高压富水岩溶地层隧道施工技术

高压富水岩溶地层隧道施工技术

陈凌霄

云南公投建设集团有限公司

摘要：由于我国地形比较复杂多样，针对高压富水岩溶地层隧道施工的时候，需要对岩溶地区的特殊地质构造进行分析。由于高压富水岩溶地层隧道通常会存在富水、高水压、溶洞、断层等特点，在该地区建设隧道施工的时候，容易出现大规模的涌砂、涌泥、涌水等灾害。在施工过程中，需要充分了解岩溶的复杂性、不确定性以及多变性等特点，从而制定出合理的施工方案。本文就高压富水岩溶地层隧道施工概况进行分析，并探究其施工问题的解决措施，从而提高高压富水岩溶地层隧道施工技术与质量。

关键词：高压富水岩溶；地层隧道；施工技术

岩溶地质主要是由于地表水与地下水进行径流、补给、渗透与循环等过程对可溶性岩层进行化学溶解处理与机械破坏影响下的产物。岩溶地区会受到特殊的地质构造影响，在该地区进行隧道施工的时候，容易出现地质灾害，会严重影响到施工安全与效益。如果地层隧道内部出现大规模的涌砂、涌泥与涌水等，容易导致地层内部的有效应力发生改变，同时，会导致地下水渗流与补排出现变化，最终会导致地下水缺少引起的地表塌陷与沉降问题，会严重污染与破坏地下水资源。因此，在高压富水岩溶地层隧道施工的过程中，需要注重施工技术，避免出现安全事故，对施工环节进行严格把关，确保施工质量。

1.高压富水岩溶地层隧道施工的概况

由于高压富水岩溶地层属于比较特殊的地质环境，并且会受到周围环境的影响，其水压较高，水量也高，并且溶洞数量较多，出现断层的概率较高。因此，高压富水岩溶地质中，开凿隧道，及有可能导致大规模的砂、泥、水等现象出现。并且如果在隧道内出现大量的涌砂、涌泥与涌水，会导致地层内部的应力出现更改，从而会引起地表沉降与塌陷现象的发生。在隧道施工的过程中，一旦出现上述现象，不仅会对工作人员的人生财产安全造成较大的影响，还会影响到隧道工程施工质量[1]。同时，也会对施工的相关机械设备使用质量造成较大的影响，从而影响到隧道施工工期，在一定程度上，会增加施工成本，由于高压富水岩溶地质具有多变性、复杂性与不稳定性等特点，会导致预报的准确度下降，会给隧道施工增加难度。在施工的时候，需要采用预报的形式提前了解施工的地质情况，以便对施工场地是否存在涌砂、涌泥、涌水风险进行分析。其中预报的形式可以分为以下几个方面。

1.1地质调查法

在高压富水岩溶地层隧道施工的时候，需要采取地质调查预报方法对风险进行评估，其中该方法主要是对隧道地区地表进行实地勘察，并对周围居民详细了解情况。工作人员还需要在全洞洞内开挖工作面进行地质素描处理，并对洞身的地质进行素描处理，从而了解该地区的地质情况[2]。

1.2超前水平钻探法

在高压富水岩溶地质中，其地质条件比较复杂，会存在断层破碎带、岩溶发育区等，针对这些地区需要采用超前水平钻探测，并且需要将超前水平钻设置防突装置。需要在超前地质预报出现异常的地区，应在前房30掌子面中上部位使用该种方式探测，以便对前房地质的实际情况进行验证，钻孔的深度需要在超过异常地区10米左右，且钻孔的直径为76mm，确保两次钻孔之间的搭接距离为5米。并且，需要在地质复杂的地区使用回转取芯赚在超过异常地区30米的掌子面设置三个钻孔，并确保对其进行外插角探测处理。其中针对溶蚀破碎带的预报，可以采用这种方式，对掌子面前方30米进行钻孔分析，其钻孔地质的坡面图见图1所示：

图1钻孔平剖面图

1.3红外探水

借助红外辐射信号的接受与分析，在溶岩或断层破碎带需要对其进行超前地质预报，需要对掌子面前方30米的时候对其进行定性预报，并分析有无地下水。并对其进行连续预报，前后两次预报的重叠长度超过5米[3]。

1.4洞周围探测

针对隧道穿越的煤地层与可溶岩地层，需要在隧道施工的时候，对洞周围的隐伏岩溶或者采空区进行探测处理，需要在掌子面地质中进行素描处理，并对其是否存在可溶岩地段就那些判断，可以采用TSP法、风枪普查。一旦发现岩溶出现异常现象，需要对其进行地质雷达探测，如果发现地质雷达出现异常现象，还需要采取物探、钻探等方式，对岩溶工点进行勘察与报告。并对其勘察进行记录，制定出处理方案，以便对岩溶进行科学合理的处理[4]。

1.5加深炮孔

在隧道施工的时候，需要加深炮孔的探测，可以借助凿岩台车或风钻等在隧道中进行开挖，并对其进行钻孔，确保其为小孔径浅孔，从而了解相关的地质信息。另外，可以加深炮孔3-5米左右，以便确保地质信息的全面性[5]。

