巖溶隧道及處理

1、.,隧道工程通過巖溶地質(zhì)地段安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù),中鐵隧道集團(tuán)副總工程師 汪綱領(lǐng),.,隧道工程穿越巖溶地質(zhì)地段具有危害大、預(yù)防難的特點(diǎn)，是目前隧道工程施工中尚未很好解決的難題。其主要表現(xiàn)是： 當(dāng)施工冒然揭露巖溶時(shí)，有可能產(chǎn)生大量涌水涌泥或突水突泥，造成重大安全事故。輕的對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，如引起水土流失、地面沉降、地表及地下水徑流改道等，甚至?xí)鹕鷳B(tài)環(huán)境的改變；重則可能會(huì)引起洞毀人亡的災(zāi)難性事故，給項(xiàng)目帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。,.,要保證隧道施工的順利進(jìn)行，關(guān)鍵是要預(yù)防和控制隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害。如塌方是制約隧道快速施工的最主要因素之一，而斷層、巖溶是隧道開挖過程中最常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，也是引起隧道塌

2、方的“罪魁禍?zhǔn)住敝弧?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由斷層及斷層破碎帶、巖溶陷落柱等引起的隧道塌方占塌方總數(shù)的90以上，可以說，隧道施工中發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，幾乎都與斷層、巖溶有關(guān)。,.,經(jīng)過廣大隧道建設(shè)者的多年努力，我國在應(yīng)對(duì)異常復(fù)雜巖溶地質(zhì)隧道施工技術(shù)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。采用超前探測(cè)、帷幕注漿、管棚預(yù)支護(hù)、高壓富水溶腔釋能降壓、迂回繞行、橋梁跨越、防災(zāi)預(yù)警、救援逃生系統(tǒng)等“探”、“堵”、“排”、“迂”、“跨”、“防”等綜合施工技術(shù)手段和措施，大大增強(qiáng)了隧道施工過程中安全處理大規(guī)模巖溶的能力。根據(jù)“多源協(xié)調(diào)原理”，選擇一套有效的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，探明隧道開挖面前方隱伏斷層及巖溶的規(guī)模大小

3、、準(zhǔn)確位置、充填性與連通性等，采取針對(duì)性地處理方案，不僅可以避免隧道塌方、突泥突水等災(zāi)害的發(fā)生，還可顯著加快隧道施工進(jìn)度，節(jié)約工程施工成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。,.,下面以巖溶地質(zhì)隧道施工為案例，論述隧道工程穿越高壓富水巖溶地質(zhì)地段，施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的關(guān)鍵技術(shù)問題。,.,一、巖溶地質(zhì)及巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題,.,1、巖溶地質(zhì),（1）定義 巖溶是地表水和地下水對(duì)可溶性巖層經(jīng)過化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的各種地表和地下溶蝕現(xiàn)象的總稱。 地下水和地表水對(duì)可溶性巖石的破壞和改造作用稱為巖溶作用；巖溶是指由巖溶作用及其所產(chǎn)生的地貌現(xiàn)象和水文地質(zhì)現(xiàn)象的總和喀斯特現(xiàn)象。 注：可溶性巖石大致可分為

4、如下三大類： 碳酸鹽類巖石，如石灰?guī)r、白云巖、硅質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r等； 硫酸鹽類巖石，如石膏、硬石膏和芒硝等； 鹵鹽類巖石，如巖鹽和鉀鹽。,.,(2)巖溶作用結(jié)果 形成地下和地表的各種奇特的地貌現(xiàn)象；地表巖溶有：石牙、溶溝、石林、巖溶漏斗、峰林、峰叢、溶蝕洼地、孤峰與巖溶平原、盲谷、斷頭河、落水洞等。地下巖溶主要是溶洞和地下暗河。 形成特殊的水文地質(zhì)現(xiàn)象。,.,(3)作用機(jī)理 巖溶形成過程中溶蝕作用的機(jī)理十分復(fù)雜。有地下水和地表水的溶蝕和沉淀、地表水的侵蝕、剝蝕和堆積，地下洞穴高壓空氣的沖爆和低壓空氣的吸蝕。地下水的機(jī)械潛蝕，沖蝕與堆積。地下洞穴的重力崩塌，坍塌與堆積等。其中主要為地表及地下水的溶

