淺談溶洞地段的隧道施工與處理方法 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：巖溶處理是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù) ,應(yīng)因地制宜 ,綜合治理。一方面應(yīng)考慮對(duì)周圍環(huán)境及居民生產(chǎn)、生活的影響 ；另一方面應(yīng)一次根治 ,不留后患 ,確保隧道施工和運(yùn)營(yíng)安全。巖溶給公路建設(shè)造成的工程地質(zhì)問(wèn)題是多方面的 ,處理好巖溶對(duì)隧道施工非常關(guān)鍵。 關(guān)鍵詞：隧道設(shè)計(jì)；地下水處理；巖溶施工 Abstract: the karst processing is a complex technology, should adjust measures to local conditions, comprehensive treatment. On one hand should consider the surrounding environment and the influence of the residents production and living； On the other hand should be a radical, leaving no future trouble, ensure tunnel construction and operation safety. For highway construction of karst caused by engineering geological problems are various, deal with to the tunnel construction karst is critical. Keywords: tunnel design； Groundwater treatment； Karst construction U45 A 前 言 巖溶對(duì)隧道的危害主要分為 4 種類型 : 1)洞穴的存在使建筑物全部或部分懸空 ,極大地降低了隧道的使用可靠度 ； 2)巖溶水 ,特別是當(dāng) CO2 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(lái)極大的侵蝕作用 ,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。正確處理溶洞對(duì)隧道施工具有重 要意義。 1 處理原則 (1)巖溶水處理 :排堵結(jié)合 ,以堵為主 ,限量排放?？梢圆捎脴蛄?、暗溝、涵洞 (泄水洞 )、滲溝等方式排水以及漿砌片石封堵、帷幕注漿堵水等方式控制地下水流失 ,保持水環(huán)境的平衡。 (2)小型溶洞 :對(duì)溶洞規(guī)模較小 ,巖壁較為穩(wěn)定、不發(fā)育、無(wú)水的溶洞 ,可采用漿砌 (干砌 )片石封閉、回填 ,護(hù)拱防護(hù)、加強(qiáng)襯砌、拋石注漿、隧道底板設(shè)梁通過(guò)等方案。 (3)大型溶洞 :當(dāng)溶洞規(guī)模較大時(shí) ,可采取以下兩種方式通過(guò) : 1)設(shè)簡(jiǎn)支梁、棧橋、拱橋、邊墻拱、支托等形式跨越。 2)設(shè)支承墻、 支承柱、拱橋、挖孔樁等形式支頂。因地制宜 ,綜合治理 ,就是根據(jù)隧道所處的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及周圍環(huán)境條件 ,采取多種方法進(jìn)行綜合治理。 2 處理 巖溶問(wèn)題對(duì)隧道施工而言 ,歸納起來(lái)是水、溶洞洞穴及其充填物的危害 ,應(yīng)按其性質(zhì)及其與隧道的關(guān)系采取相應(yīng)的工程措施。 2.1 地下水的處理 在隧道設(shè)計(jì)、施工中 ,以往對(duì)地下水的處理方式會(huì)造成大量地下水的流失。據(jù)統(tǒng)計(jì) ,某些山嶺隧道排水 ,導(dǎo)致居民、牲畜飲水緊張。