东泉隧道岩溶处理的应用与研究

东泉隧道岩溶处理的应用与研究

张 鹏

中铁十九局集团第七工程有限公司 广东 珠海 519020

摘要：岩溶地质是在隧道施工中的一种常见地质情况，如果无法及时对其进行处理，将会对施工质量与效率产生影响，不利于保障施工的进度与安全。传统岩溶处理方式存在一定的局限性，难以适应当前施工的具体要求，必须对其进行不断优化与调整。由于不同处理方式的特点有所不同，因此应该对其技术要点进行严格控制，降低外界因素对施工的影响。由于岩溶地区的环境十分复杂，因此对施工人员的专业素养也提出了更高的要求。本文将结合东泉隧道岩溶的实际情况，探索岩溶处理的应用方法，为实践工作提供参考。

关键词：东泉隧道；岩溶处理；应用

岩溶是一种可溶性岩石，是在二氧化碳流水溶蚀和沉积作用下形成的，在隧道工程建设中较为常见。近年来，随着现代化发展水平的提升，隧道工程的数量和规模也在不断扩增，只有严格控制工程质量，才能为人们提供安全的出行环境，防止人们的生命财产遭受损失。在岩溶地区施工中，往往由于松散填充物的存在而引起突泥和突水现象，从而导致隧道施工的中断与停工。此外，由于暗河和溶洞的存在，导致施工难度增大，在处理工作中需要结合多种处理方式，保障施工的顺利进行。在东泉隧道施工当中，由于受到层状灰岩夹岩溶角砾岩的影响，因此也应该进行及时处理。应该根据隧道岩溶段的实际情况及工程建设总体要求，制定针对性技术应用方案。

一、隧道岩溶处理的技术应用

（一）监控量测管理

在隧道工程量测工作当中，往往采用新奥法进行处理，能够增强施工的便捷性。掌子面的实际情况可以被工作人员获取，通过数据处理与分析为后续施工提供保障。由专业人员负责监控量测工作，防止数据的精确性受到影响，明确围岩结构的整体强度特点。该施工区域的具体地质情况，可以通过超前地质预报获取，但是也应该考虑到地下水或地表渗水对施工安全的影响，尤其是在不同季节当中，地下水或地表渗水情况也会存在较大的差异性。在东泉隧道DK103+568溶洞处理中其掌子面情况如图1所示。超前地质预报系统的应用，也是对掌子面情况进行有效监测的关键方法，能够及时发现其地质变化情况，为施工提供丰富的数据参考。

图1.东泉隧道DK103+568溶洞掌子面

（二）涌水段处理

涌水问题往往是由于裂缝和围岩断岩偏差较大而引起，对于涌水段的有效处理，也是避免安全事故的有效途径。应该做好位置预测工作，通过注浆处理的方式解决大范围的涌水问题。运用水泵进行排水时应该选择合适的功率与压力，防止围岩冲刷对施工安全造成的影响。在处理隧道侧壁的出水问题时，可以设置相应的防护网，同时应用外加剂促进其附着力的增强。

（三）溶槽处理

当充填型溶洞溶槽存在于边墙和拱部拱腰位置时，应该采用封闭隔断的方式进行处理，在对溶腔口进行处理时设置相应的型钢钢架或者混凝土护拱等，通过回填和注浆处理，能够增强支护结构的稳定性。为了能够增强实际防护效果，还可以适当提升型钢钢架的间距，同时增大喷护的厚度。支护体系和围岩的受力情况可以通过空腔裂隙填充的方式得到改善，避免结构破坏或者坍塌等问题。混凝土、水泥砂浆和片石混凝土等，是几种常用的回填材料，再通过注浆处理增强结构的整体性。当溶蚀裂隙或者溶洞规模较小时，则可以采用架设环向钢架和挂网处理的方式，通过注浆处理与回填处理，能够保障施工的安全性。喷锚封闭处理的方式，在溶洞壁松散的情况下较为常用，使其保持稳定后开展后续施工。当溶槽的规模相对较大时，则可以应用喷锚支护的方式对坍口和溶洞坍壁进行处理，再结合注浆处理、纵向钢架处理等方式，实现对施工质量的有效控制。

（四）大型溶洞处理

大型溶洞的存在，也是威胁施工安全的主要因素，通常会导致隧道拱顶厚度降低，在发生垮塌时引起严重地质灾害。应该对溶洞的实际情况进行严格的勘察，获取地下水情况、岩层稳定性情况等等。对过往施工经验进行总结，从而预防流石流泥、涌水和崩坍落石等问题。物探方法和探孔方法等，在溶洞停止发育的情况下较为常用，明确水流方向和地下水含量等。绕处理是溶洞处理的常用方式，对原有线路进行更改，绕过大范围的溶洞地区，从而加快施工进度；截处理的方式主要是针对积水进行处理，防止积水对隧道施工的干扰；排处理通常会与截处理结合应用，通过水沟引导的方式对少量积水进行排出；当存在较少水源或者填充物时，则可以采用堵处理的方式，能够在填充后增强溶洞密封性。