5、蝕作用。從工程地質(zhì)上講以地下水對(duì)碳酸巖溶蝕作用為主。,.,(4)巖溶發(fā)育的基本條件 具可溶性巖石； 可溶巖能提供水滲透和運(yùn)移空間； 具溶蝕能力的水； 具良好的水循環(huán)條件（補(bǔ)給、排泄）。 注：運(yùn)動(dòng)的水流加速巖溶過程，并使碳酸鹽巖巖體產(chǎn)生“碳、水、鈣”物質(zhì)循環(huán)。,.,(5)氣候影響： 它直接影響參與巖溶作用的水的溶蝕能力?？刂浦鴰r溶發(fā)育的類型、速度和規(guī)模。主要有：氣溫、降雨量、降水性質(zhì)、降水季節(jié)分配及蒸發(fā)量大小的變化。 大氣降水和氣溫的演變過程，提供水源和水流運(yùn)動(dòng)的梯度場(chǎng)等；,.,(6)地貌地形的影響 地貌條件是影響地下水循環(huán)交替條件的重要因素。區(qū)域控制地表水文網(wǎng)的發(fā)育特點(diǎn)控制巖溶發(fā)育的總趨勢(shì)。

6、巖溶發(fā)育具有明顯的疊加性和由分水嶺至河谷明顯增強(qiáng)的特征。 巖溶發(fā)育受可溶巖分布、構(gòu)造特征和構(gòu)造線方向控制。,.,(7)地質(zhì)構(gòu)造的影響,1）斷裂； 斷裂構(gòu)造破壞了巖層的完整性，斷層帶附近巖石破碎，節(jié)理裂隙特別發(fā)育，極利于巖溶水的循環(huán)及溶蝕作用的進(jìn)行，巖溶常沿各種斷層帶發(fā)育。 正斷層帶通常巖溶很發(fā)育、逆斷層帶巖溶一般不發(fā)育，通常上盤比下盤發(fā)育；在節(jié)理裂隙的交叉處或密集帶，巖溶易發(fā)育。,.,2) 褶皺； 褶皺軸部巖溶一般較發(fā)育，單斜巖層巖溶一般順層面發(fā)育。地層不對(duì)稱的褶皺中，陡的一翼較緩的一翼發(fā)育。 各種巖層產(chǎn)狀條件下巖溶發(fā)育特點(diǎn)： 產(chǎn)狀水平或緩傾的可溶巖，其上為非可溶巖時(shí)，巖溶一般不發(fā)育；其下為非

7、可溶巖時(shí)，接觸面上部巖溶一般發(fā)育；陡傾的可溶巖，上覆與下伏為非可溶巖時(shí)，上下接觸帶處巖溶發(fā)育。,.,3) 巖層組合特征影響。 厚而純的碳酸鹽巖，有利于形成巖溶。 可溶性差的碳酸鹽巖，不利于形成巖溶。 碳酸鹽巖夾非可溶巖。 碳酸鹽巖與非可溶巖石互層。,.,（8）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響 穩(wěn)定期：侵蝕基準(zhǔn)面（地下水位置）穩(wěn)定，巖溶發(fā)育形成水平巖溶系統(tǒng)。 地殼上升：地下水下降，侵蝕基準(zhǔn)面下降；側(cè)向巖溶弱，巖溶以垂直發(fā)育為主 。 地殼下降：地下水循環(huán)交替好，巖溶減弱。可能造成垂直、水平向發(fā)育巖溶疊加，比較復(fù)雜。,.,(9)巖溶發(fā)育的三個(gè)階段 1) 形成階段：只要滿足前述洞穴發(fā)育的四個(gè)基本條件，即可開始形成洞穴。

8、在這個(gè)洞穴形成的初期階段，洞穴空間規(guī)模一般較小，多呈孔隙狀，人們無法進(jìn)入，主要表現(xiàn)為溶蝕現(xiàn)象。 2) 發(fā)展階段：隨著參與洞穴發(fā)育的水流流量、流速的增加，洞穴空間逐漸擴(kuò)大，發(fā)展成為具有一定規(guī)模的通道系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為溶洞和地下暗河。 3) 衰亡階段：由于地殼抬升，洞穴逐漸脫離地下水位進(jìn)入包氣帶，失去了進(jìn)一步發(fā)展的動(dòng)力條件，主要表現(xiàn)為崩塌現(xiàn)象顯著，鐘乳石類次生化學(xué)沉積大量發(fā)育，洞穴空間逐步壅塞減小。,.,(10)巖溶區(qū)穩(wěn)定程度評(píng)價(jià) 一般依據(jù)地面塌陷情況或地表形成的漏斗數(shù)目作為評(píng)價(jià)穩(wěn)定性依據(jù)。 極穩(wěn)定地段：50年內(nèi)未發(fā)生塌陷或漏斗。 穩(wěn)定地段：2050年內(nèi)只有一塌陷或漏斗/KM。 中等穩(wěn)定地段：120

