岩溶地段隧道施工技术

0 引言

溶岩是一种特殊的地质情况， 它对于我们的隧道施工有着极 大的影响， 所以处理起来也十分的困难。 就像那些位于隧道底部 的溶洞，其填充物不仅深，而且较为松软，所以常会使隧道的基 底处理十分困难； 有些溶洞的岩体较为破碎， 从而容易导致塌方； 更或是隧道施工的过程中会遇到地下的暗河。 这些也都造成了隧 道在熔岩地质下施工的困难。 下面我们就来对隧道岩溶地质处理 与施工技术进行简单的探讨。

1 岩溶地质的形成

所谓“熔岩”就是可溶性的岩石，这种岩石在收到包含 CO2 流水的腐蚀后加以沉积就形成了熔岩地质。 这种地质地貌往往会 呈现出奇形怪状的石芽、 石林、 洞穴以及地下河或是峭壁等等自 然的地质景观。

溶洞是石灰岩在地下水长期的溶蚀作用下所形成的自然现

象。石灰岩中包含的主要成分为 CaCO莊含有CO2的地下水的作 用下会进行化学反应，从而生成 Ca（HCO3）2 而 Ca（ HCO）3 2 是 一种具有水溶性的物质，所以石灰岩中的空洞就会渐渐的变大。 当年深日久之后， 这些岩石就会被溶解和分割成各种各样， 千姿 百态的山峰或溶洞，而我们也将这种地形地貌统称为喀斯特地 形。

2 综合超前地质预报

2.1 长距离预报与短距离预报相结合 综合运用红外线探水 地质雷达、地震波反射法等多个途径长距离探测施工掌子面前方 30〜100米的岩体的

构造、软岩及发育情况、断层构造、构造破 碎带以及前方岩体饱水情况， 并且基于探测数据展开分析。 以掌 子面揭示围岩水文地质相似比拟法， 作为近距离推测预报， 来推 测前方近距离岩体、岩溶发育情况和岩性。

2.2 物探和钻探相结合 通过物探快速锁定异常范围，提高 钻探的预见性。反之，物探是否异常也可以通过钻探得到验证， 再辅以客观的对比分析，物探解译会更加客观、准确，施工活动 便更有针对性。

2.3 洞内探测和洞外观察相结合 施工中，某些地段可能存 在重大地质问题， 进洞实地探测前观测地表情况， 根据收集地质 信息安排洞内探测相关事宜。

3 隧道岩溶地质处理与施工技术

3.1 穿越岩溶不良地质段的施工原则 基于岩溶不良地段探 测信息确定施工原则：“以堵为主、限量排放、排堵结合、综合 治理”。具体工法：先将岩体封闭，应用超前长管棚、超前小导 管，正面长、短孔结合压浆把渗水通道堵塞，在隧道开挖轮廓线 外形成预支护帷幕， 结合管道排水， 尽量在围岩外把地下水堵住， 余下量少的水经隧道排出；短进尺，分多台阶留核心土开挖，在 合适的时间和部位进行支护； 通过径向小导管注浆， 使岩体团结， 将水路封堵严密，这样一来，隧道外围便形成了止水承压套拱。 实时监测是不良地质段安全施工的重要前提。 结合监测数据， 提 前制定应急预案，完善基础设施，将事故发生率降至最低。

3.2 隧道岩溶段地下水的处理技术 在隧道建设过程当中， 其顶部溶洞若无填充， 则常会有水流下来， 并沿着溶洞中原来的 水流通道自行排出。 为了使这些溶洞自行排水的通道， 不被隧道 建设所阻， 我们一般会

在隧道的底部修建暗沟， 从而让溶洞中的 水能够通过这些暗沟连接原有的溶洞自行排水通道自行排出。

3.3 隧道溶洞分部注浆处理技术

3.3.1 注浆工艺探讨 基于探测所获信息（如地质状况、围 岩构造等）安排相应的注浆形式。注浆材料除了有水泥浆以外， 还有水泥浆和水泥 - 水玻璃双浆液等化学浆液， 其施工工艺如下：

