浅析岩溶地区隧道设计与施工技术

浅析岩溶地区　隧道设计与施工技术　张保祥铁道第三勘察设计院监理公司　５００１４２　预测预报工作必须纳入到施工工序管理　小于１０ｍ。当预测预报前方存在重大不良　主要介绍了岩溶地区隧道工程的工程地质及水　中。　地质构造时，应加大预测预报频率，预报　文地质问题，针对所存在的地质难题，提出了　２．１．１超前地质预测预报的实施原则　距离控制范围应相应缩短，预报位置搭接　超前预测预报、信息化施工、安全设计的原则；　①超前地质预测预报和隧道掘进开挖　长度应相应加长。　注策加固、超前支护及其它辅助措施等设计与　之间的关系原则是“有疑必探、先探后挖、　④采用地质雷达进行超前预测预报　施工技术。　不探不挖”。　时，预测预报距离应控制在３０ｍ以内，每　岩溶；隧道；设计与施工技术　②超前地质预测预报和隧道基底处理　两次预报位置搭接长度不得小于５ｍ。当采　之间的关系原则是“加强探测、强化治理、　用地质雷达进行溶洞范围探测时，应在刚　不留后患”。　性支护完成前实施，以消除钢结构对其产　１、岩溶对隧道的影响　③根据岩溶隧道工程复杂的地质特　生影响。当采用地质雷达探测到溶洞范围　点，为提高超前预测预报的准确性，超前　及规模较大时，必须采取钻探法验证。　岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层　地质预测预报方案应采取五结合原则，　经过化学作用和机械破坏作用而形成的各　⑤采用红外线进行超前探水时，预测　种地表或地下溶蚀现象的总称。　即：地表和洞内相结合原则，长距离和近　预报距离应控制在３０ｍ以内，每两次预报　距离相结合原则，宏观控制和微观探测相　当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞　位置搭接长度不得小于５ｍ。　位于隧道底部，充填物松软且深，隧道基　结合原则，构造探测和水探测相结合原则，　⑥钻探法根据地质构造情况分深孔长　底难于处理，有的溶洞位于隧道上部，在　地质法、物探法与钻探法相结合原则。　距离钻探、中距离钻探和浅孔短距离钻探　开挖过程中，极易发生充填物坍落的情　２．１．２超前地质预测预报的方法和作　三种。　况；有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；有　用　⑦对隧道基底可以采用钎探法，钎探　的遇到大的水囊或暗河，岩溶水或泥石夹　岩溶隧道施工应采取地质法（掌子面　孔布置要保证一定的密度，一般孔间距可　地质素描法、平导先行指导正洞法）、物探　以控制在３米内，深度控制在５米左右，根　水大量涌入隧道；有的遇到填满饱含水分　的充填物溶囊，当隧道掘进至其边缘时，　法（ＴＳＰ２０３法、地质雷达法、瑞利波法、　据岩溶具体情况可以进一步加密、加深。　含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，甚　ＣＴ法、红外线法、高密度电法、钻孔射频　２．２信息化施工体系　透视法、声发射法）和钻探法（超前深孔　至地表开裂下沉，山体压力剧增；有的溶　监控量测是保证岩溶隧道施工安全的　洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围　钻探、炮眼孔加深钻探）等综合方法进行　又一重要措施，施工过程中应加强洞内外　宽广，处理起来十分困难。　超前地质预测预报工作。通过地质法分析　观察，进行掌子面地质述描，对围岩变形、　前方地质构造，通过物探法预报前方异常　２、设计和施工技术　外水压力和支护结构应力、应变监测，及　体构造，通过钻探法确定前方不良地质。　时地反馈监测信息，实施信息化施工，确　针对岩溶隧道工程的特点，为保证其　通过对各种预测预报方法相互印证，不断　保工程安全。　