9、年內(nèi)只有一塌陷或漏斗/KM。 不穩(wěn)定地段：每年15個(gè)坍塌或漏斗/KM。 極不穩(wěn)定地段：一年內(nèi)5-10個(gè)坍塌或漏斗/KM。,.,2、巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題,與巖溶有關(guān)的的工程地質(zhì)問題有： 可溶巖石強(qiáng)度的降低對(duì)地基穩(wěn)定性影響。 地表巖溶現(xiàn)象：溶溝、石芽、溶蝕漏斗等。 地下水巖溶現(xiàn)象：溶洞、溶蝕裂隙、暗河等。 巖溶地區(qū)修建地下工程設(shè)施的安全穩(wěn)定性。 巖溶地區(qū)地下水開采對(duì)環(huán)境的影響。 巖溶地區(qū)由于巖溶化作用堆積物上的不均勻沉降問題,引起建筑物地基變形破壞：如地基承載力不足、地基石不均勻沉降、地基滑動(dòng)、地表塌陷等。,.,3、巖溶對(duì)隧道的危害主要有四種類型,1）洞穴的存在使隧道全部或部分懸空，將極大地降低

10、隧道的使用安全可靠度； 2）巖溶水特別是當(dāng)CO3-等可溶性物質(zhì)含量增高時(shí)，水的流通將給隧道結(jié)構(gòu)帶來的侵蝕作用，影響隧道的使用壽命； 3）洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； 4）隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)被破壞，也是造成隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因。,.,二、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù),.,1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的實(shí)踐意義,進(jìn)人21世紀(jì)，伴隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的啟動(dòng)，隨著交通運(yùn)輸、水利水電、城市地鐵和地下空間開發(fā)利用，隧道施工技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，隧道工程的規(guī)模和數(shù)量都有了較大增長。目前，中國是世界上隧道最多的國家，是地質(zhì)最復(fù)雜的國家，也是今后隧

11、道發(fā)展最快的國家。 隨著隧道應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，也帶來了新的地質(zhì)難題。由于隧道長度、埋深等各方面因素的影響，地質(zhì)條件越趨復(fù)雜，隧道施工中遇到的問題也會(huì)相應(yīng)地增多，不可預(yù)料的地質(zhì)災(zāi)害如突泥、突水、塌方等成為困繞工程施工的主要難題。,.,就地質(zhì)工程而言，對(duì)于地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)問題一直困擾著工程建設(shè)者，往往成為大型工程項(xiàng)目的重難點(diǎn)問題。地質(zhì)災(zāi)害常常導(dǎo)致隧道建設(shè)嚴(yán)重受挫。即使工程規(guī)模較小，若地質(zhì)條件差，施工技術(shù)措施不當(dāng)，也會(huì)變成相當(dāng)困難的工程。,.,地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、特殊性和不確定性，由于勘察手段的局限性，使得勘察成果往往不能滿足施工方案對(duì)地質(zhì)條件的需求。為了避免在工程施工過程中由于地質(zhì)

12、條件突變而形成地質(zhì)災(zāi)害，加強(qiáng)對(duì)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究顯得越來越重要。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)中后期，是工程地質(zhì)的一個(gè)分支，我國從上個(gè)世紀(jì)70年代后期逐漸開始重視這一方面的研究，并且在隧道施工中發(fā)揮了重要作用。,.,2、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)思路多源協(xié)同預(yù)報(bào)原則,巖溶區(qū)涌水預(yù)報(bào)是施工地質(zhì)預(yù)報(bào)工作中難度很大的預(yù)報(bào)，主要難在巖溶形態(tài)與分布的定量化確定難度大；地下水徑流途徑和運(yùn)動(dòng)方式確定困難，地下水儲(chǔ)量及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的獲取困難幾方面。因此，這一直是國內(nèi)外施工地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)研究課題。,.,目前，地質(zhì)預(yù)報(bào)方法主要是單一手段的孤立探測(cè)成果加預(yù)報(bào)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷而進(jìn)行的預(yù)報(bào)，具有很大的局限性，在復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)報(bào)

