【正文】 隧區(qū)內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水類型主要為孔隙水，基巖巖溶裂隙水，測(cè)區(qū)地下水位低，大部分鉆孔無(wú)水位。進(jìn)出均采用接長(zhǎng)明洞（進(jìn)口明洞長(zhǎng)25m，出口明洞長(zhǎng)60m），邊仰坡采用錨噴和骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，在天溝外側(cè)5米處采用防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行山體危巖落石防護(hù)。設(shè)計(jì)行車(chē)速度250km/h，重型軌道有砟道床。我國(guó)又是多山國(guó)家，三分之二的國(guó)土由不同類型的山脈、高原組成。因此，以XX隧道為依托工程，對(duì)巖溶地區(qū)隧道施工技術(shù)立項(xiàng)進(jìn)行專題研究，就本工程而言，不僅在確保工程安全優(yōu)質(zhì)高效施工、降低工程成本上具有十分重要的作用，對(duì)提升企業(yè)的技術(shù)水平、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)信譽(yù)度亦有非常重要和積極的意義；同時(shí)，伴隨著國(guó)家高速鐵路的快速發(fā)展，隧道工程在施工中比例的增加，如能總結(jié)出一套較為成熟的技術(shù)與工藝，對(duì)今后的類似工程必將起到良好的指導(dǎo)作用。在這26座工大隧道的修建過(guò)程中，幾乎不同程度地遇到了惡劣的地下巖溶突水、突泥災(zāi)害。在我國(guó)境內(nèi)，可溶巖分布面積可達(dá)340萬(wàn)平方公里，約占我國(guó)國(guó)土面積的1/3。.. .. .. ..1 概述 研究背景及必要性地球上約有15%的地形是喀斯特巖溶地貌，我國(guó)是世界上巖溶分布面積最廣的國(guó)家之一。其中，接近我國(guó)國(guó)土面積的1/10。XX隧道位于XX市，是典型的喀斯特巖溶地區(qū)，隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，圍巖類型大部分為Ⅴ級(jí)，為石炭系大塘組燧石灰?guī)r，灰?guī)r，弱風(fēng)化，屬Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石，溶蝕強(qiáng)烈，地表灰?guī)r溶溝，溶槽，溶隙發(fā)育呈峰叢，峰林狀，多處見(jiàn)溶洞，地質(zhì)情況復(fù)雜，溶巖發(fā)育強(qiáng)烈，施工中容易出現(xiàn)巖溶塌陷引起的洞內(nèi)塌方及涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)害，施工難度大。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀巖溶問(wèn)題是一個(gè)世界性的課題，在各國(guó)在工程建設(shè)中，均遇到了各種各樣的巖溶地質(zhì)災(zāi)害。我國(guó)“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的實(shí)施、鐵路公路交通工程、水電工程、南水北調(diào)工程、各種礦山工程以及軍工防護(hù)工程等的大發(fā)展，都離不開(kāi)大量隧道、隧洞的修建。進(jìn)出口均采用接長(zhǎng)明洞，洞門(mén)采用斜切式洞門(mén)。隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，地形起伏大，高程125～210m，相對(duì)高差20～85m，山體坡面植被發(fā)育，主要為松樹(shù)，自然坡度10o～45o, 局部為陡壁。雨季下暴雨時(shí)可能發(fā)育管道水，隧道施工可能存在短時(shí)的涌水涌泥現(xiàn)象。鍛煉一批技術(shù)人才，并將指導(dǎo)以后類似工程的施工。巖溶指可溶性巖石，特別是碳酸鹽類巖石（如石灰?guī)r、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蝕，有時(shí)并加以沉積作用而形成的地貌。是地下水對(duì)可溶性塊狀石灰?guī)r溶蝕的結(jié)果。在水流作用下，形成陡峭的海岸、彎曲的溝壑、高高的冰蝕懸谷、氣勢(shì)磅礴的大峽谷。這種現(xiàn)象在南斯拉夫亞德利亞海岸的喀斯特高原上最為典型，所以常把石灰?guī)r地區(qū)的這種地形籠統(tǒng)地稱之喀斯特地形。4）隨地下洞穴的形成地表發(fā)生塌陷，塌陷的深度大面積小，稱坍陷漏斗，深度小面積大則稱陷塘。桂林的象鼻山，則是原地下河道出露地表形成的。多年來(lái)，我國(guó)在鐵路、公路、水工隧道施工中均遇到了巖溶突水、突泥、頂板溶洞充填物陷落冒頂、底板塌陷等問(wèn)題。襄渝鐵路大巴山隧道在通過(guò)寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r含水層時(shí)，突然揭露一溶洞引起突泥、突水事故，最大涌水量15萬(wàn)方/天，中斷施工3個(gè)月。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對(duì)施工造成極大的影響。