ll1 30) [摘要]介绍了岩溶不良地质地段的判断方法,探讨了岩溶地段隧道的5种处治措施,并对隧道塌方和突水、突泥等岩溶地区隧道地质 灾害的预防与预报进行了详细分析。 [关键词]岩溶 隧道 处治措施 施工要求 地质超前预报 中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:1 009—91 4X(201 0)06—001 6-01 岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层进行化学侵蚀、崩解作用 和机械破坏、搬运、沉积作用所形成的各种地表和地下溶蚀现象的总 称。如果溶洞位于隧道底部,一般充填物松软且深,容易引起坍塌下 沉影响隧道稳定。由于洞穴的存在,使建筑物全面或部分悬空、降低 隧道的使用可靠度。岩溶水的流通不仅给隧道结构带来侵蚀的作用, 给隧道防排水带来困难,而且各种溶洞、岵河可能引发涌水、突泥等 道相交的位置及其充填情况,采用混凝土、浆砌片石或千砌片石予 以回填封闭;或加深边墙基础(图2),加固隧道底部。可采用 基底钢管群桩加固、丛底高压旋喷桩加固。 您 鞋道路l向毒 _ i H{1 锕麓瞠拱 -: 藩稍边缘 一一 : 曩 ;善 ’ 灾害性事故,地下水流失还可能导致隧道顶部地面塌陷,造成隧道结 构不稳定。本文着重探讨了对溶涧的处治措施及岩溶隧道地质超前预 报探测技术的应用。 1.岩溶不良地质地段的判断 1.1地表调查初步判断: 隧道通过岩溶地区,当发现地表有以下情况时,可初步判断其 ÷ 』? 十¨ 图l埋设钢筋混凝土拱涵排水示意图 图2加深基础示意图 (2)当隧道拱顶部有空溶洞时,可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞 岩层中存在溶洞、暗河。 (1)四周汇水的洼地内,发现有落水洞、漏斗或天然竖井存在;(2) 落水洞、漏斗呈带状分布地段;(3)地面塌陷币【I草木丛生以及冬季曰气 等地段;(4)地表水消失或附近有出水点(泉眼)的地段。 1 2超前地质预报判断: 在岩溶发育的地层中修建隧道工程,施工中应采用多层次、多 手段的综合超前地质预报,准确且及时地预报出溶涧的存在位置、大 小以及掌子面前方是否会出现严重的涌水或突泥、突水等地质灾害, 以正确地指导施工,防忠于未然。 1.2.1隧道超前地质预报方法及其内容 (1)地质调查法:隧道地表补充地质调查、涧内开挖工作面地质 素描和洞身地质素描、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、 地质作圈等。(2)超前钻探法:包括超前地质钻探、加深炮孔探测及 孔内摄影。(3)物探法:包括弹性波反射法(地震波反射法、水平声 波剖面法、负视速度法和陆地声纳法等)、地磁波反射法(地质雷达探 测)、红外探测、高分辨直流电法等。(4)超前导坑预报法:包括 行 超前导坑法、正洞超前导坑法等。 岩溶预报应探明岩溶在隧道内的分布位置、规模、充琐情况及岩 溶水的发育情况,分析其对隧道的危害程度。岩溶预报应以地质调查法 为基础,以超前钻探为主,结合多利・物探手段进行综合超前地质预报,并 应采用宏观预报指导微观预报、长距离预报指导中短距离预报的方法。 1.2.2推荐采用的超前预测预报手段组合方案 (I)大于3km的隧道:全隧地震波、地质凋查法、加深炮眼。对 于可溶岩地段增设地质雷达、超前钻孔、红外探水,对于非可溶岩地 段断层等富水构造增设超前钻孔、红外探水。(2)对于l~3km的隧 道:全隧地质调查法、加深炮眼。对于可溶岩地段增设地质雷达、超 前钻孔,地震波视情况采用;对非可=;窬岩地段断层等富水构造增设超 前钻孔、地震波。(3)小于lkm的隧道:全隧地质调查法、加深炮眼; 地质雷达、超前钻孔视工程具体情况采用。 顶部采用锚杆加固,并加设隧道护拱及拱顶回填的办法处治。可采用 喷射C25混凝土回填,或预注浆加固:全断面超前预注浆加固、地表 预注浆加固、拱部及边墙径向注浆加固。 