13、效果不佳。近年來，隨著預(yù)報(bào)工程實(shí)踐數(shù)量的增加和經(jīng)驗(yàn)的積累，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，隧道施工地質(zhì)預(yù)報(bào)工作需要采用多手段的探測(cè)方法作支持，各手段探測(cè)信息相互印證，取長補(bǔ)短，于是出現(xiàn)了多種物探+鉆探的探測(cè)技術(shù)。但是，在預(yù)報(bào)方法上仍采用經(jīng)驗(yàn)判斷為主的方法，這種狀況使得預(yù)報(bào)水平差距較大，因此，需要研究預(yù)報(bào)理論與預(yù)報(bào)方法相結(jié)合的載體。近年來發(fā)展起來的多源協(xié)同預(yù)報(bào)的思想以及相應(yīng)的預(yù)報(bào)信息提取與處理技術(shù)，為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了一條途徑。,.,巖溶的發(fā)育分布規(guī)律與可溶巖的分布、純度、可溶巖與非可溶巖的接觸關(guān)系、地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育分布規(guī)律、地下水動(dòng)力條件（包括溶蝕、溶解、沖刷能力、賦存運(yùn)移規(guī)律）密切相關(guān)。因此，弄清隧道穿越區(qū)

14、巖溶發(fā)育分布規(guī)律，探索巖溶區(qū)隧道施工配套技術(shù)，制定施工預(yù)防措施，無疑對(duì)避免巖溶地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生有著重要的指導(dǎo)作用。,.,3、預(yù)報(bào)方法與手段,（1）管理原則及配套技術(shù) 將地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入工序管理。按照“物探先行，鉆探驗(yàn)證，有掘必探，先探后掘”的原則，采用多源協(xié)同預(yù)報(bào)技術(shù)，將地質(zhì)調(diào)繪與洞內(nèi)物探、鉆探相結(jié)合，對(duì)開挖面前方斷層、節(jié)理裂隙、破碎帶、接觸帶、地層含水性、地應(yīng)力狀況及巖性和圍巖級(jí)別等進(jìn)行預(yù)報(bào)。利用長短結(jié)合、上下對(duì)照、定性與定量相結(jié)合的辦法以保證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。采用配套技術(shù)進(jìn)行地面及洞內(nèi)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合勘察設(shè)計(jì)資料擬定預(yù)報(bào)分級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)，劃分出重點(diǎn)不良地質(zhì)區(qū)段；對(duì)重點(diǎn)預(yù)報(bào)區(qū)段采用宏觀控制預(yù)

15、報(bào)、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、驗(yàn)證預(yù)報(bào)三級(jí)預(yù)報(bào)方法，保證施工安全。,.,（2）預(yù)報(bào)方法與手段 建議采用TSP203探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造（斷層、節(jié)理、裂隙），直流電法探測(cè)地下水，物探異常區(qū)采用RPD-150C鉆機(jī)和YT-28風(fēng)鉆長短接合鉆探進(jìn)行地質(zhì)驗(yàn)證。 工作面地質(zhì)素描預(yù)報(bào) 地質(zhì)素描在隧道施工中全段進(jìn)行，根據(jù)開挖段圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征進(jìn)行預(yù)報(bào)結(jié)果的驗(yàn)證，提出是否修改預(yù)報(bào)方法及參數(shù)的意見。提出注漿止水方案的建議。,.,TSP203、直流電法儀超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 每開挖100m通過TSP203和YDZ型直流電法儀對(duì)開挖前進(jìn)方向進(jìn)行中長距離預(yù)報(bào)。 TSP203對(duì)平直狀地質(zhì)界面（斷層、節(jié)理、裂隙）的空間位置探測(cè)效果較好，準(zhǔn)確

