岩溶地质隧道施工技术方法注浆加固 拱式跨越

PAGEPAGE17岩溶地质隧道施工技术根据设计，本标段XX隧道有岩溶地质问题，施工中将进一步做好地质预报，进一步从微观查明水文、地质岩溶位置、形态及分布等，预测出可能出现新的更复杂的水文、地质问题，拟定出详细施工方案及施工技术对策，并报经业主、设计、监理、批复后实施。一、总体技术对策岩溶隧道技术对策见图9-1-1。二、预测预报（一）定性预测方法及步骤采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。其具体方法及步骤如下：第一步：收集区域地形、地质、水文地质资料以及铁路地质资料，通过这些资料分析区域岩溶地貌特征。第二步：对隧道所处地区的地表岩溶地貌，区域内出露的溶洞、暗河以及隧道施工已揭露的溶洞的形态、规模、位置的调查，以及隧道的地质构造和岩性的调查，研究分析隧道所在地区的岩溶地貌规律，尤其是层状水平溶洞的发育规律，包括水平溶洞的层数，层的高程，各层溶洞的规模等。第三步：预测溶洞形态．将隧道高程与区域内水平溶洞高程对比来确定隧道在地质历史时期曾经处的地下水动力带，据此预测隧道可能遇到溶洞的形态，及水平溶洞或竖直溶洞。第四步：预测溶洞规模，根据本区域出露的同层水平溶洞的规模、隧道已揭露的溶洞规模和隧道各段的岩性、地质构造以及岩溶地貌发育的情况，推测隧道可能遇到的溶洞的规模。第五步：预测溶洞的位置，根据隧道各段的岩性、地质构造以及地表岩溶发育的情况，推测隧道发育溶洞的位置或段落。第六步：根据区域内暗河的纵剖面的形态以及地表暗河出入口的高程推算暗河在与隧道交叉处的高程，预测隧道是否遇到暗河以及暗河对隧道是否构成危害。（二）地表钻孔探测地表钻孔探测是溶洞地质隧道勘测和设计阶段常用的一种方法．探测的主要内容是溶洞的位置、溶洞形状，规模、岩溶及地下水发育情况、填充物成份及填充物状况等。（三）利用导坑超前预报利用辅助导坑或正洞超前导坑为后步施工探明地质情况，以便采取正确的施工措施。其作法是在导坑开挖爆破后，从导坑开挖面外露的各种地质现象，包括岩性、岩层、岩溶裂隙的产状要素描绘在地质编录图上．通过编录工作，进一步揭示了隧道岩溶地段的地质详细构造。（四）洞内超前钻孔预探预报在辅助导坑和正洞导坑开挖面布置超前钻孔，对前方短距离的地质进行预探，弥补了地面钻孔对规模较小裂隙岩溶位置、形态探查的不足，特别是对张性断裂或张性裂隙发育的陡倾角和近于直立的岩溶预探更为必要。即在导坑开挖面四个周边角上和中心处设5个梅花形布孔。钻孔方向呈放射状延伸到隧道周边外，孔深在35m以内，如探明前方无大溶洞时，一次掘进30m，掌子面预留5m岩盘，继续超前钻孔：若遇溶洞，可采取注浆、超前支护等堵水加固，如岩层较完整或岩溶不发育地段，则采取钎探，孔深大于2.5m。厕（五）隧底岩乓溶预探预报勾隧底岩溶是线往路运营安全的浴重大隐患，施草工中必须查明芝并予以整治．壁隧底岩溶可采泉用常规的隧底够钻探或较先进世的地温探查、燥电法勘探、地校质雷达、瑞雷已波勘探。愤隧底探预测是差根据事先测绘蒸的地质资料布彼孔，对岩溶较挖发育和发育地慌段进行钻探。释通过隧底大量偷探、物探、岩速溶调查等综合刻手段取得的资糖料分析，查明扁隧底岩溶，以急便采取相应的掘加固措施。事除了上述几种泥预探预报方法傍外，在隧道施席工期间还须加疯强对地表河床写、断裂薄弱地直带、已塌陷坑肃及洞内施地质亚等观测，定期越提出地质预报从和决策建议，酬为制定岩溶整义治方案提供依盯据。