特別是當(dāng)巖溶水 CO-3 等含量增高時(shí) ,水的流通將給隧道結(jié)構(gòu)帶來(lái)極大的侵蝕作用 ,影響 隧道的使用壽命。巖溶堆積物因地下水的流動(dòng)而坍塌下沉改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài) ,影響隧道的穩(wěn)定。隧道中地下水的流失 ,使隧道頂部地面塌陷 ,造成隧道結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。因此 ,必須對(duì)這種大涌水量的巖溶水進(jìn)行防治。 國(guó)內(nèi)外已建成大量隧道 ,逐步形成了較成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論與工程實(shí)踐體系 ,但在隧道的防水治理方面認(rèn)識(shí)則相對(duì)落后。在以往鐵路隧道無(wú)論設(shè)計(jì)還是施工 ,對(duì)水的處理多是“ 以排為主 ,排堵結(jié)合 ”, 遇水多以暗溝、管道、涵洞、泄水洞、明渠、滲溝、拱橋或增加輔助導(dǎo)坑等截流排除地下水。但對(duì)地下水采取以排為主的防水原則 ,造成地 面和地下水大量漏失 ,可使隧道地區(qū)大量農(nóng)田干旱 ,地下水漏失 ,造成森林枯死 ,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。因此可以采用以堵為主 ,排堵結(jié)合的原則。 采用以堵為主的防水原則 ,防止地下水在隧道中滲漏和漏失 ,高等級(jí)公路隧道不允許出現(xiàn)滲漏水 ,經(jīng)研究 ,提出了采取以堵為主的防水原則 ,要求采用新技術(shù) ,把地下水堵住。主要技術(shù)措施是在隧道防水地段因地制宜地采用全斷面預(yù)注漿、裂隙注漿、噴射混凝土等 ,盡快將滲水通道堵住。如地質(zhì)預(yù)探含水量較大 ,可能有涌水出現(xiàn)時(shí) ,宜采用全斷面預(yù)注漿的方法 ,將水流封堵在開(kāi)挖面之外 ,即在隧道周邊打孔 ,以高 壓的水泥漿液 (或水泥 水玻璃漿液 )注入巖石裂隙 ,使隧道沿周邊形成一個(gè)密封環(huán) ；若含水量不大 ,開(kāi)挖后在出水點(diǎn)進(jìn)行局部裂隙注漿予以封閉 ；滲漏水不多時(shí) ,初期支護(hù)的噴射混凝土即可防止殘余水浸濕。另外 ,二次襯砌還采取了結(jié)構(gòu)防水措施 ,即在初期支護(hù)與二次襯砌之間敷設(shè)一層無(wú)紡布及全封閉的橡膠防水板 (或塑料防水板 ),接縫處設(shè)置止水帶。采用多層次防水措施能夠防止公路隧道中地下水滲漏。 具體施工時(shí) ,可根據(jù)巖溶水對(duì)隧道的不同影響及具體施工條件 ,采取不同的防治措施。隧道內(nèi)對(duì)巖溶水的處理 ,應(yīng)視隧道所在的地質(zhì)條件 ,巖溶發(fā)育分帶水 的性質(zhì)和流量大小 ,采取大疏 ,小堵 ,疏堵結(jié)合 ,以疏為主和地表地下綜合治理的方法分別處理。 大概具體處理可分兩種情況 : (1)隧道施工并未切斷地下水的主天然通道 :對(duì)于這種情況 ,如果采用排的方法可使地下水流失 ,影響周圍環(huán)境 ,因此 ,可采用全堵的方法。對(duì)于大股流的巖溶水可采用全面注漿封堵法 ,注漿加固范圍應(yīng)為隧道開(kāi)挖輪廓以外 12 倍洞徑 ,注漿段長(zhǎng)應(yīng)取 30m 左右 ,注漿孔孔徑應(yīng)為 90108mm,注漿終止壓力應(yīng)為水壓力的 23 倍 ,漿液擴(kuò)散半徑為 0.52.0m。如隧道周邊存在大面積濕漬或滲漏水現(xiàn)象 ,則應(yīng) 采取徑向注漿進(jìn)行封堵。注漿加固范圍一般為隧道開(kāi)挖輪廓線外 (0.51.0)D, D 為隧道直徑。如巖層的溶隙、軟弱夾層的局部有股狀涌水現(xiàn)象 ,出水比較清澈 ,受大氣降雨影響不大 ,其處理方法有直接封堵法和間接封堵法。對(duì)于涌水壓力 P0.5MPa 的股狀出水點(diǎn) ,如來(lái)水方向可以確定 ,可采用直接封堵法進(jìn)行處理。