喀斯特地形的隧道施工的探讨

（2P）喀斯特地形的隧道施工的探讨杨帆岗乌隧道位于贵州省关岭～普安区间，属于典型喀斯特地形隧道，该隧道全长 13188m，全隧共设置 3座横洞 1座平导，在 00线路左侧设置长约 1620#横洞；在 00线路左侧设置长约 1630#横洞；在 00线路右侧设置长约 #横洞，1、2#横洞采用双向施工，3#横洞内线路右侧向进口端设置平导，平导长 2500m。出口与北盘江大桥相接。施工难度相当大。为了有针对性地采取施工处理技术，结合实际，本隧道施工难度主要集中在以下几点：（1）存在复杂多样的地质情况。隧道洞身穿越区域主要以碳酸盐岩为主，具构造剥蚀—溶蚀槽谷地貌特点。不良地质现象为岩溶及岩溶水、危岩落石、顺层偏压、断层破碎带等，存在的风险类型有塌方、突水突泥、岩爆、软岩大变形和洞口危岩落石等风险。塌方风险主要集中在隧道通过断层以及洞身浅埋等段落。突水、突泥风险主要集中在可溶岩地段，尤其在断层破碎带和可溶岩与非可溶岩接触带尤为突出。隧道洞身局部埋深较大，地应力较高，施工时穿越高地应力且为完整的硬质岩地段时存在岩爆的风险，穿越高地应力且为软岩地段时存在软岩大变形的风险。 （2）地质情况决定其技术开展难度大。隧道全长 13188m，地质超前预报、长大隧道施工通风、长距离大涌水量反坡排水等技术难点多。1#、2#横洞作为辅助通道，进入正洞后需要组织正反向两工作面同时施工，独头掘进距离长，施工通风难度大。隧道区址内各类型地下水的埋藏、分布、富水性受地质构造、地形地貌、岩性及裂隙发育程度控制，主要为岩溶水和裂隙水，预计隧道涌水量大。如何采取合理的施工通风、反坡排水方案是提高工效、加快施工进度的关键。须坚持“早预报、先治水、强支护、快封闭，早衬砌”的施工原则组织施工。针对岩溶、断层破碎带施工问题，为了防止突水突泥和坍方的发生，采取超前地质预报。根据地质资料，本隧道通过可溶岩地段且洞身穿越葫芦井能遇到溶洞、碎带。隧道施工时，通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。通过超前地质预报资料进行分析，可有效地确定岩溶或断层破碎带延伸、规模、方向与类型，采取全断面超前预注浆结合局部注浆方法，经注浆止水效果达到要求后，方可组织开挖施工。在接近岩溶或断层破碎带富水区时，采用瑞典 0m～80m 范围内的不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况，每 100有异常情况时适当加密。在瑞典 掌子面前方 30进行红外超前探测，然后每个断面布设 3探测孔，对掌子面前方地下水、地温及围岩情况进行探测，探测孔 25孔长度为 30邻探测孔之间的搭接长度为 5m。当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加长钻孔，钻孔布置应针对物探异常进行调整。根据超前地质预报所揭示地质断层及地下水的水量情况按设计采取超前帷幕注浆、超前周边注浆、局部注浆、开挖后径向注浆或超前小导管注浆等注浆方式，确定注浆的范围。注浆结束后，对注浆效果进行检查，确定是否须进行补注浆，是否可以开挖。针对岗乌隧道为Ⅰ级风险隧道，全隧采用地质素描、地震波法、红外探测、超前钻探等多种手段开展综合超前地质预测预报。对多项预测预报手段所得的资料进行综合分析与评判，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施，以确保施工安全及结构安全。在钻孔的同时，记录钻孔速度、岩碴岩粉特征、冲洗液颜色、含泥量、出水部位、钻杆是否突进（及深度）等情况，钻完之后测定出水量，必要时作压水试验；结合设计和开挖面的地质素描，判定工作面前方的水文地质情况，以采取必要的预防措施。为防止突水突泥施工灾害和结构体系运营安全，富水地段以及可溶岩与非可溶岩接触地段，地下水采取“以堵为主，堵排结合”的处理原则，其余地段均按“以排为主”的原则进行处理。