肢三、亦对隧道岩溶段度地下水的处理娃（一）处理原浮则果对隧道岩溶段狸地下水的处理吧原则是宜疏不像宜堵．为防岩浅溶水的突水涌伴泥，施工中采潮取超前孔探测伸，解XX祝隧道斜井权施工，预备足巡够的抽水设备赶，胆XX柜隧道进口疼设有平行导坑嫌利用平行导坑壤排水，其他顺世坡施工隧道作涂业面设置两侧岗排水沟进行施树工排水，确保牺施工安全。征复杂情况下应庄采取截、堵、真排、综合治水奇的措施，堵水木时，只能改变河水流方向。害（二）暗沟排附水昼隧道穿过无填叮充的空溶洞，疮如狂图逃9-1-奉2津所示顶部常有装水流下，沿溶另洞水流通道由拜消水洞自排出蒙。为不致因修风建隧道后阻塞晶水流道路，在呢隧底修建石砌燥暗沟使溶洞水的通过暗沟仍沿慕原有通路由消劲水洞自行排出领。允图9-1-2暗沟排水示意图图9-1-2暗沟排水示意图澡（三）涵洞、模泄水洞排水钻当溶洞自行排肠水通道不畅，将地下水又很发留育，不足以排禽除溶洞涌水时骂；为不使溶洞脉地下水危及隧缓道安全，在溶牙洞底设置涵洞作和泄水洞系统猎排水．为引水怪汇排，对岩层欲进行了钻孔引脆水，隧道边墙隔及泄水洞相应穴地段预留泄水辨孔洞，以利引张水，集中汇泄趁水洞排除。味（四）渗沟、背铺砌排水目为保障水流畅渐通，隧底溶洞谜水流通道采用诊渗沟排水，明害洞顶铺砌排水驳，将水引入溶慨洞另一侧，由银溶洞自行排走输，参见炸图祖9-1-绵3犬。图9-1-3渗沟、铺砌排水示意图图9-1-3渗沟、铺砌排水示意图精（五）注浆堵万水，并加固围靠岩1、施工原则稀在岩溶地区铁才路隧道建设中离曾遇到大量岩教溶突水涌泥现渣象，并诱发地区表塌陷和水源雕枯竭。给施工忆和生产生活带劳来许多危协害准,本对环境带来不痒利影响时，应劣采取注浆堵水龟。汉注浆堵水是一言项由软弱地层僻预加固技术发节展而来的防治汉涌水灾害新技催术，在松散软榴弱结构围岩、膨裂隙围岩隧道壶防水方面取得绍了显著效果。觉在岩溶地区铁盖路隧道水害处拿理中，亦可采按用了注浆堵水凳这一新技术。钞封堵岩溶水、浸固结岩溶流泥展，洞内注浆优舌于地表注浆，锡预注浆优于地窗表注浆。因岩眉溶相互串通，怎与地表直接沟洞通，地表注浆煤往往造成浆液您突破表土，漫废铺地面，浪费暗极大；后注浆芝是在岩溶已被呆施工开挖揭露票，特别是当发集生涌水突泥之施后所耗费注浆驾量极大。2、注浆技术浇注浆堵水加固关围岩的施工方傍法一般分洞内行和地表。洞内梢包括断裂岩溶鬼富水带施工注牵浆和岩溶软塑坟状充填淤泥高胡压劈裂注浆，诊地表一般为深等孔充填注浆。盟a葱、余断裂岩溶富水允带施工注浆婶浆液扩散半径翠：据堵水加固碌范围确定，遇纷大裂隙时适当鸭调整。山注浆压力：按裤以下公式初算嫁得出所需的压欠力值，然后按甘照注浆时的实掀际情况调整。面贵P学=(0.0绍2麻～冈0.05)H灰K(五M缩Pa)认式中箭H费受注点处至静孙水位的水柱高些度张(m默)锐；泛K赶修正系数，一旱般继取铜K=1返.愤2忙～批2.0犯注浆量计荒算椅:匹Q=谅π垒R柏2往H诵n邮β渠(赔m煌3猪)川式中航R--打浆液扩散半青径暂(益m)淡n--哀岩溶裂隙率偷H--愤注浆段长么度衔(远m)姑β绘-假-陪浆液在裂隙内度的有效充填系野数，垫取残0.数3斩～杜0.清9万。维注浆材料及配岛合比：注浆材膏料常用水泥、键水玻璃双液浆疼，配合比根据新现场试验选定赚．债注浆方式：采积用前进式多次郊钻注法，即逐胃段反复加深钻安孔注浆，直至仙设计长度。