隨著(zhù)人類(lèi)生活節奏的加快,人們對快速、舒適出行的要求相應地也越來(lái)越高,因此交通建設如火如荼的開(kāi)展開(kāi)來(lái)。但是在隧道建設過(guò)程中經(jīng)過(guò)巖溶等不良地質(zhì)區域時(shí),因為自然條件的束縛這種施工現狀也是無(wú)法回避的。由于巖溶區地質(zhì)情況錯綜復雜,不同的巖溶地質(zhì),其處治方法也需要對癥下藥,一旦處理方法出現失誤,將直接影響到隧道工程的施工質(zhì)量及施工安全及,輕則造成施工工程的經(jīng)濟損失,重則在隧道施工及運營(yíng)過(guò)程中因其潛在的風(fēng)險未得到有效解決而造成重大的人員傷亡。故巖溶地區溶洞處理問(wèn)題一直以來(lái)都是工程界的難題。這也激勵著(zhù)從事工程建設的人們對這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行堅持不懈的研究。
在此,我不得不先對溶洞這一地理現象進(jìn)行一下解釋。溶洞,也稱(chēng)巖溶洞穴,是因在石灰巖地區溶性巖層長(cháng)期受地表水和地下水的溶蝕作用而形成的地下溶石。按照巖層分布的狀況,巖溶的形成一般可分為以下五種。
。1)在石灰巖地質(zhì)區,沿著(zhù)石灰巖層內的節理面或者滲裂面的地表水經(jīng)過(guò)長(cháng)期與之發(fā)生化學(xué)反應在表層形成溶溝,或者稱(chēng)融槽,這樣一來(lái),原先層層分布的巖層便被溶溝分離開(kāi)來(lái)形成柱狀的石柱或石筍。
。2)同理,經(jīng)過(guò)上述所講的化學(xué)反應,地表水沿石灰巖滲裂裂縫向下滲流發(fā)生溶蝕作用,在巖層超過(guò)100m深處便會(huì )形成落水洞。
。3)緊接著(zhù),在更深層的巖層下,從落水洞下落的地下水到達石灰巖巖層的含水層后發(fā)生橫向流動(dòng),又會(huì )形成溶洞。
。4)筆者因為從事隧道開(kāi)發(fā)工作而知,溶洞也會(huì )隨地下洞穴的形成在巖層地表發(fā)生塌陷,如果塌陷的深度大面積小,這樣的溶洞現象稱(chēng)坍陷漏斗,而深度小面積大則稱(chēng)陷塘。
。5)當地下水的溶蝕與巖層的塌陷作用長(cháng)期相結合的作用,就會(huì )形成坡立谷和天生橋。
上述所列的為一般性溶洞類(lèi)型,由于地質(zhì)狀況的不穩定以及各種人為的非人為因素的變化與影響,溶洞現象也是處于一種不斷變化的狀態(tài)之中的。出現一系列溶洞、暗河、落水洞、漏斗及巖溶洼地等巖溶現象。巖溶地質(zhì)因為其地下河發(fā)育規模大、水量大,巖溶對隧道施工的影響主要表現為結構物部分及全部懸空,大大降低隧道使用的可靠度與利用率;在這里尤為危害解難處理的是季節性的巖溶洞穴涌水,給隧道施工和體系帶來(lái)不安全和不穩定因素,在隧道施工遇到溶洞地質(zhì)時(shí)極易產(chǎn)生突水、突泥等地質(zhì)災害。同時(shí),也正是因為巖層經(jīng)常處于巖溶環(huán)境下,巖石結構遭到腐蝕,發(fā)生坍陷。巖溶塌陷是石灰巖區覆蓋型可溶巖內普遍發(fā)育的一種危害極大的巖溶現象,發(fā)生于地下水——覆蓋土體——可溶巖這三者三相平衡體中動(dòng)力條件急劇變化的狀態(tài)下而發(fā)生的。因此,在隧道路基工程規劃之初,應通過(guò)實(shí)地勘查,物探等手段查明路基下的溶洞、溶隙等不良地質(zhì)現象的發(fā)育程度及分布情況。.從而盡量避開(kāi)溶洞強烈發(fā)育地段。保證隧道施工正常進(jìn)行。
下面,筆者從個(gè)人實(shí)踐經(jīng)驗出發(fā),介紹一些隧道施工隊溶洞處理的有效技術(shù)及方法。