①

双液浆的

配置及特性。 双液浆的配合比根据试验而定。 这 种浆液由水泥浆和水玻璃按照 1 : 0.3〜1 : 0.7的体积比和 0.7 : 1〜1.5 ：1水灰比配置而成，水玻璃掺入量越少，双浆液 会越快凝固。 如果实际施工中有速凝要求， 可在浆体中添加外加 剂（食盐、三乙醇胺速凝剂等）。当水泥浆和水玻璃的体积比为 1: 0.4〜1: 0.6 时，浆液使石体抗压强度达到上限。实际施工 中采用的双液浆为 1:1水灰比的水泥浆和 35°Be 的水玻璃， 前 者与后者的体积比为 1: 0 . 5 。水玻璃的比重理论推算为

145/

（145-35）1.318t/m3 ，在实际试验中 1:1水泥浆比重是 1.512t/m3 ，该双液浆的初凝、终凝时间分别为

6min、90min。

② 注浆压力。注浆压力是一种提高岩（土）层裂隙中浆液的 流动性的驱动力。施工中，要达到预期的扩散填充效果，使浆体 发挥加固堵水的功效，注浆压力还必须克服地层裂隙阻力及岩 （土）内天然水头压力。 鉴于此，当浆液的黏稠度一定， 岩（土） 层裂隙的水头压力、 粗糙度、 宽度以及发育程度都可能成为影响 注浆压力的主要因素。岩（土）体被劈裂有可能是过高的压力所 致，适宜的注浆压力通常在 0.5〜I.OMPa。

3.3.2 注浆材料 注浆材料内圈孔主要是水泥单液，补充的

部分是超细水泥和 CS浆。外圈孔主要是双浆液和水泥单液浆，

补充的部分是超细水泥浆液。 实际施工中，可用标号不低于 42.5R 的普通硅酸盐水泥制备CS浆和水泥单液浆。

3.3.3 施工关键技术

① 预埋孔口管及施作止浆墙。 在施作止浆墙时， 根据设计要 求在脚手架的指定位置焊接预埋孔口管， 浆墙混凝士施工时为避 免其漏浆， 可用编织袋堵塞孔口管末端。 预埋孔口管后施作为止 浆墙。

② 钻孔。钻孔阶段要做好现场记录，尽量一孔多用。打设注 浆孔时，实时观测水量变化，以便对前方岩性、裂隙发育有大致 的了解，提高注浆方案的针对性。对注浆效果检查评定，总结经 验，优化注浆设计及方案。因此，做好钻孔记录是帷幕注浆施工 中最重要的一个细节。

③ 压水试验。 正式注浆前， 用 0.8 倍的注浆压力终压进行压 水试验，压水试验中注水时加入红色药水 （该红色药水与水泥浆、 水玻璃不会发生反应）。

3.3.4 溶洞段在隧道超欠挖中的技术处理

① 对爆破方式的选择：爆破方式包括全断面的一次性爆破、 台阶法爆破、 导洞先行扩大爆破和预留光面层爆破等方式。 对于 溶洞段来说， 运用预留光面层或导洞先行开挖的控制爆破的方式 非常有益。在减少超欠挖，改善开挖成型的同时，在爆破产生的 振动和应力波的影响下，可以减少由于对围岩的破坏作用。

② 调整动态爆破参数： 在溶洞段施工过程中， 要不断的观测 描述

开挖面， 并预测围岩的节理裂隙状态， 利用调整爆破参数和 施工方法来控制超欠挖的动态施工。

3.3.5 溶洞段隧道出现塌方的处理 一旦出现塌方，溶洞段 一般都是大塌方，塌方面积在100m2以上，塌穴的高度在10m以 上，冒顶现象一般易发生在洞顶岩层较薄的部位。处理措施是： 如果塌方将整个隧洞堵塞， 并且不了解塌方规模和规律， 可运用 锚喷法， 管棚法等多种措施进行处理； 如果当前的地质条件较为 复杂或者塌方段埋藏不深， 难以保障对洞内处理的安全， 遇到这 种情况应采用灌浆法和环行导洞法进行综合处理。

4 结束语

岩溶山区隧道施工地质条件、 岩溶发育是复杂多样的， 本着 “动态施工、 动态设计”的原则， 在穿越岩溶不良地质段时应根 据实际岩溶揭

示情况和岩溶水水压情况， 确定施工方案； 施工中

确保岩溶隧道的施工

要以安全为前提，认真做好监控量测工作, 及运营安全。