以云南保山至泸水高速公路控制性工程勘察试验段为例，其中老营特长隧道共13100米，属于一级风险隧道，该地段地质比较复杂，容易发生涌水、突泥等风险。在该隧道出口段的右侧掌子面底板处采用凿岩台车对其进行加深炮孔处理的时候，在钻进5.8米左右时涌出股状水，探孔出水喷出15米左右远，水质比较清澈，总水流量为200m3/L左右。在对该隧道进行超前地质预报的时候，采用长短距离相互结合的预报方法，采用长距离预报来对隧道进行宏观控制，短距离预报目的是提高其准确性，根据预报结果来正确指导隧道的施工工作。在采用TSP预报方法的时候，其显示，某地段出现节理裂隙纹，周围岩石破碎，存在断层影响带，地下水比较发育，总体稳定性较差。根据TSP预报方法获取的结果来进行地质雷达探测，探测区域内岩溶发育，局部存在溶蚀小空洞，地下水发育比较成熟。其掌子面岩性为灰色灰岩，岩石总体比较破碎，地下水从掌子面的钻孔中流出，呈现股状水。

2.高压富水岩溶地层隧道施工问题的解决措施

2.1高压富水岩溶地层基本情况

由于高压富水岩溶地层的地质环境比较复杂，在对其进行隧道施工的时候，尤其需要注意避免高压富水溶腔现象的发生，一旦施工不当，极有可能导致各种安全事故的发生，严重影响到隧道施工质量与工期。因此，需要对隧道施工中容易出现的问题进行分析，以便采取有效的措施解决[7]。

2.2岩溶处理技术

针对岩溶水的处理，需要对其进行疏通，避免堵塞，可以采用排水、防水的综合治理方案，促使岩溶水及时疏通。另外，为了避免岩溶水的突然袭击，需要在隧道施工的时候采用超前钻孔探测技术对其进行基础，并及时排放岩溶水，提前准备充足的抽水设备，及时清理岩溶水，以便确保施工的安全性与有效性。同时，在注浆地区可以采用预报方法与超前地质预测方式来确定，以便对注浆封闭进行加固处理，从而确保岩体的完整性，并促使其具备一定的承载力，对排水量进行限制，并与喷锚支护共同确保施工安全。在施工注浆的时候，可以采用局部注浆、后注浆、补注浆、超前预注浆等方式，并根据地质的超前预报信息进行分析，以便对注浆施工环节进行调控。此外，需要对水源流向进行明确，并确定其与隧道位置的关系，并采用小桥、暗管与涵洞等方式排水[8]。例如，在老营特长隧道出口段，出现涌水，在超前钻探下显示为溶蚀破碎带，在涌水地段采用泄水平导引排正洞地下水，其主要目的是对正洞涌水进行引排处理，以便确保正洞的施工安全，并对前房地质进行超前探测，确保施工进度。在掌子面后方46米左右处，需要在线左开口就那些泄水平导处理。在涌水地段施工完成后，如果隧道水沟无法有效的满足排水的要求，为了确保隧道运营的安全性，需要在横洞沿线左侧偏向小里程的位置，需要设置泄水洞。并结合找钱地质预报的相关情况进行分析，如果前房为溶蚀破碎地带，并且出现涌水现象，没有出现岩溶管道与大型溶洞，可以采用围岩级别降低处理。并及时加强超前支护与初期支护处理，避免出现塌方现象，从而有效的防止泥水等物质涌入隧道内部。另外，可以采用导坑对其进行超前分部开挖的方式进行处理，以便缓解带水作业的压力，在开挖的时候，可以采用单侧导坑开挖的方式，在导坑超前设置的时候，需要面向大里程方向，即地下水来源的方向，其开挖深度、高度与宽度等需要根据单车道平导为依据，设置为4.7-6米左右最佳。

2.3隧道构造的处理

在针对高压富水岩溶地层进行隧道施工的时候，需要对隧道构造工作进行合理处理，并对岩溶地层进行分析的时候，需要对隧道结构进行合理设计，以便确保隧道设计结构与周围地质环境协调与统一。在结构处理的时候，可以采用梁跨、护墙与桩基及承台、钢管裙桩、拱跨与护罩等方式[9]。

3.总结

由于我国土地辽阔，地形复杂多样，在进行隧道施工的时候会预检高压富水岩溶地层，在该地层进行隧道建设的时候，尤其需要注意涌水、涌砂与涌泥现象。在施工前，需要对周围地质信息进行全面了解，合理制定应急处理方案，并对隧道结构进行合理设计，确保与周围地质环境相配合，从而有效的提高隧道施工质量与水平，降低安全隐患的发生。

参考文献

[1]王秀英,谭忠盛,王梦恕,等.宜万铁路岩溶隧道防排水原则及技术研究[J].中国工程科学,2013,23(18):120-121.

[2]张旭东,汪海滨,封明君,等.释能降压工法在高压富水岩溶隧道风险规避中的应用研究[J].岩石力学与工程学报,2014,18(09):901-902.

[3]张新柳.通过岩溶富水破碎洞段的长大隧道快速综合施工技术[J].水利与律筑工程学报,2013,13(12):122-123.

[4]罗琼.岩溶隧道施工技术[J].铁道工程学报,2015,34(03):117-118.

[5]龚彦峰.岩溶隧道灾害整治技术[J].铁道标准设计,2016,16(13):213-214.

[6]王公忠.高压"富水岩溶隧道施工地质预报探讨[J].现代隧道技术,2014,31(11):683-684.

[7]陆少伟,何剑.岩溶隧道施工关键技术探讨[J].铁道工程学报,2015,11(02):287-288.

[8]白俊.高压富水岩溶地层隧道施工技术[J].河南科技,2013,12(04):218-219.

[9]段会岳.高压富水岩溶地层隧道施工技术[J].建筑技术开发,2016,43(03):115-116.