（五）软弱围岩变形处理

七步开挖法、双向侧壁导坑法、预留核心土环向施工法等，在超前支护的同时开挖中较为常用，通过不同施工方法的有效配合，能够对变形问题进行控制。在支护形式的选择当中，也可以采用柔性支护和刚性支护相结合的方式，通常是应用格栅钢架和型钢钢架，满足后续网喷施工要求。对于沉降量的预留处理，也能够对变形侵限问题加以预防。

二、工程实例分析

（一）工程概况

根据施工图资料，东泉隧道DK103+535～+580岩溶段地处层状灰岩夹岩溶角砾岩地段，该段隧道平均埋深约49m（至拱顶），原设计围岩级别Ⅳ级，采用Ⅳa1型复合式衬砌，拱墙设置格珊钢架支护，钢架间距1.2m/榀。

隧道施工至DK103+568里程上导时，掌子面围岩为灰岩夹岩溶角砾岩，灰岩缓倾，岩体完整性与自稳性较差。隧道上断面掌子面左、右侧各有一个3.6m×3.1m、2.6m×2m（横向宽度×垂直高度）充填型落水溶洞，于隧道中线呈左右对称分布。由于开挖渣体回填，落水东向下延伸方向不详。落水洞内充填黄泥并夹有块石，黄泥饱水，局部位置有连续状滴水，落水洞内充填物自稳性差，两落水洞皆向掌子面斜上方延伸并与地表连通，落水洞地表入口相对线位里程为DK103+560左侧约4m处。该处地表出现3.5m×3.9m×2.1m（长×宽×深）椭圆状陷坑，并且该地面陷落的面积随着时间的推移而进一步加大。

图2.现场溶洞照片

（二)处理方案

1、2019年9月30日根据超前地质预报综合判定结果确定处理措施：

(1)隧道内掌子面采用局部超前周边注浆对围岩进行加固处理。

注浆范围：DK103+570～+540段拱墙范围施做一循环30m长超前周边注浆，注浆按浆液扩散半径2m，注浆孔开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm，孔口设Φ127mm注浆管（壁厚6mm），注浆材料采用水灰比1:1的纯水泥浆，注浆压力0.8～1.2Mpa。

(2)DK103+570处拱部增设Φ108大管棚，管棚环向间距0.3m，单根长度35米。

(3)DK103+568～+540段围岩级别按Ⅵ级办理，设置Ⅵ级复合式衬砌，采用台阶法+临时仰拱施工。

2、2019年12月8日～2020年1月4日，设计单位采用地质调查、钻探等综合勘察手段对DK103+530～+580段开展了隧底隐伏岩溶勘察。通过勘察说明，①依据钻探及现场揭示情况，隧底充填型岩溶发育范围约为DK103+550～+570之间，发育深度最深达到隧底以下约5m，宽度超出隧道侧边墙，由于岩溶充填物饱水，后期隧底易产生较大的不均匀沉降，对隧道底板的变形影响较大。②DK103+535～+580段隧底以下还发育多层空腔型溶缝，大多溶缝未充填，根据勘察隧底最低发育高度在272.98m，该段垂直岩溶发育，有多层溶洞且溶洞的顶板厚度均较小，为地表上升后地下水形成多个溶蚀基准面溶蚀的结果，该段由于顶板厚不足，在后期运营中易产生隧底的坍塌事故，对隧道后期运营安全影响大。经研究确定该处溶洞段综合处理措施如下：

(1)对DK103+535～+580段隧底以下隐伏岩溶进行注浆回填加固处理。注浆管采用竖向Φ76钢花管，梅花形布置，间距1.0m×1.0m。注浆浆液采用水灰比0.6:1的纯水泥浆，注浆压力0.8～1.2Mpa。注浆完成后应采用地质雷达和钻探进行综合评定，不合格者应补注合格后方可施作二衬。

(2)洞内二衬达到设计强度后，地表塌陷位置采用土石回填密实，同时地表设置不小于50cm的黏土隔水层。

(3)为确保运营安全，DK103+535～+580段边墙横向排水管位置按不大于2m间距设置Φ100泄水孔，泄水孔应透过初支。

(4)DK103+535～+580段施工过程中应加强围岩监控量测，监测频率调整至3次/天，若有异常，应及时撤出洞内作业人员并及时通知各参建单位确定处理措施。

图3.溶洞纵断面布置示意图

结语

对于隧道岩溶的有效处理，能够保障施工安全、加快施工进度，促进隧道工程质量的提升，因此应该引起施工人员的高度重视。在施工过程中，应该从监控量测管理、涌水段处理、溶槽处理、溶洞处理和软弱围岩变形处理等方面，增强实际处理效果，防止在施工和运营中发生重大质量安全事故。

参考文献

[1]程巧建.隧道岩溶超前探测及溶洞处理技术研究[J/OL].公路,2020(05):357-362[2020-05-14].

[2]齐鹏飞.桩筏结构在隧道基底岩溶处理中的应用及效果分析[J].建筑施工,2020,42(03):335-336+344.

3