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隧道巖溶地質(zhì)的處理與施工技術(shù)

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中鐵二十局集團(tuán)第二工程有限公司

摘 要：在進(jìn)行巖溶地質(zhì)的隧道施工時(shí)，由于其地質(zhì)的特殊性導(dǎo)致經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)涌水或其他巖溶問題影響工程的施工。本文通過對(duì)大獨(dú)山隧道巖溶地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，深入分析了關(guān)于在巖溶地區(qū)進(jìn)行隧道施工的應(yīng)對(duì)措施與施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：巖溶地質(zhì)；隧道；施工處理

前言：巖溶作為一種比較獨(dú)特的地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)正常的隧道施工往往會(huì)有較大影響，并且在進(jìn)行處理時(shí)也有一定的技術(shù)難度，因此需要慎重對(duì)待。處在隧道底端的溶洞填充物，不僅位置較深而且也相對(duì)松軟，使得處理起來十分不易，并且部分溶洞巖體比較破碎，極易引發(fā)塌方等安全事故，再加上隧道施工中經(jīng)常出現(xiàn)的地下暗河，重重問題使得隧道在巖溶地區(qū)的施工極為困難。因此必須要對(duì)巖溶有一個(gè)完整的了解，并在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行隧道的安全施工。

大獨(dú)山隧道位于關(guān)嶺～普安區(qū)間，雙線隧道，設(shè)計(jì)為人字坡，全隧最大埋深367m。隧道進(jìn)口里程D1K852+772，出口里程D1K864+654，全長(zhǎng)11882m。隧道洞身主要穿越白云巖、灰?guī)r、泥巖、泥灰?guī)r、泥巖夾砂巖等地層，其中可溶巖段長(zhǎng)8753m。

一、關(guān)于巖溶的形成

巖溶地質(zhì)主要是由可溶性巖石在與含有二氧化碳的水體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并腐蝕后沉積而成的。通常來講這種地質(zhì)的地貌多以石芽、洞穴或者是地下暗河的形式呈現(xiàn)，其自然景觀相對(duì)獨(dú)特。由于可溶性巖石即石灰?guī)r主要是由碳酸鈣組成，碳酸鈣在遇到含有二氧化碳的水體時(shí)往往會(huì)發(fā)生相應(yīng)化合反應(yīng)，也即是將原先的碳酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈣，而碳酸氫鈣作為一種水溶性比較強(qiáng)的物質(zhì)，能夠促使原先的石灰?guī)r空洞逐漸變大，在長(zhǎng)年累月的作用下，巖石逐漸被分解為各式各樣的形態(tài)，并作為獨(dú)特的地質(zhì)景觀出現(xiàn)，也就是國(guó)內(nèi)常說的喀斯特地貌。

二、巖溶地質(zhì)的探測(cè)工作

1.長(zhǎng)距離與短距離相結(jié)合的探測(cè)工作

通過借助紅外地質(zhì)雷達(dá)以及震波反射等諸多遠(yuǎn)距離探測(cè)方法，對(duì)前方50-150米的巖體進(jìn)行探測(cè)，包括對(duì)于其構(gòu)造、軟硬度、斷層情況、破碎區(qū)域、含水量以及整體的發(fā)育等諸多信息進(jìn)行檢測(cè)匯總［1］。而對(duì)于近距離的探測(cè)則可以借助相似比擬的方法進(jìn)行。通過將所得數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并進(jìn)行深入分析可以得知當(dāng)前路段的大致巖溶情況，從而為后期的施工提供數(shù)據(jù)參考。

2.物探與鉆探結(jié)合探測(cè)

利用物探可以快速形成對(duì)異常范圍的鎖定，對(duì)于鉆探預(yù)見性的提高有極大的幫助。同樣的，物探數(shù)據(jù)的異常與否也能夠借由鉆探進(jìn)行驗(yàn)證，通過兩者的客觀對(duì)比與分析，可以使時(shí)勘探的結(jié)果更加明確和客觀，從而確保施工能夠更加有針對(duì)性。

3.洞內(nèi)與洞外結(jié)合探測(cè)

由于在進(jìn)行施工時(shí)，部分的巖溶地段有一定程度的地質(zhì)問題存在，這就要求在進(jìn)行施工前要做好洞內(nèi)外的觀測(cè)與巖石情況分析，盡量收集詳細(xì)的地質(zhì)信息，以保證施工的安全性。

三、巖溶地質(zhì)的隧道施工技術(shù)與處理措施

1.施工原則

在進(jìn)行巖溶地區(qū)的隧道施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)在結(jié)合探測(cè)信息的基礎(chǔ)之上確定相應(yīng)的基本原則，一般來講都是以堵為主、綜合治理，部分條件或情況可以選擇適量排放和排堵結(jié)合。在進(jìn)行施工時(shí)通常會(huì)將巖體進(jìn)行封閉，并使用長(zhǎng)管棚以及小導(dǎo)管，借助其正面長(zhǎng)短結(jié)合的方式進(jìn)行壓漿作業(yè)，并將其滲水的通道進(jìn)行封堵，在隧道的需要進(jìn)行開挖的輪廓線之外做好帷幕的預(yù)支工作，并利用管道進(jìn)行排水，堵住巖體外側(cè)區(qū)域的地下水，對(duì)于部分積水則可以經(jīng)由隧道往外排出。選擇正確的時(shí)間和以及巖石部位做好相應(yīng)的支護(hù)工作，通過向小導(dǎo)管里注漿，從而使巖體能夠緊密團(tuán)結(jié)，并將隧道內(nèi)的水路進(jìn)行嚴(yán)密的封堵，如此便可在隧道外圍的區(qū)域構(gòu)成止水承壓的整套工程。而對(duì)于巖溶地區(qū)的施工而言，做好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作是保證施工安全的前提調(diào)節(jié)。因此在制定具體的施工原則時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合詳細(xì)的勘測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合施工方式與技術(shù)水平進(jìn)行原則的制定，從而降低事故的發(fā)生幾率。