安全、优质、高效施工，根据以往的施工　总结提高预测预报的水平和准确性。其中　①通过监控量测，分析施工过程中的　经验，应就超前地质预测预报、安全的设　地质法、钻探法，以及物探法中的ＴＳＰ２０３　应力应变状态，对及时调整支护措施和施　计原则、信息化施工和有效的施工技术等　法、地质雷达法、红外线法是必须实施的　工方案有着极其重要的指导作用。　四个方面综合运用，确保隧道施工质量和　超前地质预测预报方法。　②对于已完成开挖支护地段，通过监　安全。　２．１．３超前地质预测预报技术标准　测水量变化、水质变化、水压变化、应力　２．１超前地质预测预报体系　①掌子面地质素描隧道全程实施。　超前地质预测预报是保证岩溶隧道施　变化，必要时进行水力连通试验，可确定　②一般情况下，平导应超前正洞２００ｍ　岩溶段的安全状态。　工安全，以及隧道施工完成后运营安全的　以上，但原则上不应大于５００ｍ。　③对溶洞区进行永久性的水压力和支　一项非常重要措施，同时，它又是隧道动　③ＴＳＰ２０３预测预报距离应控制在　护应力监测，可保证隧道的安全运营需求，　态设计的主要决策依据，因此，超前地质　１　００ｍ以内，每两次预报位置搭接长度不得　防患事故发生，并且对类似工程的设计可　一ｌ７２一　维普资讯 http://www.cqvip.com

提供重要的参考依据。　应小于３　ｍ。管棚布置后应采取注浆封　按“宜排不宜堵”的原则制定措施。　２．３强化以安全为主的设计原则　填，注浆材料采用水泥砂浆或水泥浆。单　２．４．４Ｎ道底部遇到溶洞的处理技术　安全设计原则对保证岩溶隧道安全施　双线隧道开挖方法采用台阶法或ＣＤ法，　对已经停止发育，跨径较小并且无水　工、防患安全事故的蔓延、确保隧道建成　三线隧道宜采用ＣＲＤ法开挖。　的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其　后的安全运营需求，以及环境保护都有着　２．４．２实施有效的注浆加固　充填情况，采用混凝土、浆砌片石等予以　重要的作用　针对隧道施工过程中遇到大溶洞，并　回填封闭。根据地质情况决定是否需要边　①对于岩溶隧道，采取“以堵为主、限　且溶洞充填物饱含水分，可能发生突水突　墙基础。　量排放”的设计施工原则，是保证隧道安　泥的情况，为保证隧道工程的施工安全、　当溶洞较大较深，可采用梁拱跨越。　全施工和环境保护的重要措施。　施工质量，以及确保隧道建成后的营运安　但梁端和拱座应置于稳固可靠的基岩上，　②采取“平导超前、多设横通、平导　全，施工中主要采取注浆措施，通过注浆，　必要时用混凝土加固。　尽快沟通”的设计施工思路，是防患安全　达到加固、堵水的目的。开挖施工时，应　当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞　事故蔓延的一项重要设计手段。对于横通。　严格按照新奥法进行施工，隧道开挖应按　时，可加深该侧的边墙基础通过。　道的设计，在施工过程中应根据地质情况　“三快一抢”（快挖、快支、快封闭和抢时间）　当隧道底部遇到较大溶洞并有流水　灵活应用，在复杂地质段，横通道距离不　的原则进行，确保隧道施工安全。　时，可在隧底以下砌筑浆砌片石或混凝土　宜大干２００ｍ，这有利于在开挖施工中一旦　（１）注浆方案　支墙，支撑隧道结构，并在支墙内套设涵　出现事故后逃生。　施工中可能发生严重突水涌泥地段。　管引排溶洞水。　③对于出现溶洞地段，应采取及时施　｝物探异常地段，超前地质探孔单孔涌水　当隧道边墙遇到较大较深的溶洞，不　做二次衬砌的设计原则。对于粉细砂层充！　量：Ｑ≥４０ｍ　／ｈ。实测水压：Ｐ水≥２ＭＰａ。　以加深边墙基础时，可加强两边墙基础，　填型溶洞，应采取抗水压衬砌是合理可靠ｌ　采用全断面超前帷幕注浆，注浆加固范围　并根据情况设置桥台架梁通过。　的。　