16、率通常在80%左右，探測(cè)范圍在隧道軸線方向可達(dá)百米，橫向探測(cè)范圍通常在4050m。 直流電法對(duì)地下水具有較好的探測(cè)效果，有效探測(cè)距離一般不超過85m。,.,工作面超前地質(zhì)鉆孔探測(cè)預(yù)報(bào) 鉆探法是迄今為止地質(zhì)預(yù)報(bào)最為直接、最為可靠的方法。 在隧道施工通過巖溶、斷層破碎帶時(shí)，每開挖一段（30m左右），利用RPD-150C鉆機(jī)采用鋼絲繩取芯工法超前鉆孔對(duì)開挖前進(jìn)方向進(jìn)行3050m的鉆探。該鉆機(jī)適用于各種不同地層的巖芯取樣；使用一個(gè)取樣器即可完成任何地層的取樣作業(yè)；鉆孔取芯比一般鉆機(jī)快5-6倍；不需要撤鉆桿就可取芯，鉆桿可起到防止孔壁坍塌的套管作用；可以垂直方向和水平方向鉆孔取樣。施工中結(jié)合超前探測(cè)結(jié)果

17、的異常段，增設(shè)鉆孔。利用YT28鉆機(jī)進(jìn)行5m長的常規(guī)鉆探，對(duì)洞身前方進(jìn)行全方位空間探測(cè)，探孔成放射形布設(shè)。,.,、其它預(yù)報(bào),a)、調(diào)查斷層破碎帶形態(tài) b)、對(duì)隧道兩側(cè)各1.5公里與居民生活、生產(chǎn)關(guān)系密切的泉水、井水等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 c)、對(duì)涌水動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 d)、當(dāng)開挖面前方的自重應(yīng)力，接近或等于巖爆臨界應(yīng)力值時(shí)，對(duì)前方圍巖進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)試，做出巖爆評(píng)估。,.,（3）信息收集與整理,地質(zhì)預(yù)報(bào)由專門的地質(zhì)專業(yè)工程師負(fù)責(zé)，設(shè)專職地質(zhì)組，其它施工、質(zhì)檢人員予以配合，進(jìn)行資料收集、統(tǒng)計(jì)、分析和編制信息預(yù)報(bào)成果，報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位。 不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)已揭示的實(shí)際地質(zhì)情況與前期地質(zhì)預(yù)報(bào)內(nèi)容相比較，評(píng)估預(yù)報(bào)的

18、準(zhǔn)確性，為以后的超前預(yù)報(bào)工作積累經(jīng)驗(yàn)。,.,三、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道防坍、防突技術(shù),.,1、隧道突泥突水判斷標(biāo)準(zhǔn),按照充足理由律，突出必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件，才能形成： 溶腔內(nèi)存在“大體積的可流動(dòng)性充填物”。小體積無妨不具有破壞能力，充填物不具有流動(dòng)性無妨不具有勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化條件。 “高勢(shì)能且有流動(dòng)通道”。溶腔處于低位及無流動(dòng)通道無妨不具有勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化條件。 “短時(shí)間”內(nèi)涌出。若能控制排放，延長涌出時(shí)間，小動(dòng)能也不具有破壞能力。 “大體積，高勢(shì)能”（包括流動(dòng)性與通道）是地質(zhì)狀態(tài)，是必要條件，短時(shí)間涌出是充分條件。探明地質(zhì)，識(shí)別必要條件，“留下石門，鎖住出口，控制處理”是為了消除突出的充分條件。,

19、.,2、將地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入工序管理,突出往往與冒撞冒進(jìn)相聯(lián)系，短時(shí)間內(nèi)巨大能量被釋放，現(xiàn)場(chǎng)施工人員避之不及，先脫衣后脫皮，慘劇就這樣形成了。防突必須杜絕冒撞冒進(jìn)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是基本手段。施工現(xiàn)場(chǎng)成立專家組，專門對(duì)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及重難技術(shù)問題進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，按照“物探先行，鉆探驗(yàn)證，有掘必探，先探后掘”的原則組織施工。 隧道穿越巖溶區(qū)的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，主要是對(duì)開挖面前方地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)，對(duì)斷層、長大節(jié)理裂隙、破碎帶、接觸帶、地下水狀況以及巖性和圍巖等級(jí)進(jìn)行預(yù)報(bào)。,.,樹立新理念，確保不良地質(zhì)不坍不突十分重要。在強(qiáng)富水、巖溶發(fā)育的不良地質(zhì)段，“留下石門，鎖住出口，控制處理”是我們采用的防突原則。而突出

