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1、溶洞处理措施溶洞处理措施溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基 本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等， 受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以和由于空洞的顶部塌落使地 表产生陷穴、洼地等类现象和作用。我国石灰岩分布极广，常会遇到溶洞。 因此，在这些地区修建隧道，必须予以注意。一、溶洞的类型和对隧道施工的影响 溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易 处理，而活、湿、大的溶洞，处理方法则较为复杂。当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生坍塌。有的溶 洞位于隧道底部，充
2、填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱 含水份的充填物溶槽，当坑道掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道， 难以遏止，甚至使地表开裂下沉，山体压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河， 岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道。 有的溶洞、 暗河迂回交错、 分支错综复杂、 范围宽广，处理十分困难。二、隧道遇到溶洞的处理措施 （1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、 填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地 质条件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大 量涌水、流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施， 确保施工安全。 （ 2） 隧
3、道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较 坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况， 如有变化便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时， 则必须探明地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、 流石流泥、崩坍落石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面，不致正洞停工。（3）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。 引遇到暗河或溶洞有水流时， 宜排不宜堵。应在查明水源流向和其与隧道位置 的关系后，用暗管、涵洞、
4、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外（图）。当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离处， 开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧底标高以下，再行引排。当隧道 设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。桥涵渲泄水流示意图 堵对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置和其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部（图）。当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱和拱顶回填进行处理（图）。喷锚加固与护拱示意图 越当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧
5、的边墙基础通过（图 ）。隧 道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑垢工支墙，支承隧 道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水（图 ）o隧道边墙部位遇到较大、 较深的溶洞不宜加深边墙基础时，在边墙部位或隧底以下筑拱跨过（图）。 当隧道中部和底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置 桥台架梁通过（图）。隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，采用 边墙梁、行车梁等，由设计单位负责特殊设计后施工。 绕在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继 续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行 开挖时，应防止洞壁失稳。加深边墙基础示意
6、图支墙内套设函管示意图筑拱跨过示意图三、溶洞地段隧道施工的注意事项(1) 当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。同时应利 用探孔或物探作超前预报，设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物和地 下水等情况，据以制定施工处理方案和安全措施。图架梁跨过示意图（2）施工中注意检查溶洞顶部，和时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎 时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打人锚杆，并应设置施工 防护架或钢筋防护网。（3）在溶蚀地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆破药量减 少对围岩的扰动。防止在一次爆破后溶洞内的填充物突然大量涌入隧道，或 溶洞水突然袭击隧道，造成严重损失。（4
7、）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。如充填物为 极松散的砾石、块石堆积或流塑状粘土和砂粘土等可于开挖前采用地表注浆、 洞内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗粒细、含水量大的流塑状土 壤，可采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。（5）溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞中。因弃渣覆盖了 溶洞，不但不能了解其真实情况，反而会造成更多困难。第五节坍方施工隧道开挖时，导致坍方的原因有多种，概括起来可归结为：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。由于坍方往往会给施工带来很大困难和很大经