傅注浆结束标准脂：一个区段由平多孔组成，结着束标准不以单辈孔控制，而以披设计的区段控礼制。当最后一躬个孔的一次注另浆压力达到设阶计值，并且该叙区段注浆总量轿接近设计量时对，即可结束注机浆。单孔注浆饱，以注浆压力口的终值控制，抹当注浆压力达页到设计的最终拍压力时，立即幸递减泵量，能第保持设计最终版压力时，即结羡束注浆。以止波水为目的的注馆浆，注浆后的叮涌水量减少到基20m3/缴h煮时，结束注浆给。应b章、岩溶软塑状渡充填淤泥高压彻劈裂注浆加固盘劈裂注浆起始娱压力值的确定殿：晒P帆0翼≥逐2rH+S普t逮式蝴中践P给0纺—庄钻孔内施加的陡流体压力劝r--票覆盖岩土容重让H--赔孔段处覆盖土咏高度板S翻t宏--呢岩土抗拉强度跳，一般破碎围吗岩及软塑粘泥昨为视0搞因此，只要施校加稍大于两倍适于上覆盖岩土茧重的压力，就柔可使软塑粘泥妇劈裂．改劈裂注浆最终战压力值的确定絮：按照岩溶软送塑状充填泥在艰隧道洞身部位禁产生的地压力脂值屯的殿3祸.豪5押倍确定。地压棋力值采用常用鹰的经验公趁式晶P=13H(垫KP洋a鸭)昆计算罢，差H尿为隧道注浆部恳位的埋深（直m治）。鹰注浆量估算：盲按确定的注浆筒加固范围进行嚷估算。维不届祖Q=V·n·翠a·(篮1+艇β脖)寇式中奸Q惰注浆量；顿v目——睁—赛注浆固结范围街的体积黑n邻——卫—坏固结土体内的君孔隙率缴a蹲——踪—要固结土体的膨祝胀量：钳β护湖-鲁浆液充填系数锋；穿注浆材料、配妈合比和胶凝时突间选择：权注浆材料以水喊泥、水玻璃为惑主，适当掺入寸一些化学外加盟剂（速凝剂、趋缓凝剂）。配禽合比根据胶凝看时间现场试验币选定。胶凝时蛾间，根据注浆渣情况调节，一扔般控制翻在福3煤mi豆n乌～辈5镜min偷内。烈注浆方式；采笑用封闭分段前馒进式注浆。每红次钻注长度债按统5聪m叉～咏lO衣m宅依次递增。倾注浆结束和质运量检查标准：蚁注浆压力达到税设计终压值时购，稳寺定邀20min足～铺30mi宁n霜，即可结束注废浆。连注浆质量检查荣，采取在每个书注浆工作面辅钻辛2陶～汇3援个检查孔，取透岩芯实验，拱恼部达贤0.2Mp丙a淡～番0.25MP孝a镇，隧底认达霞0.1种M醋P旦a翁时为合格。宰愧c他、地表深孔充孟填注浆加固堵调漏剩随世注浆压力：祝砍裁工作压底力融P吊=狸(1.节2耀～赛l.5)H痕r雀／往10(款M桑Pa)扇富阿式中劣H瓦--牲-挤受注点至静水反位的水柱高度肥木r惭水的比重愧默劲注浆终压力世:P=夕(研2腰～店3)吃Hr郑／前10(MPa泽)唤注浆量：每一礼个注浆孔注入港量采用下式计锦算内Q肌=备λ公π罪R纤2战H认n们β姥／涛m炼λ——态—桑浆液损失系数脏，一般务取慌1.逃5秘：窑R--咳-谈浆液扩散半径览：缺H节-歼-享—绪注浆段高，即旗充填加固层厚号度；悔n出-宅—辆岩熔空洞率，内根据涌泥坍方羽，地表陷坑情牺况进行考虑；鼓β——扭—屠浆液在岩溶裂贤隙、空洞内的烦有效充填系数进，一般取弊0额.8疼m阿——洲—伤浆液结石率，奋一般取麦0村.逃8缎。喂注浆材料、配全合比及凝胶时竭间：融注浆材料主要糟采用水泥、水烘玻璃双液浆，锁参入适量外加耽剂。配合比根湾据凝胶时间现骆场试验选定。棵胶凝时间一般磨为资3min剩～累5mi托n乞。夫注浆方式：采趋用分段式注浆废，将需要注入滤充填加固层内布的浆液分次钻挥注。为防止注彩浆孔孔壁坍塌屯和浆液注入时份在地层中上串钉流失，在注浆叹层顶面以上每芦个钻孔用钢套烂管护壁，采取脱注浆孔孔口封规闭止浆，当洞释内出现串浆时拐，主要采取逐孤渐加大双液浆略玻璃波美度。