20、必須在“大體積，高勢(shì)能，短時(shí)間”同時(shí)發(fā)生時(shí)才能形成。“大體積，高勢(shì)能”是地質(zhì)狀態(tài)，但時(shí)間是我們可以控制的。依靠科技，探明地質(zhì)是“留下石門，鎖住出口，控制處理”的前提條件。 將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入工序進(jìn)行管理，是隧道施工安全的制度保證。方法上，物探與鉆探相結(jié)合，是準(zhǔn)確無誤地探明前方地質(zhì)狀態(tài)的技術(shù)保證?！傲粝率T，鎖住出口，控制處理”是隧道施工防止突出的重要手段。,.,3、制定針對(duì)性的施工方案,（1）溶洞處理的難點(diǎn)分析 溶洞處理一是方案難制定，二是難實(shí)施。 溶洞的大小、規(guī)模、發(fā)育、充填性以及與隧道的相對(duì)關(guān)系，這些邊界條的排列組合，保守計(jì)算大于十的二十三方，是一個(gè)天文數(shù)字。而這些因素恰恰又是制定巖溶

21、處理方案、判斷突出條件的重要依據(jù)。由于溶洞的邊界條十分復(fù)雜，決定了處理經(jīng)驗(yàn)的可復(fù)制性是一個(gè)小概率事件。也就是說，溶洞處理方法雖有規(guī)律可循，但經(jīng)驗(yàn)不可簡單復(fù)制。準(zhǔn)確、先進(jìn)的地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)手段對(duì)于溶洞的處理非常重要，探測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確，越有利于作出科學(xué)判斷，制定針對(duì)性的處理措施。如果對(duì)地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)不清，措施不當(dāng)，就會(huì)走彎路，甚至帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。,.,溶洞處理方案實(shí)施難度大，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面,對(duì)溶洞的揭示需要一個(gè)很長的過程，嚴(yán)重影響隧道的施工進(jìn)度，涌出物多含有大量泥砂，清理、抽排困難。 巖溶一般都有較強(qiáng)的連通性，注漿封堵難。首先是如何準(zhǔn)確確定漿液的凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間過長，漿液來不及凝結(jié)就會(huì)被水流沖走

22、。凝結(jié)時(shí)間過短，又會(huì)因凝結(jié)過快而造成注漿管堵塞。針對(duì)這一問題，現(xiàn)場(chǎng)往往要對(duì)注漿順序和凝結(jié)時(shí)間的不斷實(shí)踐、數(shù)據(jù)收集，反復(fù)比選，才能找出理想的漿液凝結(jié)時(shí)間。,.,溶洞揭示后再封堵十分困難，成功率較低。首先是止?jié){難，尤其是高壓富水溶腔；其次是漿材與注漿方式的選擇困難，往往要采取前進(jìn)式、后退式、分段式等多種注漿方法反復(fù)鉆、注才能成功。 對(duì)于充填泥沙富水溶腔，一般采取帷幕注漿方式，往往由于可注性差，通過十分艱難。,.,(2)方案制定流程,關(guān)鍵是預(yù)防突出！隧道在穿越強(qiáng)富水巖溶發(fā)育區(qū)時(shí)，隧道施工易產(chǎn)生突泥、突水、坍塌、基底塌陷等巖溶地質(zhì)災(zāi)害。 施工前采用多源協(xié)同超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，查明溶洞分布范圍、類型（規(guī)模

23、大小、有水無水、是否在發(fā)育中、填充物、與地表連通性）、巖層的穩(wěn)定程度以及地表、地下水情況等。按照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工的方法，針對(duì)性地進(jìn)行處理。,.,方案制定流程圖,超前地質(zhì)預(yù)報(bào),突出性判斷,制定方案：針對(duì)性處理,置換方式,加固方式,控 釋 制 能 排 降 放 壓,封堵隔斷方式,管道連通方式,橋梁跨越方式,繞行方式,否,是,突出判斷標(biāo)準(zhǔn),.,四、施工方法,.,1、溶洞處理動(dòng)態(tài)施工程序,隧道施工過巖溶地質(zhì)段，物探異常區(qū)采用超前鉆探，依據(jù)探測(cè)結(jié)果針對(duì)性地制定處理方案，嚴(yán)格按動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)程序執(zhí)行，程序見下圖。,.,溶洞處置動(dòng)態(tài)施工程序,.,2、處置方法,(1)、洞口巖土交界面溶槽、溶坑、石牙狀溶蝕地層段的處理 、