预报、先治水、前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工。针对本隧道存在断层破碎带采用开挖面地质素描、地质雷达、红外探水和超前钻探进行超前地质预报。采用开挖面地质素描、地质雷达、红外探水和超前长距离钻探进行综合超前地质预测预报。对围岩的破碎和富水程度进行预测和验证。及时进行信息收集处理反馈，以调整施工方案和施工方法。本隧道断层破碎带采取综合超前地质预测预报手段，提前掌握断层走向、影响带宽度、富水情况，采用 台阶七部法或大拱脚台阶法施工。对于隧道中断层破碎带开挖时采用 阶长度 5～8m。开挖采用风镐或弱爆破，掘进循环进尺控制在 期支护采用喷锚网喷、钢架支护，初喷， 及时复喷，厚度符合设计要求。辅助施工措施采用超前小导管注浆、管棚注浆、超前全断面注浆、钢架、网喷混凝土等多种支护手段，构成强支护体系。及时支护、及早封闭成环。根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。另外，对于本隧道中存在的软弱破碎地段，当围岩变形量测趋于稳定时，仰拱填充超前，衬砌适度紧跟，施工缝、沉降缝作特殊处理。当衬砌混凝土强度达到规定强度后才能拆模。本隧道断层破碎带施工严格按照超前预报手段进行地质预报，发现充填性或水较大的岩溶，进行超前注浆施工，以改善加固地层及堵水，施工过程严格要求加强监测。根据现有资料针对不同断层采取不同的开挖方法，在开挖过程中根据实际情况适时进行调整。采用喷、锚、网、喷支护紧跟、钢架支护，喷射砼厚度符合设计要求。加强监控量测工作，根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。仰拱超前施工，衬砌适度紧跟，形成封闭结构，提高衬砌结构的承载力；施工缝、沉降缝作特殊处理，一方面为了防水，另一方面可减弱地层活动性对衬砌结构的危害。开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。根据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预注浆和超前锚杆预支护加固地层的超前支护措施，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。对不同围岩，分别采取阶法、全断面法等开挖方法。开挖时，支护要及时闭合成环，拱架安装时在拱脚均施作锁脚锚杆，加强支护，防止拱脚下沉和内移，引起过大变形，导致拱部岩层坍塌。严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。控制爆破装药量，减小对软弱破碎围岩的扰动。保证施工质量。超前预注浆固结止水、钢架制作、支护和衬砌混凝土质量必须符合设计及规范要求。施工期间，洞口常备一定数量的抢险材料，如方木、型钢钢架等，以备急用。针对这种地形施工过程必须做好施工安全措施。洞口施工前做好洞口防排水设置，再进行洞口开挖，尽早修建洞门和洞口段衬砌。对边、仰坡存在顺层的洞口，先按设计图做好预加固措施后，方可进行洞口施工。施工中应按要求做好超前地质预报和施工地质工作，逐段核实地质信息和围岩级别，取样化验地下水，若与设计不符，应及时提出，以便处理。施工中应加强监控量测，及时调整施工方法、支护措施，以确保施工及结构安全。仰拱施工应超前二次衬砌施作，并分段整体灌注，仰拱严禁半幅施工，确保仰拱及底部施工质量。施工中对隧道开挖对地表环境造成的影响进行调查，以便发现问题，尽早处理。道地质复杂，主要不良地质为断层破碎带、岩溶等。隧道洞身地表原生垂直节理发育和宽大破碎带地段，施工可能发生涌水。施工时加强超前地质预报和地质钻探，避免产生涌水、突泥等重大地质灾害的发生，根据情况采取超前预支护、注浆堵水、劳动防护等措施，并选择适当的开挖方法及设备进行施工。（作者单位：中铁二十局集团第六工程有限公司）