岩溶隧道大体积涌泥处治与预控技术
熊成字，张强
（中交一公局第司工程有限公司，广西南宁530033）
[摘要】余凯高速渔润1号盛道地质复杂，安全风险高，施工中出现大体积涌泥.针对该隧道涌泥处治从技术措施 上进行分析、总结，局时对岩溶隧道施工预控技术进行探讨，并通过实例论证，取得了良好的效果.
[中图分类号】U457*.2[文戴标识码]A[文章编号】1002-8498（2017）05-0122-04
The Treatment and Pre-control Technology of the Mass Gushing Mud for Karst Tunnel
Xiong Chengyu Zhang Qiang(The Forh Enginering Co. Lad. of CCCC Fint Highy Enginering Co. Lad. Naning Gsangxi 530033 China)
Abstract:Yudong No. I tunnel of Yuqing to Kaili highway has plex geological conditions and highsecurity risk the mass gushing mud needs treatment in construction. This paper analyzed and summarizedthe technical measures of gushing mud treatment of karst tunnel the pre-control technology in karst tunnelconstruction was discussed. The engineering practice shows that it has a good effct.
Key words;tunnels;karst tunnels ;gushing mud treatment; pre-control ;construction
力学参数为：重度r=25kN/m².弹性抗力参数K=鱼洞I号隧道位于贵州省余庆一凯里高速公0.32.内摩擦角=30°，黏聚力c=0.4MPa， 350MPa/m，变形模量E=3.5GPa，泊松比μ=
1工程概况
1.1地理位置
路重安一鱼洞改线段，为分离式隧道，左幅隧道长[BQ】=280（见图2）.施工便道及场地，隧道设置输助施工横洞进行施工（见图1）.
1374m，最大埋深170m；右幅隧道长1379m，最大1.3施工情况
埋深173m.左、右幅隧道平面线形进口、出口均位2015年1月左幅隧道小里程方向ZK69532条件复杂，隧道进、出口端地形陡销为90°峡谷，与主润68m范图及施工模润10m范围被封堵，涌出物 于圆曲线上.隧道纵坡0.85%.该隧通地质、地形掌子面发生突发性涌泥冒顶，涌泥在瞬间造成左洞两端桥台紧密相连，贴壁出洞.隧道进、出口均无为溶润内填充软塑状黏土，局部夹块碎石，含水量高，本次总涌泥量约7800m.涌泥引起隧道地表发生冒顶，地表塌坑上口直径约40m，下口直接约宽30-60m范围地表出现裂缝，裂缝宽5~30cm，場 10m，深15~20m，場坑往小里程方向约78m，横向积（Q）粉质黏土，下伏二叠系下统栖霞组、茅坑地表主要为荒山及水田.该地段隧道埋深118m，口组（Pqm）灰色中厚~厚层状灰岩、二叠系下隧道洞身围岩为白云质灰岩，节理裂隙发育，岩体统梁山组（P 1）煤系地层及泥盆系尧梭组（D3y）白较破碎，镶嵌碎裂结构，原设计为N级围岩，采用
1.2工程地质条件
该隧道地质条件复杂，场区上覆第四系残坡云质灰岩.随道主要不良地质为岩溶、塌陷、瓦斯S-IVb支护.如图3所示.
和采空区.场区地表见多个大小不一的小型溶2处治方案
润、落水洞，地表溶沟、溶槽发育.推荐岩体物理2.1新增辅助施工横洞做逃生、施工通道
隧道坍塌通泥冒顶发生后，在确保安全前提下为尽快恢复隧道施工，不影响隧道施工工期，在隧道洞内新增设辅助施工横润做应急逃生通道.
图1渔洞I号隧道施工示意
Fig. 1 Construction of Yudong No. I tunnel
图2渔润1号疑道左幅题道进口端电性-地质解释Fig. 2The electrical property-geology interpretationat entrance end of left tunnel
图3进口段涌泥平面位置Fig. 3 The gushing mud plan at entrance end
1）新增横通洞1初选在YK69410新增1号横洞对左幅隧道进口形成作业面进行施工，后因地 质原因该横洞取消.
2）利用1号车行通道施工贯通作为逃生通道从右洞进人左洞反向施工左洞进口端，后因特殊地质原因车行横洞迟迟未能贯通，满足不了工期要求.
洞2，作为左、右洞逃生通道，施工左洞，解决了二次 3）新增横洞2在右洞YK69760位置新增横突泥封堵安全逃生.如图4所示.