沿著出水部位和出水方向直接鉆孔 ,孔間距應(yīng)控制在 0.51.0m,鉆孔深度應(yīng)為開(kāi)挖輪廓線外 (0.51.0)D,如孔內(nèi)的出水部位距離孔口較遠(yuǎn) ,可安設(shè)和鉆孔長(zhǎng)度一樣的注漿花管 ；如孔內(nèi)的出水部位距離孔口較近 ,可安設(shè) 2.0m 左右的孔口管。對(duì)于涌水壓力0.5MPaP1.0MPa 的股狀出水點(diǎn) ,或來(lái)水方向不能明確判斷的出水部位 ,可采用間接封堵法進(jìn)行處理。在圍巖表面距離出水部位 0.51.0m 處 ,向出水方向鉆斜孔 ,孔間距控制在 0.510m,鉆孔深度與直接注漿法類似 ,大部分孔應(yīng)穿過(guò)出水巖層 ,將水引出。 (2)當(dāng)隧道施工切斷天然主通道 :對(duì)于這種情況 ,如果采用堵的方法 ,會(huì)對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)安全不利 ,增加施工成本 ,而且影響周圍環(huán)境。因此必須采取引水的方法。如當(dāng)暗河和溶洞有水流時(shí) ,就應(yīng)宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后 ,用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施 ,渲泄水流 (圖 1)或開(kāi)鑿泄水洞 (圖 2),將水排出洞外。當(dāng)水流的位置在隧道上部或高于隧道時(shí) ,應(yīng)在適當(dāng)距離外 ,開(kāi)鑿引水斜洞 (或引水槽 )將水位降低到隧道底部位置以下 ,再行引排 (圖 3)。 圖 1 橋涵渲泄水流圖 2 泄水洞 圖 3 引水槽 2.2 洞穴處理 根據(jù)巖溶洞穴的大小、位置、穩(wěn)定性 ,分別采取相應(yīng)的工程措施。具體處理如下 : (1)隧道拱部的空洞視其穩(wěn)定性、溶洞巖石破碎程度采用噴錨支護(hù)加固 ,加設(shè)護(hù)拱及拱頂回填的辦法處理。 (2)拱以上空溶洞 ,可視溶洞的巖石破碎程度采用噴錨支護(hù)加固 ,或加設(shè)護(hù)拱頂回填的辦法處理。 (3)對(duì)已停止發(fā)育 ,徑跨較小 ,無(wú)水的溶洞 ,可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填情況 ,采用混凝土、漿砌片石回填封閉。 (4)當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長(zhǎng)而較深的溶洞時(shí) ,可加深該側(cè)基礎(chǔ)通過(guò)。 (5)當(dāng)隧道底有較大的溶洞并有流水時(shí) ,可在隧道底部以下砌筑漿砌片石支墻 ,支承隧道結(jié)構(gòu) ,并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水。 (6)當(dāng)隧道邊墻部位遇到較大、較深的溶洞 ,不宜加深邊墻基礎(chǔ)時(shí) ,可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨 過(guò)。 (7)當(dāng)隧道中部及底部遇有較狹窄的溶洞時(shí) ,可加強(qiáng)兩邊墻基礎(chǔ) ,根據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)、架梁通過(guò)。 (8)溶洞上大下小且有部分充填物時(shí) ,可將隧道頂部的充填物清除 ,然后在隧道底部標(biāo)高以下設(shè)置鋼筋混凝土橫梁及縱梁 ,橫梁兩端嵌入巖層。 (9)跨越當(dāng)溶洞較大較深 ,可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的基巖上 ,必要時(shí)用水泥加固。 (10)暗河的處理 : 1)涵、管跨越如隧道底部存在小體積的溶洞空腔或暗河 ,且寬度和深度都較小 ,可在隧道底部設(shè)置暗涵、管跨越 ；如頂部存在溶洞空腔 ,有 水流過(guò) ,則應(yīng)在頂部設(shè)置暗管跨越或?qū)⑺胨淼赖撞靠缭健?2)橋梁跨越如隧道底部存在大體積的溶洞空腔 ,且寬度和高度都較大 ,可采用橋梁跨越。但施做墩、臺(tái)時(shí) ,一定要探明河底的地質(zhì)情況 ,合理選取樁的受力形式 ,確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性。 2.3 填充物 充填物的處理可分以下幾種情況 : (1)如溶洞局部、小部含充填物 ,可先清除充填物 ,再按相應(yīng)的溶洞空穴處理措施處理。 (2)如隧底遇充填物溶洞 ,規(guī)模不大 ,可采用換填局部充填物或設(shè)鋼筋混凝土蓋板通過(guò) ,如規(guī)模較大 ,可采用鉆孔樁基礎(chǔ)以橋式結(jié)構(gòu)跨越。如 隧道底部為松散或軟塑狀的粘土或砂粘土沉積物 ,為了防止列車運(yùn)行過(guò)程中結(jié)構(gòu)產(chǎn)生固結(jié)沉降 ,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)基底的處理 ,隧道底部的處理可采用注漿加固、換填、樁基等方法。 1)基底換填 :如果基底溶洞充填物的厚度小于2.0m(2.0m 以下為基巖或微風(fēng)化地層 ),可以考慮采用換填方法 ,換填材料可以選用漿砌片石、混凝土等。 2)基底注漿加固 :如基底溶洞充填物的厚度為隧道仰拱以下 2.010.0m,可考慮采用注漿加固法。鉆孔應(yīng)深入基巖 3.0m 左右 ,孔間距為1.02.0m,注漿管宜選用無(wú)縫鋼管 ,直徑為 76108mm,注漿材料宜選用普通水 泥或超細(xì)水泥漿 ,注漿壓力不應(yīng)大于 1.0MPa,注漿管上端應(yīng)和仰拱相連 ,以提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。 (3)如工作面為含水的粉細(xì)沙或硬塑的粘土、沙粘土 ,采用滲透注漿、擠密注漿、劈裂注漿都十分困難時(shí) ,可采用置換注漿法 ,即在工作面進(jìn)行注漿工程中 ,在距離注漿孔 2m 左右 ,預(yù)留幾個(gè)排泄孔并安設(shè)孔口管和閥門(mén) ,將泥砂適量排除 ,用漿液充填其留下的空隙 ,起到加固地層的目的。該方法可以降低注漿壓力 ,促進(jìn)漿液的擴(kuò)散。 (4)如整個(gè)隧洞都在充填物內(nèi) ,可采用臺(tái)階法施工 ,超前小管棚或大管棚注漿 ,加強(qiáng)支護(hù)手段 ,及早封閉 仰拱或臨時(shí)仰拱 ,襯砌緊跟 ,加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)的方法通過(guò)。 3 結(jié)論 （ 1）隧道在溶洞地段施工時(shí) ,應(yīng)根據(jù)溶洞分布范圍、類型情況 (大小、有無(wú)水 ,溶洞是否在發(fā)育中 ,以及其充填物 )、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況 (有無(wú)長(zhǎng)期補(bǔ)給來(lái)源、雨季水量有無(wú)增長(zhǎng) )等 ,分別以引、堵、越、繞等措施 ,對(duì)地下水主要采取以堵為主的原則 ,要保證施工、結(jié)構(gòu)和環(huán)境安全。 （ 2）以往采用以排為主的方法 ,會(huì)給周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響 ,因而目前逐漸轉(zhuǎn)為以堵為主的原則。但對(duì)溶洞進(jìn)行封堵時(shí) ,一定應(yīng)認(rèn)真測(cè)定溶洞的水量、水壓 ,正確判定水流方向 ,并對(duì)涌出物進(jìn)行分析 ,以便合理選擇注漿方式、材料、參數(shù)、工藝、設(shè)備。對(duì)于不同大小、不同位置的溶洞要采取不同的措施。 閱讀相關(guān)文檔 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