24、施工前弄清巖土交界面的巖面起伏狀況及其與隧道的空間關(guān)系。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，提出詳細(xì)的巖溶地質(zhì)補(bǔ)充探測(cè)建議，對(duì)前方不良地質(zhì)情況進(jìn)一步探明。在對(duì)地質(zhì)條件有充分了解的基礎(chǔ)上，制定安全、切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。 、在巖土交界面起伏多變段，加強(qiáng)隧道開挖輪廓線周邊巖體厚度的探測(cè)，探明隧道開挖輪廓線周邊巖層厚度、自身強(qiáng)度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況，在保證圍巖穩(wěn)固的情況下方可采用石質(zhì)圍巖支護(hù)參數(shù)。,.,、在巖土交界面起伏多變段，當(dāng)難以保證開挖后圍巖自穩(wěn)的情況下。采用大角度超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、洞內(nèi)超前帷幕注漿等措施，在地形條件允許的情況下可采用地表注漿的方式加固圍巖。 、巖土交界面對(duì)隧道開挖后圍巖自穩(wěn)能力有影響的地

25、段遵循“強(qiáng)支護(hù)、弱爆破”的方式，盡量減少開挖引起的圍巖擾動(dòng)。 、加強(qiáng)溶洞相對(duì)隧道處于不同方位的溶洞探測(cè)，對(duì)溶洞處于隧道邊墻以下、仰拱一下位置而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)有影響時(shí)，可采用封閉仰拱、注漿回填、換填等處理措施。,.,(2)、洞身巖溶發(fā)育段處理,隧道洞身段溶洞分布可能主要有以下六種形式：拱腰以上小溶洞、基礎(chǔ)及路面下小溶洞、邊墻溶洞、拱腰以上無填充物大溶洞、拱腰以上有填充物大溶洞、基礎(chǔ)及路面下大溶洞。分別采用圖1圖7所示七種方案進(jìn)行處理。,.,圖1：小溶洞在拱腰部發(fā)育,.,圖2：溶洞在邊墻發(fā)育 圖3：溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育,.,圖4:拱腰以上無充填物大溶洞 圖5:拱腰以上有充填物大溶洞,.,圖6:大溶洞

26、在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育（1） 圖7:大溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育（2）,.,特別注意： 巖溶地段仰拱施工前，對(duì)基底進(jìn)行探測(cè)（15米左右），確保仰拱下一定厚度范圍無溶洞，以此確保隧道施工期間及運(yùn)營期間的安全。,.,(3)、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工管理,隧道施工通過溶洞發(fā)育強(qiáng)烈、暗河體系復(fù)雜、高壓富水巖溶地質(zhì)段時(shí)，對(duì)物探異常區(qū)必須采用超前鉆探，依據(jù)“突出判斷標(biāo)準(zhǔn)”首先確認(rèn)地質(zhì)狀態(tài)是否具有突出的必要條件，再針對(duì)性地制定處理方案。,.,理念要正確,正確的理念是溶洞處理“有規(guī)律可循，但經(jīng)驗(yàn)不可復(fù)制”，現(xiàn)實(shí)中往往犯“經(jīng)驗(yàn)”簡單復(fù)制的錯(cuò)誤。探明隧道開挖前方的地質(zhì)狀態(tài)，針對(duì)性地制定處理方案是隧道施工通過巖溶地質(zhì)段的基本原則

27、。,.,意識(shí)最重要,必須提高對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道施工安全“如臨深淵、如履薄冰、如坐針氈”的危機(jī)認(rèn)識(shí)，建立和完善高風(fēng)險(xiǎn)隧道管理專項(xiàng)機(jī)制體系及管理辦法。分解、細(xì)化各項(xiàng)管理目標(biāo)，明確責(zé)任人，落實(shí)責(zé)任制。強(qiáng)化施工組織設(shè)計(jì)、專項(xiàng)技術(shù)方案及安全預(yù)案的編制與管理工作，始終堅(jiān)持“以人為本”，把保證人的生命安全作為第一目標(biāo)。針對(duì)巖溶隧道的高風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，應(yīng)始終堅(jiān)持“掘進(jìn)不探不挖，地質(zhì)不明不挖”的“兩不挖”原則。緊緊抓住超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和方案制定兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，更新理念，從施工工藝、技術(shù)手段、工程措施入手提高施工過程中的預(yù)警和防災(zāi)能力。強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，重視隧道掌子面安全管理與細(xì)節(jié)管理，配足經(jīng)驗(yàn)豐富的專職安全員，杜絕人員的不安全行為。,.,方法要有效,方法的選擇有很強(qiáng)的針對(duì)性，施工方法不同對(duì)精度有不同的要