2.關(guān)于巖溶地區(qū)地下水流的處理

在巖溶地區(qū)的隧道建設(shè)與施工過程中，溶洞的頂部如果缺乏相應(yīng)的填充便經(jīng)常會(huì)有水流下，并且順著溶洞當(dāng)中原先的水道流出［2］。而為了確保溶洞原有的自然排水通道不會(huì)被工程建設(shè)而破壞，則必須要在隧道的下方區(qū)域修設(shè)相應(yīng)的暗渠，以使溶洞當(dāng)中的水流能夠借由暗渠進(jìn)行連接并自然排出。

3.溶洞注漿工藝

3.1關(guān)于注漿工藝的探討

在進(jìn)行注漿前，應(yīng)當(dāng)對(duì)前期勘測(cè)所獲取的信息如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體破碎等諸多情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，進(jìn)而選用正確的注漿方式。關(guān)于注漿材料的選取，除水泥之外也可以選擇水泥漿或者是水泥與水玻璃結(jié)合的雙液漿等其他材料，在這方面可以結(jié)合施工的要求以及巖溶地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。注漿工藝的重點(diǎn)在于兩方面，其一是關(guān)于雙液漿的配置以及特性調(diào)和，其二便是注漿的壓力。

3.1.1雙液漿配置與特性調(diào)和

關(guān)于雙液漿的實(shí)際比例應(yīng)當(dāng)由具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。通常情況下雙液漿是由水泥漿與水玻璃進(jìn)行配比而成，在這其中隨著水玻璃的摻入量減少，雙液漿的凝結(jié)速度則會(huì)相應(yīng)的加快。如果在實(shí)際的施工當(dāng)中對(duì)于凝結(jié)的速度有具體的要求，則可以通過添加一定劑量的外加劑以作調(diào)整。當(dāng)雙液漿中的水泥漿的體積大于水玻璃體積時(shí)，雙液漿能夠提升巖石的抗壓度，并且在進(jìn)行注漿時(shí)應(yīng)當(dāng)做好關(guān)于漿液的初凝時(shí)間以及終凝時(shí)間預(yù)估計(jì)。

3.1.2注漿壓力。

注漿壓力作為能夠有效提高巖體縫隙當(dāng)中漿液流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)于漿液的填注有著至關(guān)重要的作用。若要確保填充擴(kuò)散能夠達(dá)到預(yù)期的效果，并使?jié){體能夠充分發(fā)揮加固巖體封堵流水的作用，則注漿壓力必須要能夠克服巖層當(dāng)中縫隙阻力。因此在漿液濃度確定的情況下，巖層縫隙的壓力、粗糙程度以及縫隙寬度都將影響注漿的壓力，而若果注漿的壓力過高，則有可能導(dǎo)致巖體的破碎。因此必須要選用合適的注漿壓力，正常情況下壓力的數(shù)值范圍會(huì)在0.5到1.0Mpa之間選擇，以確保主講的順利完成。

3.1.3關(guān)于注漿施工的技術(shù)分析

在進(jìn)行止?jié){墻的施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照設(shè)計(jì)的要求，在指定位置進(jìn)行預(yù)埋管扣得焊接，并用編織袋進(jìn)行管口末端的封堵，以免發(fā)生漏漿現(xiàn)象。在鉆孔階段則需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況進(jìn)行記錄，盡量做到一孔多用以減少施工程序。在進(jìn)行注漿孔的施工時(shí)，必須要注意對(duì)于水量的實(shí)時(shí)觀測(cè)，從而做到對(duì)于前方巖體大致情況的掌握和了解。

3.2巖溶地質(zhì)中超欠挖處理

在進(jìn)行超欠挖處理時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇正確的爆破方式，并進(jìn)行爆破參數(shù)的調(diào)整。爆破方式一般包括一次爆破、階段爆破以及預(yù)留光面爆破等許多方式。就巖溶地質(zhì)情況的特殊性而言，采用預(yù)留光面的爆破相對(duì)較好，這主要是由于這種方式能夠減少超欠挖工作量，有利于開挖的成型，并且能夠降低爆破對(duì)于圍巖體的破壞，有效防止塌方情況的出現(xiàn)，保證施工安全。同時(shí)需要注意的時(shí)，在爆破過程中要不斷進(jìn)行開挖面的觀測(cè)，通過對(duì)巖石節(jié)理縫隙的勘測(cè)從而調(diào)整爆破的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)超欠挖的動(dòng)態(tài)化施工。

四、總結(jié)

由于巖溶地區(qū)在隧道施工方面地質(zhì)條件的特殊性以及巖溶發(fā)育的多樣性，使得隧道施工有一定的技術(shù)難度。這也就要求施工單位要本著動(dòng)態(tài)施工以及動(dòng)態(tài)管理的原則，詳細(xì)掌握巖溶地區(qū)的巖體構(gòu)成以及破碎程度等諸多情況，從而制定安全高效可行的施工方案，以確保施工的順利進(jìn)行，提高巖溶地區(qū)隧道工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

［1］蔣進(jìn)波·高速公路巖溶隧道溶洞處理施工技術(shù)［J］·隧道建設(shè)，2012，（s1）：122-125.

［2］洪開榮·我國(guó)隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］·隧道建設(shè)，2015，（2）：95-107.