首先,普遍而科學(xué)的溶洞處理順序為:封閉溶洞危險地帶掌子面→對危險地帶的巖層施作套拱→在危險巖層帶施作超前大管棚→對坍塌嚴重地帶采取根除措施挖除坍塌體→對輕度坍塌區實(shí)行洞身開(kāi)挖、支護的保護措施→邊墻及基底鞏固處理→對坍塌溶腔進(jìn)行回填處理。這樣的一整套因地制宜的防護和鞏固措施,在實(shí)踐的證明下,是行之有效的。
具體而言,對基礎下有溶溝、溶槽、漏斗等溶洞現象時(shí),首先在建(構)基礎施工時(shí),應挖去其中的充填物,回填碎石或毛石混凝土;若出現溶層頂板不穩定時(shí),可炸開(kāi)頂板,挖除充填物,回填碎石的方法;對基礎下的溶洞埋藏較深的情況,可通過(guò)鉆孔向溶洞內灌注水泥砂漿、混凝土、瀝清等填充物,以堵填溶洞。這些措施的目的都在于首先要保留并加固坍塌體,防止坍方擴大,然后施做套拱和超前大管棚,保證正洞開(kāi)挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌體,進(jìn)入隧道正常開(kāi)挖、支護工序,并對隧道基底進(jìn)行注漿加固處理,增強隧底承載力;溶洞段通過(guò)后,進(jìn)行拱部坍腔回填處理。
在進(jìn)行隧道溶洞處理時(shí),不能以眼前的目的為唯一解決問(wèn)題的動(dòng)力,應當從隧道建設的使用質(zhì)量的長(cháng)遠意義來(lái)看,這里,必須遵循一定的處理原則:
1、安全性。這一原則是工程施工的最基本的要求,確保施工安全與運營(yíng)安全,這一點(diǎn)是保證施工正常有序進(jìn)行的最根本保證。
2、靈活性好。根據石灰巖地質(zhì)的不同斷面形狀和尺寸,因地制宜地選擇施工方案,而不只是局限于某一種固定的模式,狹隘的進(jìn)行施工設計和運行。一旦一種方案不能實(shí)時(shí)或實(shí)時(shí)效果差時(shí),能較好地轉換為替代方案。同時(shí),這種靈活性還要求隧道施工各部門(mén)的通力合作與溝通,只有這兩反方面結合起來(lái),方可達到隧道施工過(guò)程中的靈活有效。
3、合理性與科學(xué)性。合理性,首先必須符合相關(guān)隧道施工的法律法規的規定,嚴格按照法規的基本眼球進(jìn)行施工與建設?茖W(xué)性則是指對溶洞處理的設計方案要是可行的,是可操作的,處理方案要建立在目前的溶洞處理技術(shù)的水平之內,要充分考慮現場(chǎng)機械裝備狀況和操作人員的技能水平,來(lái)可能降低施工難度。例如圍巖累計變形量不大于10cm。
4、具有可連續性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同,能順利地進(jìn)行施工工藝、工序的轉換。更為重要的一點(diǎn)是,隧道建設是一項長(cháng)遠的工程,必須著(zhù)眼于它的使用質(zhì)量及周期,要從可持續的角度出發(fā),充分考慮溶洞的潛在危險進(jìn)行具體的施工處理。保證隧道運行的最長(cháng)周期。
5、經(jīng)濟性強。即在保證施工安全和工程質(zhì)量以及可持續并不破壞環(huán)境的前提下減少溶洞處理的成本。
上述原則是為了達到隧道工程中溶洞處理效果好、施工進(jìn)度快、可持續程度高、工程成本低、安全性高的終極理想施工目的。在此,筆者從個(gè)人施工經(jīng)驗中也對隧道工程溶洞處理方面提出了一些主觀(guān)意見(jiàn):在今后的巖溶隧道施工中,我們更應重視加強地質(zhì)超前預探和地質(zhì)預報的相關(guān)工作,對隧道前方巖溶狀況進(jìn)行準確預測,并提前做好對穿越巖溶溶洞可能發(fā)生的潛在危險的應急預案,防止大面積塌方和涌水的發(fā)生.,保證施工的安全和質(zhì)量。
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