隧道工程中岩溶灾害及其防治

　　摘要：随着社会的发展与进步，重视隧道工程中岩溶灾害及其防治分析具有重要的意义。本文主要探讨隧道工程中岩溶灾害及其防治的有关内容。
　　关键词：隧道，工程，岩溶，防止，灾害
　　引言
　　随着我国基础建筑设施的建设的飞速发展，在隧道项目施工中经常会遇到岩溶地质。因其本身的复杂性，给隧道的施工设计带来了较大的不便；如果对岩溶治理不当，将会给以后隧道运营、管理留下安全隐患。所以，对岩溶隧道的合理处理就显得尤其重要。
　　1.工程实例
　　某路线一岩溶隧道全长8776m，最大埋深364m，为全线地质最复杂的岩溶隧道之一。由于该隧道设计最大涌水量58×108m3/d。该隧道施工中先后超前探测到溶腔86处，其中大规模突水、突泥溶腔12次，最大涌水量达30×108m3/d。隧道施工难度高、风险大，并且施工曾多次遇岩溶管道突水突泥，又针对隧道复杂岩溶不良地质情况，为防范重大突水突泥地质灾害及永久运营结构防水害安全，在施工过程中，主要采用了隧道围岩预注浆、综合超前地质预测预报、泄水洞排泄等综合施工技术。
　　2.岩溶灾害的概述与危害
　　(一)岩溶灾害的概述
　　地表水与地下水通过化学作用，长期的溶蚀可溶性岩石而形成各种各样的总称，即为岩溶。岩溶主要是溶蚀为主，其中也包括流水冲蚀、坍塌等机械认为过程。一般来讲，水的溶蚀性与流动性是岩石的可溶性与裂隙性的基本发育条件。另外，岩溶的发育与地质结构、地壳的运动等都有关联。由于其发育的原因较多，而且发育之后的形态多种多样，配上发育的不均衡、不规则，在对其进行爆破和隧道开挖时，很容易扰动围岩，进而改变地下水的流动，也将会打破岩溶原始的平衡体系。如果岩溶灾害处理的不够恰当，会对以后的施工、运营、管理留下安全隐患，导致隧道不能够正常使用。
　　(二)岩溶隧道危害
　　1、溶洞里面没有填充物，使得隧道建筑全部或者部分位置处于悬空，削弱了隧道的承载能力，从而降低了隧道的使用可靠度与安全度；2、隧道顶部和底部的地下水流失，容易造成隧道塌陷的可能；3、在岩溶水中，如果二氧化碳等可溶物质含量超标，水的流动也会给对到结构造成一定的侵蚀作用，从而影响隧道的使用寿命；4、因溶洞堆积物松软，容易造成周边应力发生变化，导致隧道的稳定性受到影响。
　　3.岩溶灾害的处置原则
　　岩溶地区隧道施工难点主要有以下三个：一是如何准确地进行岩溶地区的地质预报，为信息化施工提供准确而可靠依据;二是如何对岩溶造成的突泥、塌方、涌水等突发事故进行有效的预防和处置；三是如何选择安全经济的施工方法，快速通过岩溶发育地段。许多研究以及工程实践都表明，岩溶灾害的处置必须遵循一定的原则。总的来说，基本处置原则应遵循“保证施工安全”、“确保结构稳定”、“保障安全运营”。具体体现在以下两方面：一方面，为正确制定通过岩溶地段的施工方案提供资料，可以采用地质推理与地貌、地质调查相结合的方法对岩溶地段进行定性预测，当然主要以地质勘探方法为主，然后再结合超前导坑预报、地表钻孔探测、洞内超前钻孔预探等方法，进一步查明溶洞的类型、规模、发育程度、分布范围、填充物等情况。这是安全施工的前提和必要。另一方面，由于水是一切工程的灾害的重要致使因素，在地表水系多、地下水丰富且岩溶发育的地区进行隧道施工时，防水排水工作显得格外重要。所以岩溶隧道施工时，根据相关数据资料，应尽量查明岩溶地下水情况，然后判断其对隧道施工的影响，制定出切实可行的施工防排水处理措施。这是隧道结构稳定以及安全运营的保障。
　　4.基本岩溶隧道一般防治措施
