巖溶地區隧洞開挖支護關鍵技術研究

李銀剛 黃鳳崗

云南省臨滄市水利水電勘測研究院 云南省臨滄市 677000

摘要：隨著我國經濟的快速發展和農業發展的需要，保證水利工程建設快捷實施，促進了水利行業的進步。隧洞開挖是水利工程中的重要工程，但在隧洞開挖中，由于受地質條件影響，經常出現支護不到位問題，導致安全事故的發生。本文就巖溶地區隧洞開挖的難點與對策進行分析，對其支護關鍵技術進行探討。

關鍵詞：巖溶地區；隧洞開挖；難點與對策；支護關鍵技術

巖溶地質是我國常見的一種地質，包括石灰巖、石膏、白云巖等各種可溶性巖層，由于其在受到水體滲入與機械作用時比較容易產生空洞或裂縫，進而引起空洞頂部出現塌落，給隧洞開挖帶來了極大的困難，如果支護工作不到位，極容易導致安全事故的發生。因此，掌握相應的支護關鍵技術，對于提高巖溶地區隧洞開挖工程的安全有著十分重要的意義。

一、巖溶地區隧洞工作難點與對策

巖溶地區隧洞開挖最容易遇到的問題就是巖溶災害，會造成開挖過程中出現涌水、突泥以及支護結構變形、塌陷等問題，給隧洞開挖造成阻礙，甚至帶來安全問題，對此，可以通過各種針對性措施來預防。

（一）涌水預防

巖溶涌水主要是指在開挖過程中，地下水向隧洞開挖面集中并涌水，進而引起巖洞塌陷。針對此問題，可以根據涌水量的大小以及周邊的環境條件等，在疏導為主的基礎上，對其采取堵排結合的治理措施。

如果涌水量較大，需要采用封堵的方法；涌水屬于局部的滲漏水，則可以在封堵基礎上，限量將水排出，并對隧道頂部的圍巖利用注漿和噴錨的方式進行加固，隧道底部圍巖則可用注漿與樁基來提高強度；對于不易封堵的干溶洞或暗河，則應該通過排水洞或涵管來進行排水[1]。

（二）突泥預防

突泥是指隨著地下水活動，大量的泥砂涌出造成隧洞堵塞、地面塌陷的問題煤氣泥砂多是巖溶中的松散含水層、碎裂帶等。為防止此問題，可以通過采用合理的施工方法來減小施工過程對巖洞造成的擾動。

當巖溶地質條件為極破碎圍巖段時，可以采用臺階法的施工方式，按照臺階間長度差異又可以分為長、短和超短三種；當巖溶地質為比較容易塌陷的軟弱圍巖時，可以采用斷面分部開挖的施工方法，按照開挖方式的不同，又可以分為臺階分部開挖、單側壁導坑與雙側壁導坑三種。

（三）支護變形預防

支護變形主要是指作為支護作用存在的錨桿、掛網或噴混凝土等受力方向或大小超過原先設計的范圍，導致其在外部作用力下出現變形。此問題的預防主要是做好施工地區地質條件的探測，確定地質類型，根據地質特點選擇合適的支護參數，然后建立相應的開挖模型，對其進行有限元計算分析。

二、巖溶地區隧洞開挖支護關鍵技術

（一）超前加固與支護

巖溶地區隧洞開挖過程中由于空洞、填充引起的坍塌多具有突發性，如果不進行事先的加固與支護處理，就很難避免安全事故的發生。

超前加固與支護就是先利用淺空鉆探或物探的技術手段，來對隧洞前方地質情況進行探測，以發現是否有隱伏巖溶的存在。如果探查到隱伏巖溶，由于其多有圍巖強度較差、自穩能力較弱等特點，應該縣里注漿或冷凍的方式來對其進行加固，以提高整體的強度，并采用錨桿、導管進行超前支護，來達到保證施工安全的目的[2]。