递注浆结束标准纷及质量检查：产在正常情况下熄，注浆压力由钩小逐渐增大，析注浆量由大到帐小，当注浆压缺力达设计终压烘时，稳南定贝20min朝～免30mi挎n倾即可结束注浆集。遇到大裂隙戴时，压力上不尼去，进浆量很故大的情况下，侄经过浆液浓度均的变换，仍达校不到终压与注辅浆量的标准时肚，采取间歇注叉浆办法，待养容护餐2佩4千小时后复注，放以控制设计的技注浆量和达到絮设计终压。址注浆质量通过禁钻孔并取岩芯拆，观察浆液充验填裂隙的饱满航程度，调节注气浆参数。筒四、小型溶洞蜻的处理措施姥对地下水不发堡育的小溶洞，运采用浆砌片石雷或干砌片石回祸填处理，必要嫩时压浆填充。策（一）浆砌封壶闭，回填压实宪对隧道侧墙通黎过溶洞，经调容查及雨季中考代验证明溶洞水史对隧道无影响各时，施工中采症用回填封闭处老理。隧道底部刻用片石混凝土寇回填，靠边墙蛋1m税范围内用浆砌鉴片石回填，其长余回填弃碴，桂空隙吹砂填满帆，压注水泥砂恶浆胶结，参见榴图僻9-1-蹲4虏。图9-1-4封闭（回填）处理图图9-1-4封闭（回填）处理图图9-1-5护拱防护处理图才（二双）煤烈隧道回填，上匀部护拱防护图9-1-5护拱防护处理图券当某隧道穿过局垂直发育之溶龟洞，无充填物倾、干燥、溶洞解高大，洞壁有脸溶实裂隙，但共已停止发育。械处理措施：在母隧底以下部分街用块石、碎石怪回填密实，距伞隧相底欠1荒m疾厚度用浆砌片仅石回填，拱顶腰浆砌片石护拱晓厚乡1叛m雨，其上回填一溜定厚度于砌片遇石，以防溶洞本有落石掉块时滚，起到缓冲作抛用，参见赶图炉9-1-接5桑。摆（三）换填片巧石，加强衬砌晕在处理规模较柳小，沿裂隙发刚育的槽状溶洞土时，溶洞有充团填物。其处理宜措施为：拱部井及边墙部位上舟的溶洞在衬砌柿外缘蜜设鸭1叛.0荣m亿厚浆砌片石，种对隧道底部溶拴洞崇(栽如无充填物用鹊洞碴回配填触)城，向溶洞方向窃扩晓挖谨l歌.搂5怎m玉，回填浆砌片烟石，其上再补作抖50c啊m掩厚混凝土，混摊凝土内套设迟P4席3煤钢轨显。耽税（四）隧底底拜板梁处理勤对隧道底部为稳充填或有不需其其它措施处理债的小型空洞可燥采用底板梁加僵强衬砌通过。拿如图幕9-1-6雀所示，将隧道牧铺底或仰拱设辆计为平板型，刑在底板及边墙两下部加设钢筋玉，灌注钢筋混爪凝土，共同形腊成钢筋混凝土虑梁。苍五、规模较大絮溶洞的处理措鸟施煤（一安）果躬归支顶加固某支顶加固，通滨常采用的措施揪有，支承墙、畅柱、拱以及嵌临补等。寒1兄、支承墙加固启处理措施：清旧除填充物，用傍浆砌片石墙支喝顶加固溶洞项互板；底部水流级通路处设置涵温洞，排泄溶洞电水；隧道边墙漠留检查孔道，乓加防护铁路宿链腹私或栅栏等防护舍设施，以保安祥全，参见液图伶9-1-葡7炒。图9-1-6底板梁处理图图9-1-6底板梁处理图图9-1-7支承墙加固图图9-1-7支承墙加固图谎2忠、支承柱加固针处理措施轻:裹根据溶洞形态绸的不同，采用趋支承柱，嵌外行加固溶洞项板携，回填空隙并战压浆加固溶洞赠基底，如图痒9-1-8低。蝶支承柱采用圬裙工支承柱间隔贵加强顶板，以体减少顶板悬空株跨度，柱的间味距根据顶板厚坏度和节理、溶骄缝发育情况，厦考虑稳定及受揉力条件确定。菠对空洞采取混易凝土基础的浆角砌片石柱子以欲支顶加固后，嗽进行隧道正常畏施工。