2 3支撑加固 隧道开挖线拱部、边墙存在充填型溶洞,可根据溶洞的大小及 充填物的性质,采用 42小导管或 lO8管棚进行超前注浆预支护。 若溶涧内填充物松散、厚度较大,可选用钢筋混凝土拱支顶加固。对 于深度较大的溶洞,可采用桩基础加固。 2.4跨越 1)当溶洞较大较深,不: 采用堵填封闭的方法,或充填物松软 2,岩溶地段隧道的处治措施 2.1防排水 (1)做好断层水和溶洞、暗河、老窖水的超前地质预报=工:作, 当隧道隧洞开挖接近水源体时,施钻大口径超前孔,采取超前小导管 预注浆超前支护,短台阶开挖、工宁钢钢拱强施工支护等方案进行闭 岩注浆堵水或溶洞回填堵水。对岩溶发育地区的断层破碎带承压水以 排为主,堵排结合,即当涌水量减小后,以深孔预注浆超前固结围岩, 来防治地下水。(2)岩溶发育地区的暗河及大溶洞水、煤系地层中的老 窖水和金属非金属矿山的老控水,采取以排为主,截排结合的方法防 治突水。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,用暗管、涵洞 (图1)、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外。(3)当岩溶 水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时,应在适当距离处,开凿引 水斜洞(或引水槽)将水位降低到隧戚标高以‘ ,再行引排。当隧道设 有平行导坑时,可将水引入平行导坑排出。 2.2堵填 不能承载隧道结构时,可采用粱、拱跨越。跨越的梁端或拱座应置于 稳固可靠的岩层上,必要时灌注混凝土进行加固。遇特大溶洞时,可 采取明洞结构形式。2)当溶洞很大,地质情况复杂时,隧道衬砌可采 用拉杆拱、边墙梁结构;有条件时,可采用锚索对溶洞与隧道连接处 进行加固,锚索应为全长未铰结的自由受力锚索。 2 5绕行 在岩溶区施工,个别溶洞处理耗时且困难时,可采取迂回导坑 绕过溶洞,继续进行隧道前方施工,并同时处治溶洞,以节省时间,加 快施工进度。绕行开挖中,应防止洞壁失稳。 3、岩溶隧道施工注意事项 (1)隧道通过可溶岩地段,必须施作超前地质预报,进行地 质预测。(2)隧道通过可溶岩地段,施工中若揭示溶洞、溶槽,应加 强安全防护措施,并查明其性质、形态及与隧道的关系,不得随意回 填;并应及时捉出,以便处理。(3)施工前,应针对隧道工程特点对 参建人员进行各项安全生产作业培训,开展涌水、突泥应急处理和事 故抢险演练,参建人员必须经考核合格方可上岗。(4)岩溶隧道施工 中,必须设立专职安全员,负责全隧道安全风险识别,负责预警系统 和应急照明系统开启。(5)岩溶隧道施工中,洞内必须配备逃生工具, 逃生工具包括逃生车辆、救生衣、救生爬梯等。(6)建立应急疏散工 系统,如:应急疏散标志标识最仕逃生路线、应急照明等,并配备相 关救援设备、殴施等。(7)建立备工区间及其与洞外生产组织调度中 心的通信,保证通信畅通。(8)施工中应加强对突水、突泥现象征兆 的嗡测,当预测有突水、突泥征兆时,应及时组织相关工区人员及机 械设备撤离。(9)施工中根据开挖揭示岩溶发育情况,现场确定施工 方法及整治措施。 岩溶是岩溶发育地区隧道施 I:过程中一种常见的不良地质现象, 必须』JI]强超前地质预测预报:亡作, 及时分析、处理量测数据,为施 工支护参数提供科学依据,在此基础上采取因地制宜的岩溶处理措旄, 以便安全、顺利地通过溶洞段。 参考文献: [1]熊立洪卫良《岩溶地质条件下隧道施工技术》西部探矿工 程.2009(7). [2]万 :I兵《隧道岩溶处理技术》建筑设计管理.2009(7). e3]陆少伟何剑《岩溶隧道施工关键技术探讨》铁道工程学报. 2O09(3). (1)对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞,可根据其与隧 16 I科技博羌