高速公路岩溶地段隧道施工技术研究

【前言】高速公路岩溶地段隧道施工技术研究由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。针对该隧道所处地域复杂的地质及水文条件，采用多种超前探测手段进行综合超前预报，各种方法相互印证，尽可能准确地探明掌子面前方的真实情况，做到提前应对，减少施工方案的盲目性，防止事故发生，并及时指导施工。 1.1 长距离预报与短距离预报相结合 利用地震波反射...

摘要：文章针对隧道所处地域复杂的地质及水文条件，采用多种超前探测手段进行综合超前预报,重点分析了隧道穿越岩溶不良地段施工技术及质量控制,最后分析了注浆工艺。

关键词：高速公路;隧道施工；岩溶地质；施工技术

前言

某高速公路上隧道全长4500m，隧道洞身穿越的石龙洞组白云岩，为区域性强岩溶层。地下水排泄标高460475m，高于隧道洞身约155m以上，隧道处于压力饱水带，洞身及洞顶围岩处多崩塌与岩堆、岩溶，地质条件异常复杂，属特长高风险岩溶隧道，为了应对复杂多变的地质。对该隧道实采用综合超前地质预报和超前多方位探孔探明前方地质情况进行设计，确定相应的施工方案，及时指导施工。

1 综合超前地质预报

针对该隧道所处地域复杂的地质及水文条件，采用多种超前探测手段进行综合超前预报，各种方法相互印证，尽可能准确地探明掌子面前方的真实情况，做到提前应对，减少施工方案的盲目性，防止事故发生，并及时指导施工。

1.1 长距离预报与短距离预报相结合

利用地震波反射法（TSP203、TRT）、红外线探水地质雷达等方法对施工掌子面前方30～100m范围内的岩体进行长距离探测，重点在于断层、构造破碎带、软岩及发育位置、规模及前方岩体饱水情况。根据探测资料分析预报。

以掌子面揭示围岩水文地质相似比拟法，作为近距离推测预报，来推测前方近距离的岩体、岩溶的发育情况和岩性。

1.2 洞内探测和洞外观察相结合

对于可能存在重大不良地质问题地段，在洞内探测的同时，应在地表进行相应地质调查和观测。

1.3 物探和钻探相结合

物探提供异常范围，使得钻探具有针对性；另一方面，钻探可以验证物探异常，通过对比分析有助于提高物探解译水平，更好的指导施工。

超前探孔一般采用钻孔台车钻孔，探孔直径采用Φ76mm钻机取芯，对于岩溶及地下水强烈发育地段全断面布设5个探孔（如图1所示），探孔深20m～30m左右，其中1#、2#、3#、4#孔钻孔外插角为10～25°，以探明隧道轮廓线的岩溶发育情况，每次开挖保留不小于5m厚的止浆岩盘，开始下一次探孔，超前探孔可以获得地层岩性、节理裂隙等特性，结论直观可靠，但成本较高、施工干扰大，建议采用小孔径钻进取芯，以降低超前预报费用。

2 隧道穿越岩溶不良地段施工

2.1 穿越岩溶不良地质段的施工原则

根据实践制定岩溶不良地段施工原则：“以堵为主、限量排放、排堵结合、综合治理”。具体工法：先封闭岩体在采用超前长管棚、超前小导管，正面长、短孔结合压浆堵塞渗水通道，在隧道开挖轮廓线外形成预支护帷幕，结合管道排水，绝大部分地下水尽可能封堵在围岩以外，少量水由隧道排放；短进尺，分多台阶留核心土开挖，及时支护；采用径向小导管注浆，固结岩体，封闭水路，使隧道形成止水承压套拱。施工中加强监测，配足各项应急设施，防止事故发生。

2.2 该隧道所遇岩溶不良地段描述

该隧道施工至某里程时，TSP超前探测显示掌子面前方50m范围内：围岩纵波速度变化较大，时高时低，在2.2～3.2km/s之间来回波动，经物探地质分析，确定为低阻异常区，采用Φ76mm超前钻孔取芯探明，距掌子面前方9.6m岩体为松散堆积体，呈胶结状，岩体破碎，自稳能力较差，岩腔内水压为小型突水，施工中很可能发生突泥或坍塌现象，隧道洞身整体从岩溶层中穿越40m左右，施工难度大。

2.3 穿越岩溶不良地段施工技术

（1）封闭岩体 对探测结果进行认真分析后，停止掌子面的施工，紧贴掌子面采用C20混凝土施作止浆墙，止浆墙厚2m，全断面施作，对岩体进行封闭，止浆墙沿隧道轮廓线埋设Φ127长管棚预留孔，止奖墙兼做长管棚施作导向架。