2.2隧道地表塌坑及裂缝处治
径3~5m，深2~4m，位于农田内；塌坑3直径约 该段隧道地表有4个塌坑，其中塌坑1，2的直5m，塌坑4上口直径约40m，下口直接约10m，深
图4渔润I号隧道施工平面示意Fig.4 Construetion plan of Yudong No. I tunnel
15~20m，其中場坑4往小里程方向约78m，横向宽30-60m范围地表出现裂缝，裂缝宽5~30cm，塌坑地表主要为荒山.
首先对本次坍塌涌泥的塌坑3，4周边设置临时截水天沟，临时截水天沟采用M20水泥砂浆抹面，截水天沟距离場坑边缘≥5.0m，施工时截水天沟两侧填土应夯实，并高于沟顶；对增坑施工期间采用 防水彩条布进行覆盖，防止雨水汇人塌坑内；对地表裂缝采用黏土夯填，然后用M20水泥砂浆封闭，并进行裂缝观测，及时封闭：隧道洞内二次衬砌施工完成后，对地表場坑1，2，3采用土石回填至原地坑较低一侧拉槽开挖排水沟，确保塌坑内不积水. 形，对地表塌坑4采用土石回填高度约10m，并在塌如图5所示.
图5隧道地表竭坑处理
Fig.5 Collapse pit treatment of tunnel surface
2.3主洞岩溶坍場涵泥冒顶处治
土石进行回填，在横洞底部设置竖向型钢拦渣墙， 1）回填隧道废弃施工横洞.采用洞渣及袋装防止施工过程中溶洞填充物向横洞内涌出堵塞右洞及施工横洞.
未贯通前，仅从ZK69580施工横洞往大桩号清除 2）部分清除涌泥，回填反压.在2号新增横洞ZK69580-ZK69600段涌泥，并对坍塌体采用袋装土石回填反压，保证塌体稳定，如图6所示.
图6场体清除反压
a d
3）施作第1循环管棚.新增2号横洞与左、右扩挖管棚工作室及导向墙，洞内跟管钻进施工打设 洞贯通后，清除左洞涌泥坍場体至ZK69550附近第1循环$108x6大管棚穿过坍場涌泥塌口段，第1循环管棚长38m（ZK69552-ZK69514段），环向间距40cm，管棚施工完毕后，充分注浆固结开挖0.8:1-1.5：1，注浆终压2MPa，注浆速度30~ 轮廓线周边岩土体.注浆采用单液水泥浆W：C=60L/min，凝结时间10~15h，速凝剂加人3%~6%.如图7a所示.
4）环形开挖预留核心土，施作第2循环管棚.环形开挖至ZK69519断面时，施工第2循环 $108x6大管棚穿过場涌泥場口段，第2循环管棚长38m（ZK69519-ZK69491段），环向间距40cm，第2循环管棚与第1循环管棚搭接长度5m，伸人ZK69485断面前端4m，管棚施工完毕后，充分注浆固结开挖轮廊线周边岩土体.如图7b所示.
5）ZK69540-ZK69520段采用S-V：衬砌，设置$108×6大管棚超前支护，采用环形开挖预留核心土法施工，设置临时仰拱，初期支护采用122b20cm×20cm），拱部采用Φ42x4斜向注浆钢花管 型钢拱架（间距50cm），挂46.5双层钢筋网（间距（L=4.5m，间距50cm×80cm，外插角45°~50°），边增及仰拱地部黏土填充部位采用3.5m长$42×4环向注浆钢花管，二次衬砌采用70cm厚C25钢筋混凝土.
08-6大 第1.2循环管棚搭接长度500cm
Fig. 7 Design of pipe roof studio in tunnel 图7洞内管棚工作室布置设计
6）ZK69520-ZK69485段采用SV：衬砌，设置108x6大管棚超前支护，采用环形开挖预留核心土法施工，初期支护采用I20b型钢拱架（间距50cm）.挂$6.5双层钢筋网（间距20cm×20cm），拱部采用42×4斜向注浆钢花管（L=4.5m，间距 50cm×80cm，外插角45°~50°），边墙及仰拱地部黏土填充部位采用3.5m长442×4环向注浆钢花管，二次衬砌采用55cm厚C25钢筋混凝土.