施工中遇到特大和一時(shí)難以處理的溶洞，為使工程不陷入停頓，可以通過(guò)設(shè)計(jì)院組變更繞行通過(guò)。：引排地下水當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到溶洞有流水時(shí)，宜排不宜堵?？勺{、壓注混凝土、吹沙填充等方式。項(xiàng)目部請(qǐng)湖南中大設(shè)計(jì)院有限公司為我XX隧道做地質(zhì)預(yù)報(bào)的檢測(cè)工作，有效的預(yù)報(bào)前方掌子面的地質(zhì)情況。3 Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖方案制定鐵路軟弱圍巖大斷面隧道采取何種施工法是施工中必須優(yōu)先考慮的因素之一, Ⅴ級(jí)圍巖的開(kāi)挖中最常用的兩種工法就是三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法和CRD開(kāi)挖工法,其中三臺(tái)階七步法在許多大斷面隧道中得到了成功應(yīng)用, 較好地解決了弱軟圍巖隧道施工中的諸多技術(shù)難題, 如鄭西客運(yùn)專線、離石隧道、明月山隧道、包家山隧道、金寨隧道等。所謂三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法就是將隧道斷面分為上中下3個(gè)臺(tái)階,各臺(tái)階間保持一定距離進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù),主要是通過(guò)減小開(kāi)挖斷面的方法達(dá)到控制變形和保證圍巖穩(wěn)定的一種開(kāi)挖方法。 4)滯后于1部一段距離,弱爆破左右交錯(cuò)開(kāi)挖3部,噴5cm厚混凝土封閉掌子面,施作初期支護(hù)。8)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料分析,待初期支護(hù)收斂后,利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅸ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作) 。2)對(duì)每一臺(tái)階的開(kāi)挖,都會(huì)造成較大的沉降變形,不利用變形的控制。 2) 開(kāi)挖1部土體。 6) 4部施工至適當(dāng)距離后,開(kāi)挖5部,接長(zhǎng)鋼架,施作初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)。 10)利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅷ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作) 。2)臨時(shí)支撐耗費(fèi)材料多,其拆除既費(fèi)時(shí)又不利于隧道的穩(wěn)定。施工中把加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作、控制仰拱到掌子面的距離及邊墻開(kāi)挖間距做為施工中的控制重點(diǎn)。在我國(guó)，隧道工程超前探測(cè)預(yù)報(bào)研究始于20世紀(jì)50年代中期，在巖溶發(fā)育的灰?guī)r地層中修建隧道工程，施工中應(yīng)采用綜合超前探測(cè)預(yù)報(bào)的方法，堅(jiān)持隧道洞內(nèi)探測(cè)與洞外地質(zhì)勘測(cè)相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、多種物探方法相結(jié)合、輔助導(dǎo)坑與主洞探測(cè)相結(jié)合，開(kāi)展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。 制定預(yù)報(bào)方案經(jīng)過(guò)課題小組根據(jù)設(shè)計(jì)文件、招標(biāo)文件的要求，并結(jié)合對(duì)XX隧道的工程特點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文條件的研究，決定本隧道采用地質(zhì)調(diào)查法為主，并結(jié)合鉆孔及綜合物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。施工中將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入正常施工工序進(jìn)行管理，通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，核實(shí)和預(yù)測(cè)掌子面前方的地質(zhì)條件，及時(shí)調(diào)整工程措施，確保施工及結(jié)構(gòu)安全。超前水平鉆孔用鉆探設(shè)備向掌子面前方鉆探，直接揭示隧道掌子面前方幾十米地層的巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，比較直觀，還可通過(guò)巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適用于已經(jīng)基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。