　　总的来说，岩溶的处理无非是通过设计和施工来控制。具体而言，设计方面主要是如何做到有效避绕岩溶地区；而施工方面主要是如何治理岩溶。工程实践中以施工治理方法为主。因为在已经设计好情况下，所能做的改变唯有施工。施工治理方法是在长期实践基础总结而积累的。通过对已有研究资料的总结和实践经验，为了充分保证隧道支护体系的稳定可靠性，溶洞病害的处理主要包括洞穴处理、洞内充填物的处理、排水处理等。针对上述处理类型相应的基本处理方法有以下：洞穴及洞内填充物处理即对隧道影响范围内的溶洞，采取堵塞封闭的方法，其目的是防止溶洞内流动物出现，不致因岩溶继续发展影响隧道衬砌结构及运营安全，因为填充需要大量填充物如良好填土等，所以这种方法一般适用于干小溶洞。若采用一般堵塞封闭溶洞有困难时，可采用梁跨或拱跨结构通过。若隧道施工中遇到一时难以处理的溶洞，为确保施工正常进行，可暂时采取绕过，并及时和设计单位联系进行后处理。排水处理就是采用导水管或在隧道内修涵管排水的方法，将溶洞中的水流引出隧道限界之外。
　　5.隧道围岩预注浆方法
　　根据水文地质情况以及施工中超前地质预测预报成果合理选择注浆方案。根据隧道底下溶洞发育的状况及性质，事先可以分以下几种情况进行处理：假如隧底溶洞充填物发育深度小于9.8m，且充填物稳定或隧底大部分为破碎灰岩，也就是说深度小且填充物稳定，这种情况可采用仰拱调整板及钢管注浆加固相结合的方法；假如隧底下溶洞发育的规模比较大、充填物性质比较复杂也不稳定，则采用桩基跨越；假如隧底溶洞充填物介质较单一且块石含量不多，填充物松散采用素砼桩复合地基跨越；假如隧底下仅局部发育小型溶沟溶槽，则可采用换填方法。此地段隧道超前地质预测预报均探明岩溶极为发育，涌水量大且地下水与地表水联通，直接开挖极易发生重大突水突泥。经过方案比选，考虑现实情况和施工条件采用了“以堵为主，限量排放”的加固圈外6m超前帷幕预注浆方案。
　　6.隧道岩溶地段施工注意事项
　　1、隧道施工之前，详细勘察该地段的岩层详细情况，尤其是岩溶状态，事先估计将会遇到的溶洞的部位。
　　2、了解地表水的出、入的地点，做好施工前的处理工作，防止地表水出现下渗的情况。
　　3、在施工到达溶洞附近时，需将各个工序衔接起来，制定出溶洞旁的施工处理方案以及做好安全措施的手段。
　　4、当隧道施工到达溶洞地段时，应准备足量的隧道排水设备，防止地下水过多对施工造成不必要的影响。
　　5、施工期间，如果遇到溶洞顶较高的时候，应设置防护架或者防护网。
　　6、在岩溶地段实施爆破施工时，一定要注意控制炸药药量。做到多打眼、打浅眼，不要因为赶工期，一次性爆炸过多。
　　7、在施工人员制定出具体溶洞方案时，不能随意往溶洞中倾填废弃残渣。
　　8、在处理结构较为复杂的溶洞时，要勘察溶洞的实际情况，制定出安全、有效的施工方案，确保正常施工。
　　结束语
　　岩溶作为岩溶发育地区隧道施工过程中常见的一种不良地质现象，处理时应根据具体条件因地制宜综合治理，要依据具体状况而采取相应的措施，并且必须考虑对生态环境的影响以及确保隧道施工和运营安全。对溶洞采用浆砌片石或砼等材料进行回填处治时，必须查明溶洞的水文情况，不能破坏原有的水系，确保排水通畅。
　　参考文献
　　[1]任文胜：《隧道塌方原因分析及处理方案研究》[J].山西建筑,2008(3)
　　[2]刘招伟,张民庆,王树仁：《岩溶隧道灾害预测与处治技术》[M].北京:科学出版社,2007
　　[3]黄继勇,何现启：《浅谈岩溶地段隧道处理措施》[J].岩土工程界,2008,11(1):57-59.

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