为开挖工作面及开挖轮廓线外８ｍ。　当隧道穿过大溶洞，情况较为复杂　④对于暗河地质，应优先考虑泄水洞　ｆ施工中可能发生严重突水涌泥地段。ｆ　时，可根据情况，以边墙梁及行车梁通过。　方案。　物探异常地段，超前地质探孔单孔涌水　２．４．５隧道拱部上方存在溶洞时的处理　⑤对于长大岩溶隧道要充分考虑施工　量：Ｑ≥４０ｍ　／ｈ。实测水压：１ＭＰａ≤Ｐ水　技术　过程中可能遇到的突水突泥情况，要准备　＜２ＭＰａ。全断面超前帷幕注浆，注浆加固　－当溶洞不具有坍塌条件的完整顶板，　足够的排水设备，尤其是反坡施工的隧道，｝　范围为开挖工作面及开挖轮廓线外５ｍ。　｛　其厚度大于等于洞跨度的ｌ／２时，且无明　更要具备足够的排水能力。同时要设计和！　（２）注浆材料　显渗、漏水的情况下可以采用路基或桥梁　安装报警系统，一旦险情发生，施工人员１　注浆材料主要采用普通水泥单液浆　方案直接通过该溶洞，而不需要施作初期　可以顺利逃生。　（简称Ｃ浆）、普通水泥一水玻璃双液浆（简　支护和二次衬砌，可称为洞内无衬砌结　２．４实施有效的施工技术　　ｌ称Ｃ—Ｓ浆）、超细水泥单液浆（简称ＭＣ　构；当采用无衬砌结构时，发现洞内存在　２．４．１使用可靠的支护体系和合适开挖　ｌ浆）、超细水泥一水玻璃双液浆（简称ＭＣ一　明显渗、漏水情况时，应考虑棚洞或明洞　方法　　１ｓ浆）、ＴＧＲＭ浆（简称Ｔ浆）、ＨＳＣ浆。　结构，用以保护溶洞内道路行车安全。　根据超前地质预测预报信息．，针对不；　注浆材料使用时，应按以下原则进行选取。　为防止洞穴岩壁或顶板坍塌，在清除　良地质应采取合理可靠的超前支护体系，。　（３）注浆效果检查　松动岩石困难的情况下，可采用锚杆或大　以确保工程施工安全，减小开挖施工所引　注浆效果检查评定通常采用分析法、　钢管、钢轨加固岩体，此时隧道衬砌应考　起的沉降与变形。　钻检查孔法和力学指标测试法三种，以及－　虑抗冲击措施，一般是采用明洞衬砌，衬　①对一般充填型溶洞，应采取小导管　检查注浆时的过程控制。　　ｌ砌顶部设置回填体，其表面设置护面结构，　超前支护，小导管长度不应短干３ｍ，直径ｊ　①分析法：分析法主要是根据注浆施　回填体以上空间的溶洞洞壁采用锚杆、钢　不应小于　３２ｒａｍ，壁厚不应小于２．５ｒａｍ。　工过程中的Ｐ－Ｑ～ｔ曲线、浆液填充率反算、　筋网、喷射混凝土封闭支护；若溶洞较大，　小导管沿开挖轮廓线环向布置，外插角宜　涌水量对比分析等方法来评定注浆效果。　可设置横向钢轨横或设人字形钢轨栅架。　小于ｌ０。，环向间距小应大干３０ｃｍ，布设　②钻检查孔法：根据注浆实施状况，　３、建议　范围为拱腰以上。纵向两组小导管搭接长　选择可能存在的薄弱环节进行钻孔检查，　①岩溶隧道设计应采用动态设计，　度不应小于ｌｍ。小导管加工成花管模式，　检查孔应不涌泥、涌砂，单孔涌水量应≤　及时根据围岩情况进行调整，优化设计。　必要时应采取注浆加固。单双线隧道开挖　０．２Ｌ／ｍ－ｍｉｎ　②超前地质预报要严格按要求施做，　方法采用台阶法或ＣＤ法，三线隧道宜采［　③开挖取样分析：在开挖过程取样，　并且及时分析，对异常情况采取措施后再　用ＣＲＤ法开挖。　　ｆ测试浆液对地层固结体的物理力学指标，　施工。　②针对较大规模的充填型溶洞，应采　通过和注浆前地层的物理力学指标相比较，。　取管棚超前支护，管棚选钢管直径不应小ｊ　从而判定注浆加固效果。　干　７０ｍｍ，壁厚不应小于６ｍｍ。管棚　２．４．３采取必要的泄水方案　沿开挖轮廓线环向布置，外插角宜为１～　当进行超前地质预测预报表明隧道穿　【１］钱东升主编．，厶＼路隧道施工技术　３。，环向间距小应大于５０ｃｍ，布设范围）　越暗河时，应优先选择采取泄水洞方　［２】黄成光主稿．隧道旄工　为拱腰以上。纵向两组小导管搭接长度不｝　案，尽量不改变原有暗河的排水体系，Ｉ　［５】中硼ｌ　蓬出　藏社。铗路隧道施工规范　１７３