图9-1-8支承柱加固图图9-1-8支承柱加固图霉3盈、拱桥支顶加毒固芝对于因溶洞填矩充松散，不宜址采用墙、柱支筑顶，回填加固亩不牢靠，采用汽注浆施工工程介费用高，可采至用钢筋混凝土叫拱支项加固，脚如图丢9-1-9腔所示。羞4菌、挖孔桩支顶释加固吩处理措施：对筐大深度的溶洞厨，采取挖孔桩景，桩底面嵌入亭基岩内，桩顶傍钢筋伸入钢筋御混凝土底板内杨，与底板联成垫一体，如舒图瓶9-1-1今0纯所示。顺（二）跨越通导过溶洞措施肾如溶洞较大，住堵塞或加固施挤工困难，不经妨济：或溶洞虽甘小，但有水流舟，又不宜堵塞诞；还有的溶洞雀深浚或充填物公极松软，不易鸟建造基础。在畜这种情况下，磨根据具体条件巡，采用从结构若上跨越溶洞措冒施。图9-1-9拱桥支顶加固图图9-1-9拱桥支顶加固图图9-1-10挖孔桩支顶加固图图9-1-10挖孔桩支顶加固图浴1粪、简支梁跨越下隧道衬砌采用偶拉杆拱、边墙民梁结构。底部借采用简支梁跨仓越通过。参见纸图膛9-1-1叶1苏。图9-1-11简支梁跨越示意图图9-1-11简支梁跨越示意图沈2违、栈桥跨越松却处理措施：采奋用钢筋混凝土伯板梁作底板，袄承托边墙。托乏梁分别支承于属支墩和悬臂横蜻梁上。悬臂横延梁采用锚杆锚断固于基岩内。现施工简便，效号果良好。参见见图李9-1-12果。3、拱桥跨越潮处理措施：采自用拱桥跨越溶怒洞并承托道床侦及墙拱衬砌。膜岩溶水通过拱的桥引入泄水洞浮排出。恶4在、边墙拱跨越绿处理措施：采唐用拱脚下边墙但部位设混凝土甩拱跨越．拱内犁为防堆积物内降挤，另设挡墙汗支挡。如图杆9-1-13众所示。图9-1-12栈桥跨越示意图图9-1-12栈桥跨越示意图图9-1-13边墙拱跨越示意图意图9-1-13边墙拱跨越示意图意未5性、整体衬砌浮割放，支托跨越三版血处理措施：采序用封闭式衬砌谣整体浮放。溶仔洞堆积物块之暑间虽有空隙，澡但块石相互咬个接较紧，底层点暗河深，通道鸣较小，溶洞断寄面下部收缩，啊有利于堆积体抛的稳定．本段前采用封闭式钢桨筋混凝土整体净衬砌直接置于拘堆积体以上融(切称为浮里放眼)奇．考虑浮放可得能不均匀下沉任，除堆积体孔遮洞用混凝土填隶充，并压注水椅泥砂浆加固基泊底外；衬砌采校用钢筋混凝土就结构，适当加挤大衬砌净武空臣(摄根据堆积体情雷况，净空加高浩50抖m拍～介lOO森m胶，加辈宽鹿40cm)僵．分节整体灌腊注，节间预留糊沉降缝。允许眼在不致破坏的洋条件下可以有羊少量下沉和歪剩斜。这种措施缠必须确认隧底讽的堆积体稳固闻可靠，具有相臣当的承载能力块，不致发生较比大范围陷落，瘦以保证安全。婆六、岩溶隧道进的施工把（一）岩溶隧叮道支护垃在裂缝发育的李岩溶地段或大告型充填式溶洞滤隧道施工中，伶除采用预注浆石堵水加固外，惧还可采用管棚胀、小导管注浆叨、超前锚杆、兔钢架支撑、挂旱钢筋网、喷射宰混凝土强支护日措闲施密联。圈（二）岩溶地截段开挖锤岩溶地段开挖息分岩溶裂隙和处溶洞充填物的辩开挖，其围岩却条件应为软弱然破碎，开挖方县法应与软弱围苗岩隧道开挖相衣似。开挖遵挠循拔“窜预加固、短进脆尺、弱爆破、幅强支护、勤测净量、衬砌紧台跟殃”梢的原则。撒单线铁路隧道港一般采用正台停阶法开挖方法杜，软弱围岩在徒开挖上半断面采时，预留核心薯上，环形开挖狱，开挖后应及嫩时支护灯。呆流双线或多线铁醋路隧道断面形质状特点为宽度议大采用笑CD文法贷、仗CR月D敲法、双侧壁导厅坑法。逢开挖爆破时，喝严格控制药量弃，采用微振动缎控制厚破技术舞措施，降低对劣充填物的干扰逮，并施作临时扶钢架、临时仰喝拱等支护设施奋，及时封闭成迅环