岩溶隧道施工关键技术研究

汤 萍

(山西远方路桥(集团)有限责任公司)



岩溶隧道施工关键技术研究

汤 萍

(山西远方路桥(集团)有限责任公司)

如今交通运输业发展迅速，在建设公路工程时越来越多的项目施工需要通过隧道。本文分析了目前的施工关键技术，包括地质预报技术、处治技术、监控量测技术等。

岩溶隧道施工；关键技术；地质灾害；地质预报

1 地质预报技术

1.1 超前地质预报

优点共三点：广泛的适用范围，无论是极软岩、极硬岩还是中间任何的地质情况均适用；较长的预报距离，掌子面前方100～350 m以内的地段均能预报地质情况，越是完整和硬度大的围岩越能延长预报距离；不会严重干扰隧道，在隧道施工间隙就能完成，专门进行此工作时间也大约只有半小时；可及时提交资料，采集现场数据的次日就能提交成果报告。缺点则主要有三点，首先，弹性波速度不同时，地质体的预报位置也会受到影响，进而和实际情况间存在误差，降低了预报准确性；其次，要结合岩体弹性波速度与采样间隔确定地质体的宽度，所以预报精度有所波动；最后，预报点状地质体，如溶洞等时反射信号不明显。

1.2 地质雷达

优点是探测范围包括地表5～30 m内的地质异常体(空隙、断裂、溶洞等)与地下地层，而且有明显的反射信号，将中低频率的天线作为灰岩地区隧道铺底前的探明工具，可观察到遂底的底隐伏岩溶洞穴。而且在实施混凝土衬砌时，采用高频天线可以获得理想的无损检测质量。缺点密封性不好，容易损坏仪器，操作费力费时，只能探测短距离目标，效果不佳。而且隧道内的环境条件不适合地质雷达的半无限空间理论基础，同时受到金属构件，如钢轨、锚杆、钢筋网、钢拱架的影响，无法获得理想的探测效果。

1.3 超前地质钻孔

该技术的优点主要有两方面，其一是能直观获得钻孔经过部位的溶洞大小、裂隙度、岩体完整程度、地层岩性、是否有水与水压高低等；其二是能够在煤系地层测定孔内瓦斯和煤的参数，实施相应的防治措施，避免由于瓦斯和煤发生危险事故。其缺点是资料仅是一孔之见、需长时间占用隧道施工，而且费用高。

1.4 红外探测

优点是小巧轻便，方便操作，能达到全方位全空间探测的目的，可以对掘进面前方30 m范围内与隧道外围空间存在含水构造或隐伏水体进行预测，而且不会占用隧道施工时间可直观、快速、简介地分析资料。缺点时探测时只能确定是否有水，无法掌握水的具体位置、水体宽度和水量大小等。

1.5 地质素描

该技术费用低、可及时提交资料、不占用隧道施工时间、操作方便、设备简单，但对操作人员有较高的地质知识要求，通常难以保证准确性。

1.6 洞探法

优点是可以将地质情况准确、直观地预报出来，能够对其他施工起到辅助作用，但需要高昂的费用，经济性低。

2 岩溶隧道处治技术

我国许多规范中都对岩溶隧道工程做出了相关规定，比如隧道的施工、设计与勘察方面的要求分别在《铁路隧道施工规范》、《铁路隧道设计规范》和《铁路工程地质勘察规范》有所体现。对其技术要求进行分析可以发现，处置岩溶隧道时遵循的原则就是“有机结合分部开挖、加强支护以及绕、截、排、堵、越”。岩溶隧道工作只有按照这一原则展开施工，才能为施工安全提供有力保障。比如某高速岩溶隧道在施工时将脚手架搭设在平台上，方便处理溶洞顶部；按1 cm的间距用L=3 m的锚杆布置左洞下溶洞，从而实施加固处理；有一个大溶洞存在于隧道下方，将排水管设在溶洞的底部，方便排水；将挡土墙设在溶洞底部侧面，接着采用洞碴进行溶洞回填，采用喷锚加固隧道底部，提高底部的稳定性。该工程良好结合了原则中提到的各项元素，所以当完成施工后各项指标经检测均与质量要求相满足。

3 岩溶隧道的监控量测技术与反馈技术

监控和量测岩溶隧道的内容主要包括两方面：其一是监控支护段的安全。不仅要根据目前国家的规范规定实施常规安全监控，还要制定特殊方案对有暗河或者有溶洞应当位置进行安全监测。其二是获取监控数据，为后续施工提供参考依据，利用得到的信息反馈施工。反馈施工技术的步骤则主要有以下四点：首先是建立地质力学模型，其次是量测不受到岩溶影响的断面，根据得到的数据对围岩岩体力学参数进行反分析。接着利用超前预报手段明确和整理溶洞的力学参数和几何参数。最后是以反分析获得的溶洞力学参数、几何参数以及围岩岩体力学参数为依据，通过数值分析手段为尚未施工的地段制定加固方案。

4 开展岩溶隧道施工的几点管理建议

首先要针对各施工关键技术建立健全项目管理体制，包括反馈施工管理体制、监控管理体制、预报管理体制。其次是加强人员管理，各岗位的工作人员所学的专业不同，管理者需加强其专业技术培训，提高其专业知识水平。比如地质预报人员需掌握物探专业和地质工程专业的知识技术，岩溶处治人员学习桥梁专业、隧道专业和地质工程专业的知识技术，监控人员学习隧道专业、测量专业的技术，反馈施工人员掌握工程力学专业、隧道专业、地质工程专业的知识技术。第三是注重料、机管理，包括钻机、物探等地质预报仪器、监控仪器、岩溶处治机具和反分析软件等反馈施工用品。第四是严格根据规范规定和既定方案施工，确保施工质量。第五是针对常见地质灾害制定防治预案，并定期组织施工人员演习，以便良好应对突发状况。最后，由于岩溶隧道施工涉及到许多专业，通常施工单位难以及时解决各种疑难问题，需要建立完善专家咨询制度。

总而言之，岩溶隧道施工的复杂性较高，岩溶问题必须引起各施工单位的注意，处理岩溶的难度较大，施工人员要根据设计方案选择适合的施工方法，顺利进行施工。在应用地质预报、岩溶处治等关键技术时，要遵循相关原则，保障施工质量，避免发生地质灾害。除此之外还要加强施工管理，完善相关制度和体制，确保施工的安全性。

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[2] 张庆松,李术才,韩宏伟,等. 岩溶隧道施工风险评价与突水灾害防治技术研究[J].山东大学学报(工学版),2013,(13):106-110.

[3] 刘德强,宋战平,姜忻良. 岩溶隧道帷幕注浆止水技术及施工——以宜(昌)万(州)铁路金子山隧道为例[J].水利与建筑工程学报,2014,(3):38-39.

2015-03-15

汤萍(1979-)，女，工程师，研究方向：公路路基、路面、桥梁施工管理。

U445

C

1008-3383(2015)12-0150-01