加深炮孔加深炮孔是在掌子面鉆眼的時(shí)候，為了確定下一循環(huán)的圍巖情況而打的探測(cè)炮眼，深度為當(dāng)前循環(huán)進(jìn)尺的23倍長(zhǎng)度，與超前地質(zhì)鉆孔相比,它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可以探測(cè)出溶洞、泥槽等，也可以提前探測(cè)地下涌水，流沙等。缺點(diǎn)是只能探測(cè)出探測(cè)點(diǎn)前方30 m范圍內(nèi)有沒(méi)有水,至于水量大小、水體寬度及具體位置等則難以說(shuō)清,也就是說(shuō)目前紅外探測(cè)只限于定性階段。它可在隧道施工間隙進(jìn)行,即使專門(mén)安排此項(xiàng)工作,也只需30 min左右。預(yù)報(bào)斷層、弱硬巖接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號(hào)較為明顯,而預(yù)報(bào)溶洞等點(diǎn)狀地質(zhì)體則不盡如人意,因其預(yù)報(bào)原理和計(jì)算模型是以平面為計(jì)算依據(jù),。灰?guī)r地區(qū)隧道鋪底前采用中～低頻率的天線可作為探明隧底隱伏巖溶洞穴的手段。5 巖溶處治技術(shù) 出口段DK627+020 ～DK627+080巖溶段施工隧道掘進(jìn)口明洞部位開(kāi)挖后，地質(zhì)呈石林狀如圖：石峰之間夾著塑狀粉質(zhì)粘土，造成地基軟硬不均。根據(jù)雷達(dá)波記錄結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況分析溶洞最深處在基底裂隙極為發(fā)育，巖體破碎，自穩(wěn)能力差，未見(jiàn)其他不良地質(zhì)。在塌陷體范圍隧道兩側(cè)采用50公分的粘土隔水層，順地表排水。2）鉆孔下管：鉆孔的目的是將注漿管順利置入預(yù)定位置，在下管過(guò)程中，需防止管外泥砂堵塞噴嘴，確保下管順利，下管過(guò)程中同時(shí)輸送壓縮氣流，直至注漿噴頭下到預(yù)定位置（預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)）。開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵，開(kāi)始注漿，當(dāng)注漿壓力和電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定并達(dá)到試樁設(shè)計(jì)參數(shù)后，再按試樁設(shè)計(jì)提升速度開(kāi)始提升鉆桿，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊提升。旋噴注漿管埋設(shè)深度必須符合設(shè)計(jì)深度要求，注漿孔均勻布置，間距適中，保證孔間注漿寬度，成孔時(shí)，保證孔的垂直度。5）在注漿前10min必須攪拌好漿液，漿液要充分?jǐn)嚢璨⑦B續(xù)進(jìn)行，使?jié){液均勻、供料不斷，漿液攪拌時(shí)間不得少于5min，漿液儲(chǔ)存時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，從制備到用完不宜超過(guò)30min。9）噴射注漿時(shí)做好原始記錄，并派專人進(jìn)行質(zhì)量跟蹤檢查。3）載荷試驗(yàn)在成樁28天后進(jìn)行，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力不小于200KPa。 效果分析基底處理后地基承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查DK626+642處掌子面巖性主要為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體穩(wěn)定性、完整性較差。在DK626+840～DK626+795范圍內(nèi)可能存在不良地質(zhì)體，推測(cè)為半充填型溶洞或破碎帶，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查綜合判斷，上述區(qū)域范圍內(nèi)巖溶水較為發(fā)育，主要以垂直徑流為主。施工中為了加快鉆進(jìn)速度，減少超前鉆探占用開(kāi)挖工作面的時(shí)間，探測(cè)時(shí)采用回轉(zhuǎn)取芯鉆和沖擊鉆相結(jié)合的方式。本次超前地質(zhì)鉆探在掌子面共施作三個(gè)超前孔。附圖為利用地質(zhì)雷達(dá)在掌子面處測(cè)試得到的堆積波圖。該里程段水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件極差，施工中應(yīng)以引起高度關(guān)注。 1）開(kāi)挖進(jìn)尺控制在每循環(huán)一榀； 2）施工時(shí)循環(huán)施作5個(gè)加深炮孔； 3）施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)隧道變形較大時(shí)，設(shè)置臨時(shí)仰拱。2)對(duì)溶洞區(qū)范圍內(nèi)施作φ75超前導(dǎo)管，導(dǎo)管外設(shè)φ5的單向閥溢漿孔，管棚布設(shè)