8、济损失。因此，需要尽量注意排除会导致坍方的各种因素，尽可能避免坍方 的发生。一、发生坍方的主要原因（一）不良地质和水文地质条件（1）隧道穿过断层和其破碎带，或在薄层岩体的小曲褶、错动发育地段，一 经开挖，潜在应力释放快、围岩失稳，小则引起围岩掉块、坍落，大则引起 坍方。当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖 后引起坍塌。在软弱结构面发育或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌。（2）隧道穿越地层覆盖过薄地段，如在沿河傍山、偏压地段、沟谷凹地浅埋 和丘陵浅埋地段极易发生坍方。（3）水是造成坍方的重要原因之一。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作 用加剧岩体的失稳和坍落。岩层软硬相
9、间或有软弱夹层的岩体，在地下水的 作用下，软弱面的强度大为降低，因而发生滑坍。（二）隧道设计考虑不周（1）隧道选定位置时，地质调查不细，未能作详细的分析，或未能查明可能 坍方的因素。没有绕开可以绕避的不良地质地段。（2）缺乏较详细的隧道所处位置的地质和水文地质资料，引起施工指导或施 工方案的失误。（三）施工方法和措施不当1）施工方法与地质条件不相适应；地质条件发生变化，没有和时改变 施工方法；工序间距安排不当；施工支护不和时，支撑架立不合要求，或抽换不当 “先拆后支”；地层暴露过久，引起围岩松动、风化，导致坍方。（2）喷锚支护不和时，喷射混凝土的质量、 厚度不符合要求。（3）按新奥法施工的隧道
10、，没有按规定进行量测，或信息反馈不和时， 决策失误、措施不力。（4）围岩爆破用药量过多，因震动引起坍塌。（5）对危石检查不重视、不和时，处理危石措施不当，引起岩层坍塌。二、预防坍方的施工措施（1）隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在 掘进到地质不良围岩破碎地段，应采取 “先排水、短开挖、弱爆破、强支护、 早衬砌、勤量测”的施工方法。必须制订出切实可行的施工方案和安全措施。（2）加强坍方的预测。为了保证施工作业安全，和时发现坍方的可能性 和征兆，并根据不同情况采用不同的施工方法和控制坍方的措施，需要在施 工阶段进行坍方预测。预测坍方常用的几种方法： 观察法a. 在掘进工作面
11、采用探孔对地质情况或水文情况进行探察，同时对掘进工作面应进行地质素描，分析判断掘进前方有无可能发生坍方的超前预测。b. 定期和不定期地观察洞内围岩的受力和变形状态；检查支护结构是否发生了较大的变形；观察是否岩层的层理、节理裂隙变大，坑顶或坑壁松动 掉块； 喷射混凝土是否发生脱落；以和地表是否下沉等。 一般量测法按时量测观测点的位移、应力，测得数据进行分析研究，和时发现不正 常的受力、位移状态和有可能导致坍方的情况。 微地震学测量法和声学测量法 前者采用地震测量原理制成的灵敏的专用仪器；后者通过测量岩石的声 波分析确定岩石的受力状态，并预测坍方。通过上述预测坍方的方法，发现征兆应高度重视和时分析
12、，采取有力措 施处理隐患，防患于未然。（3）加强初期支护，控制坍方：当开挖出工作面后，应和时有效地完成 喷锚支护或喷锚网联合支护，并应考虑采用早强喷射混凝土、早强锚杆和钢 支撑支护措施等。这对防止局部坍塌，提高隧道整体稳定性具有重要的作用。三、隧道坍方的处理措施（1）隧道发生坍方，应和时迅速处理。处理时必须详细观测坍方范围、 形状、坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，经认真分 析，制定处理方案。（2）处理坍方应先加固未坍塌地段，防止继续发展。并可按下列方法进 行处理： 小坍方，纵向延伸不长、坍穴不高，首先加固坍体两端洞身，并抓紧喷射混凝土或采用锚喷联合支护封闭坍穴顶部和侧部，再
13、进行清渣。在确保 安全的前提下，也可在坍渣上架设临时支架，稳定顶部，然后清渣。临时支 架待灌筑衬砌混凝土达到要求强度后方可拆除。 大坍方，坍穴高、坍渣数量大，坍渣体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。在查清坍穴规模大小和穴顶位置后，可采用管棚法和注浆固结法稳固围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体, 采取短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖坍体，并尽快完成衬砌（图）|_2-才绞:七剖出：-.-ifxf由哎杀匚呻-駕舉土討肃塔 坍方冒顶，在清渣前应支护陷穴口，地层极差时，在陷穴口附近地面 打设地表锚杆，洞内可采用管棚支护和钢架支撑。 洞口坍方，一般易坍至地表，可采取暗洞明作的办法
14、。（3）处理坍方的同时，应加强防排水工作。坍方往往与地下水活动有关, 治坍应先治水。防止地表水渗入坍体或地下，引截地下水防止渗入坍方地段， 以免坍方扩大。具体措施： 地表沉陷和裂缝，用不透水土壤夯填紧密，开挖截水沟，防止地表水 渗入坍体。 坍方通顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设雨棚遮盖穴顶。陷 穴口回填应高出地面并用粘土或圬工封口，做好排水。 坍体内有地下水活动时，应用管槽引至排水沟排出。防止坍方扩大。（4）坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。衬砌背后与 坍穴洞孔周壁间必须紧密支撑。当坍穴较小时，可用浆砌片石或干砌片石浆 坍穴填满；当坍穴较大时，可先用浆砌片石回填一定厚度，其
15、以上空间应采 用钢支撑等顶住稳定围岩；特大坍穴应作特殊处理。（5）采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量 测频率，根据量测信息和时研究对策。浅埋隧道，要进行地表下沉测量。瓦斯地层瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷 ）为主，一般 习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、 节理发育时，可能会遇到瓦斯。如果洞内空气中瓦斯浓度已达到爆炸限度与 火源接触，就会引起爆炸，对隧道施工会带来很大的危害和损失。所以，在 有瓦斯的地层中修建隧道，必须采取相应措施，才能安全顺利施工。一、瓦斯的性质（1）瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混合在一 起，发生类似苹果的香味，由于空气中瓦斯浓度增加，氧气相应减少，很容 易使人窒息或发生死亡事故。（ 2）瓦斯比重为 0.554，仅占空气一半，所以在隧道内，瓦斯容易存在坑道 顶部，其扩散速度比空气大 1.6 倍，很容易透过裂隙发达、结构松散的岩层。（3）瓦斯不能自燃，但极易燃烧，其燃烧的火焰颜色，随瓦斯浓度的增大而 变淡，空气中含有少量瓦斯时火焰呈兰色， 浓度达 5%左右时，火焰呈淡青色。二、瓦斯的燃烧和爆炸性当坑道中的瓦斯，浓度小于 5%遇到火源时，瓦斯只是在火源附近燃烧而 不会爆
