岩溶地区隧道施工技术浅谈
2016-10-21
岩溶是地表水和地下水经过不断补给、径流、渗透和循环对可溶性岩层进行化学溶解作用和机械破坏作用的产物。作为岩溶发育的基本条件，岩石的可溶性和裂隙性以及水的侵蚀性和流通性是岩溶地区隧道施工的难点。如何提高岩溶地区隧道施工技术成了当前业界所面临的重要课题。
一、岩溶对隧道施工的影响
岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的各种地表或地下溶蚀现象的总称。
在岩溶地区进行隧道工程的建设，阻力很大。溶洞位于底部，因充填物软而松，不利于隧道基底的施工；位于上部，施工时容易出现充填物坍塌，不宜开挖；有些地区的溶洞岩质不坚固，破碎物较多，施工时稍有不慎，容易发生坍塌情况；的遇到填满饱含水分的充填物溶囊，当隧道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，甚至地表开裂下沉，山体压力剧增；在施工时，也有可能遇上较大的水囊，导致岩石、泥土随水大量冲向隧道；还有的溶洞，错综复杂、迂回交错，其中的分支分布较广，处理起来具有一定的难度。
二、隧道施工常采取的主要技术手段
1 地质预报
采取地质预报的方式主要目的有两个：1）在施工期间，避免地质灾害突发，从而给人们的生命财产安全的危害；2）对地质进行预报，可随动态变化的环境及调整设计内容。目前，我国地质预报的主要手段有地质素描、物探、钻探及洞探，其检测的可信度随其前后顺序递增。然而，由于岩溶地质千变万化，不可能仅靠单一的检测手段就可准确预报。下面是笔者总结出的地质预报技术手段的优缺点，望能给业界人士根据实际需要综合应用：
1）TSP202( TSP203)超前地质预报
a 优点。（1）使用范围广。该种预报手段可在极软岩地质中监测，也可在极硬岩中工作，因此使用范围广；（2）跨度大。能预报掌子面前方100~ 350 m范围内的地质状况, 围岩越硬越完整预报长度就越大；（3）干扰小。TSP202( TSP203)超前地质预报时间大约需30分钟，在隧道施工休息间隙，便可安排此项工作；（4）预报数据及时。在对现场进行数据采集的第2天，便可出报告。
b 缺点。（1）TSP202( TSP203)超前地质预报是根据24个爆破孔与接收器之间的弹性波速度的平均值和地质体反射波到达接收器的时间，来确定其预报地质体距离掌子面的位置，而实际情况与地质体预报的位置有所不同，导致其准确性有些变化；（2）预报的精度所能反映出的地质体的宽度是根据采样间隔和岩体弹性波速度来确定的；（3）该种预报方法对断层、弱硬岩接触面等面状结构的预报较为准确，而对溶洞等点状地质体的放射信号不强，尤其是宽度小于0. 4m 的小型溶洞更是难以预报。
2）地质雷达
a 优点。（1）在地表探测5~ 30m 范围内的地下地层或地质异常体如溶洞、空隙等)反射信号比较明显；灰岩地区隧道铺底前采用中~ 低频率的天线可作为探明隧底隐伏岩溶洞穴的手段；（2）而隧道混凝土衬砌质量无损检测可采用高频率的天线。
b 缺点。（1）由于雷达仪器的密封性能不好，导致其容易损坏，且操作不方便，不适合远距离的探测；（2）雷达的使用环境应较为宽敞，而隧道内的空间条件不大适合雷达的探测，再加上洞内钢架、钢轨等金属构件的干扰，使其探测效果不佳。
3）红外探测
a 优点。该仪器体形较小，容易携带，操作程序简便，且可对探测地区实施全空间、全方位角度的探测，能对隧道外围空间及掘进面前方30m范围内是否存在隐伏水体或含水构造进行预测，占用隧道施工的时间基本可忽略，后期的数据分析、总结，简洁易懂、耗时较短。
b 缺点。预测隧道内是否存在水体只限于在探测点前方30m 范围内，且水体的具体情况如水量、具体方位等都无法探测，可以说红外探测正处于定性分析阶段，定量分析还有待研究。
2 隧道底部遇到溶洞的处理技术
对已无太大变化、空间小且无水的溶洞，可依据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石等予以回填封闭。而是否需要边墙基础可根据实际的地质情况来决定。
1）当遇到大且深的溶洞时， 可采用梁拱跨越。实施这种边墙基础应注意，梁端、拱座应选在较为稳固的基石上进行建设，为了增加稳定性，也可用混凝土进行加固；2）在溶洞进行隧道施工时，若遇到狭长且深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过；3）当隧道底部遇到较大溶洞并有流水时，可在隧底以下砌筑浆砌片石或混凝土支墙，支撑隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水；4）若是遇到大溶洞，那么隧道施工的处理较为复杂，可视实际情况而定，采取边墙梁及行车梁通过。
3 隧道拱部上方遇到溶洞的处理技术
当溶洞具有较为稳固的完整顶板、无明显渗漏水现象，且其厚度在岩洞跨度的1/2以上时，可采用一般的路基及桥梁施工方案直接在溶洞中施工，可不需要衬砌结构；若出现渗漏水现象，应做好衬砌结构，以保护溶洞内通行的车辆安全。在对溶洞内的松石进行清除时，应采用锚杆或大钢管、钢轨加固岩体，防止岩洞或顶板的塌方。
总而言之，岩洞地区进行隧道的施工较为复杂，为了提高施工质量，施工人员应不断总结施工经验，提高对各种岩洞情况的认识，此外，还应加强对理论知识的学习，从而提升自己解决问题的能力，为我国西南、中南岩洞地区隧道的施工贡献一份力量。
参考文献:
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