道排水系统加强，环向排水盲沟按3m/道，横向导水 7)对ZK69550-ZK69485岩溶发育段落隧管按12.5m/道进行加密，对隧道边墙脚每12.5m设置50PE单壁无孔波纹管泄水孔直接引排至中央排水沟，泄水孔伸入围岩2m，伸人围岩段打孔，与横向导水管间隔布置.
8）施工开挖采用环形开挖预留核心土法，并设置临时仰拱，环形开挖预留核心土法施工如图8所示.
图8环形开挖预留核心土法施工示意Fig. 8 Construction by ring cutting method with core soil saved
施工顺序为：从拱顶往两侧逐步环形开挖上断
万方数据
3岩溶隧道施工预控技术
3.1采用长、短结合法预报
3.2加强超前地质钻探
3.3实施循环加深炮孔
万方数据
土Ⅱ→施工临时仰拱②→跳槽开挖下断面Ⅲ→施 面1一施作上断面初期支护①→开挖上断面核心作下断面初期支护③→跳槽开挖下断面IV→施作下断面初期支护④→整副浇筑施作仰拱→仰拱回填一整体浇筑二衬②.
通过以上措施的实施，渔洞1号隧道安全顺利通过了本段岩溶涌泥段，初支施工过程中未出现变形、开裂现象.监控量测数据显示，隧道趋于稳定.
采用TSP隧道地震探测仅等设备进行远距离较宏观长距离预报，一般地段润身每100~150m施作1次，地质复杂地段视情况加密进行.当推测隧道可能存在富水地段等其他不良地质时，如向斜、断层破碎带富水地段等，一般提前20~30m采取 TEM（瞬变电磁仪法）补充.采用地质雷达法（GPR）进行短距离预报，一般地段洞身每20m施作1次，全隧道进行.
当通过超前地质预报系统探测发现隧道地质异常，推测存在岩溶、富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯等有害气体发育区，隧道施工中可能发生涌水、突泥或瓦斯突出等地段以及其他重大物探异常区，必须采用超前探孔对预报成果加 以核查与确认.超前探孔数量和长度根据情况在开挖面布置1~5个钻孔进行探测：①在较弱富水地段、断层破碎带及断层前后50m范围，小型岩溶发伏溶洞或发育中大型岩溶管道地段采用3孔：③在 育段采用单孔：②在向斜及初步判断前方有大型隐判断隧道前方拱顶、底板存均在大型隐伏溶润或大规模采空区地段，采用5孔或更多，并在隧道拱顶及底板布置斜向探孔探测岩溶或采空区与隧道开挖轮廓的距离.钻孔直径≥76mm，满足钻探取芯、取 样和孔内测试等要求；④超前探孔应从推测不良地质界线前方5m开始进行钻孔，每循环钻孔深度30~50m，连续钻探每循环孔深应能满足前后两循环钻孔重叠长度≥5m，最后一循环钻孔应深人不良地质界线以外5m，如图9所示.
加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖炮孔钻进施工中，每开挖循环进行.加深炮孔深度比一般爆破炮孔孔深3m以上或比循环进尺 洞深3m以上，每循环炮孔钻进结束后及时将钻孔信息给专业技术人员，若钻孔过程中发现异常情况不得装药爆破，及时将信息给相关单位，再次采用补充预报和超前地质钻孔确认，确定处治
图9超前钻孔纵向施工示意
Fig. 9 Longitudinal construction by advancing hole
方案和施工方法后方可进行开挖施工.
3.4地质调查和素描
根据隧道具体工程地质及水文地质情况，每循环开挖爆破前后对隧道围岩进行地质素描，描述围岩岩性、坚硬程度、风化程度、产状、节理裂愿发育情况、渗水情况等，并结合超前地质预报等对隧道 地质进行预报，由专业工程地质技术人员进行，若判断隧道围岩有异常情况或与原设计不符，应及时将信息相关单位，再次采用补充预报和超前地质钻孔确认，确定处治方案和施工方法后方可进行开挖施工.
3.5实施效果
通过采取以上综合预报技术，提前预知后续施工中有突泥危险大小不等的5个溶洞，并及时采取措施跟进，有效控制了涌泥突出，保证了施工安全.
以上预报技术的加强，渔洞1号隧道后期进展顺利，虽过程中出现过大小不等的充填性岩溶，施工中都提前预知，过程处理可控，确保了隧道按期通车.
4结语
断其大小，如何防止施工中的二次突泥确保安全， 对大体积岩溶突泥隧道，因前方充填物无法判采取大管棚结合系统小导管注浆超前支护技术是较有效的措施.
参考文献：
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