（二）不同巖溶條件的支護措施

巖溶地區的地質條件變化比較復雜，尤其是其中含有的填充物，會與圍巖有著很大的性質差異，但填充物又是引起隧洞塌陷的主要原因，因此，需要根據巖條件與填充物的差異采取針對性的支護措施。

1、巖溶裂縫支護

如果隧洞開挖前方有巖溶裂縫，在支護上，只利用小導管即可；如果同時還伴有充水問題，在水量不大且沒有水體沒有源頭時，可以不做處理，而水量較多時，則應該在小導管中進行注漿，將水封堵。

2、巖溶含水較多

如果隧洞開挖部位的巖溶地區地下水較為豐富，在通過固結圍巖進行支護時，需要先做放水試驗，來確定地下水的具體情況，再制定相應的處理與施工方法，比如冷凍法，就是通過降低溫度是流砂與富水粘土與周邊的圍巖固結成一體，來避免開挖過程中流砂等涌出。如果巖溶地區有暗河或水源有補給時，要先對隧洞周邊的溶管進行探查，以設計過水通道，過水通道在設計時需要有一定坡度和過水斷面，以有效控制過水量，并防止泥砂淤積問題的發生。

3.填充物為泥砂

在探明隧洞開挖前方的巖溶中含有泥砂填充物，且整體量較多時，在支護方法上應該采取先大管棚后注漿的方法。首先，利用強度等級為C20的混凝土灌注止漿墻，將掌子面封閉，厚度在1-5m之間；其次，在隧洞開挖線外的3-8m進行局部帷幕注漿，將泥砂進行固結，并防止出現涌水；第三，根據泥砂位置與對周邊影響的大小情況，利用直徑在75-150mm的鋼管制成大管棚，并向其中灌注水泥泥沙漿。

4.填充物為碎石或塊石

如果巖溶地質中含有較多的碎石、塊石時，由于其自身較重，且多伴有較大的熔巖洞穴，在施工中極容易造成大范圍的塌方事故。此種地質條件在支護時，采取的也是先大管棚后注漿的方法，但混凝土強度等級與厚度不變，但大管棚鋼管直徑應該增加到108-150mm，插入到基巖的深度需在1-5m之間，在最后注漿時要將壓力穩定在1.5-2.0MP。

5.填充物為淤泥

當巖溶地區中含有較多的淤泥時，在隧洞開挖過程中就容易出現涌泥問題，針對此問題，應該先將掌子面封閉，并進行全斷面注漿，利用的材料為普通水泥結合水玻璃的雙液漿，其范圍除了開挖面外，還要加固開挖線外5-8m，施工順序為由內到外、從上到下、從左至右，大管棚使用鋼管直徑為108-150mm，插入基巖時要保持向外1-3°角，對大管棚注漿可用普通水泥單液漿一次性完成[3]。

6.填充物為粉細砂

對于填充物為粉細砂的巖溶地區，在隧洞開挖支護過程中，需要先封閉掌子面，再利用先注漿，后大管棚結合注漿的方式進行支護。具體措施為先對測定部位進行注漿，漿液可選用普通水泥、超細水泥或普通水泥-水玻璃以及HSC漿等幾種，注漿的范圍與順序以及大管棚的材料選用、施工、注漿都和淤泥填充物支護施工過程相同。

結語：

隨著我國水利工程建設的發展，結合工程施工的特點，在隧洞開挖過程中，需要結合不同地質環境的實際情況，采取針對性的支護措施，來有效保證巖溶地區隧洞開挖的安全性。

參考文獻：

[1]蔡毅.淺談巖溶地區隧洞工程施工技術[J].廣西城鎮建設，2013，12：119-123.

[2]孫笑，趙明階.巖溶對水工隧洞圍巖穩定性的影響及研究進展[J].科技傳播，2010，13：27-28.

[3]郭捷，馬鳳山，趙海軍.巖溶地區雙隧道開挖圍巖穩定性數值分析[J].隧道建設，2011，S1：165-169.