（2）插打长管棚，注浆预支护止水 长管棚采用Φ108×6mm无缝钢管，每循环施作12m，搭接长度为2m；管壁设置直径1cm排浆孔，间距50cm梅花状布置；长管棚施作外插角为20°，隧道起拱线开始环向布设，环向间距为50cm。长管棚施作完毕后，采用M30水泥-水玻璃双浆液通过长管棚对不良岩体进行超前高压预注浆（注浆参数见后探讨），使岩体在隧道开挖轮廓线外形成预支护止水拱圈。

（3）开挖支护 拆除止水墙，采用Φ45长4.5m的超前注浆小导管超前补注浆辅助施工，短进尺、分台阶、留核心土开挖。开挖后及时采用I18工字钢支护初喷，开挖一榀支护一榀；同时采用C20喷射混凝土及时封闭掌子面，若有裂隙水采用埋设排水管集中排放。为初支受力后不下

沉同时封堵不良岩体，每开挖一个循环，均采用C15混凝土施做临时仰拱，临时仰拱厚度为1m，采用Φ42小导管下插对其底部注浆，确保临时仰拱的稳定性。

（4）径向注浆形成抗压止水套拱 每施工一榀初支，沿工字钢径向布设Φ42×3.5mm径向注浆小导管，长度为4.5m，环向间距为50cm，呈梅花型布置，并及时对小导管采用双浆液注浆，使隧道开挖轮廓线外形成3～3.5m厚的止水抗压套拱，以确保隧道施工安全。根据长管棚长度，每10m为一个循环，每循环施作前均设置止浆墙，待上导坑掘进一定距离后，按每榀初支的间距拆除临时仰拱，再根据隧道原有设计图，施工永久仰拱。

加强隧道已开挖初支段的监控量测工作，计算最佳时机及时施作二次衬砌。

3 注浆工艺探讨

根据地质条件及围岩特性，注浆的目的不同，注浆材料一般分为两类：第一类为注水泥浆，其主要作用是增强钢管的刚度。第二类为水泥浆和水泥―水玻璃双浆液等化学浆液，其主要作用为：（1）浆液通过超前压注到岩体裂隙中，经过物理化学作用，即能将破碎岩体

在短时间内胶结成整体，起到超前预支护的作用，为隧道的开挖施工安全提供保障，和增强围岩的整体稳定性;（2）浆液填充岩（土）体的空隙，凝结固化后，阻隔了地下水向坑道的渗入，起到了堵水防水作用。该隧道在穿越岩溶不良地质时采用了超前预注浆和径向小导管套拱注浆，其目的均是将破碎岩体在短时间内胶结成整体，增强围岩的整体稳定性，阻隔了地下水向坑道的渗入，起到了堵水防水作用；所以施工中均采用水泥―水玻璃双浆液进行施作，现将水泥―水玻璃双浆液施工工艺进行重点讨论。

3.1 双液浆的配置及特性

双液浆的特性主要反映在浆液黏度、颗粒度和凝胶时间长短，浆液配合比应由现场试验确定；浆液可采用水灰比为0.7∶1～1.5∶1，水泥浆与水玻璃的体积比一般在1∶0.3～1∶0.7，在此范围内随着水玻璃用量减少，其凝固时间缩短。也可加入食盐、三乙醇胺速凝剂等缩短凝结时间。当水泥浆与水玻璃的体积比在1∶0.4～1∶0.6范围时，浆液使石体抗压强度最高。我们实际在工程中采用的双液浆为1∶1水灰比的水泥浆和35°Be的水玻璃，前者与后者的体积比为1∶0.5。水玻璃的比重理论推算为145/（145-35）1.318t/m3，1∶1水泥浆的实际试验比重为1.512t/m3，该双液浆初凝时间为6min，终凝时间为90min。

3.2 注浆压力

注浆压力是促使浆液在岩（土）层裂隙中流动扩散的一种动力，必须有足够的注浆压力来克服岩（土）内天然水头压力和地层裂隙阻力，才能使浆液充分扩散填充，达到加固堵水的作用。因此，在浆液的黏稠度固定的情况下，注浆压力直接与岩（土）层的裂隙宽度和粗糙度、裂隙发育程度、裂隙水头压力有关。压力过高亦会劈裂岩（土）体，因此注浆压力一般宜控制在0.5～1.0MPa。

4 结束语

岩溶山区隧道施工地质条件、岩溶发育是复杂多样的，在穿越岩溶不良地质段时应根据实际岩溶揭示情况和岩溶水水压情况，本着“动态施工、动态设计”的原则确定施工方案；但必须坚持综合超前地质预报，超前应对、优化方案；施工中求稳不求快，落实每一个施工环节，认真做好监控量测工作，才能确保岩溶隧道的施工运营安全。

参考文献

［1］公路隧道施工技术规范［S］.

［2］黄成光.公路隧道施工［M］.北京:人民交通出版社,2009.

［3］中交第一公路工程局有限公司.公路工程施工工艺标准［S］. 2008.