巖溶隧道施工技術(shù)探討

巖溶隧道施工工技術(shù)探討李治國(guó)中鐵隧道集團(tuán)團(tuán)有限公司技技術(shù)中心2011年7月20日主要內(nèi)容一、概述二、巖溶發(fā)育育的主要形式式三、巖溶發(fā)育育的主要特征征四、巖溶隧道道施工中面臨臨的主要難題題五、巖溶隧道道的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)六、巖溶隧道道施工的主要要方法和技術(shù)術(shù)七、巖溶處理理工程實(shí)例八、巖溶隧道道施工容易出出現(xiàn)的問(wèn)題及及對(duì)策九、認(rèn)識(shí)和體體會(huì)一概述巖溶（karst)是地表水和地地下水對(duì)可溶溶性巖層（碳碳酸巖類、硫硫酸巖類、鹵鹵鹽類等）進(jìn)進(jìn)行化學(xué)侵蝕蝕、崩解作用用和機(jī)械破壞壞、搬運(yùn)、沉沉積作用所形形成的各種地地表和地下溶溶蝕現(xiàn)象的總總稱?？λ固兀↘rast）一詞源自前前南斯拉夫西西北部伊斯特特拉半島碳酸酸鹽巖高原的的名稱，當(dāng)?shù)氐胤Q為，意為為巖石裸露的的地方，“喀喀斯特地貌””因近代喀斯斯特研究發(fā)源源于該地而得得名。在鐵路、公路路、水電等工工程中遇到最最多是:碳酸巖類的巖巖溶.巖溶隧道就是是在巖溶區(qū)修修建，可能受受到巖溶影響響的隧道。我國(guó)可溶巖分分布面積廣大大，裸露于地地表的碳酸鹽鹽巖面積有91萬(wàn)平方公里，，加上覆蓋與與埋藏于地下下的碳酸鹽巖巖，可溶巖分分布面積達(dá)340萬(wàn)平方公里，，約占國(guó)土土面積的三分分之一。南方方黔、滇、桂桂、川、湘、、鄂、粵諸省省區(qū)為最重要要的巖溶區(qū)，，碳酸鹽巖沉沉積總厚度在在一萬(wàn)米以上上，幾乎分布布于各個(gè)地質(zhì)質(zhì)時(shí)代，分布布面積廣大的的碳酸鹽巖，，加上適宜的的多種多樣的的氣候條件形形成了巖溶洞洞穴。明代偉大的地地理學(xué)家、旅旅行家徐霞客客(1587--1641)親自探查了南南方300余個(gè)巖溶洞穴穴，成為世世界洞穴探險(xiǎn)險(xiǎn)和考察的先先驅(qū)。近代，，以北京周口口店猿人洞為為代表的我國(guó)國(guó)巖溶洞穴考考古和洞穴文文化研究舉世世矚目。截至至２００２且且５月，我國(guó)國(guó)實(shí)測(cè)長(zhǎng)度超超過(guò)３００００米的洞穴有有１０８?jìng)€(gè)；；被開(kāi)發(fā)的游游覽洞穴總數(shù)數(shù)約３００個(gè)個(gè)。目前已知知的最大的洞洞穴系統(tǒng)是廣廣西樂(lè)業(yè)百朗朗地下河洞穴穴系統(tǒng)，已探探測(cè)到總長(zhǎng)達(dá)達(dá)７５公里的的洞穴通道。。許多洞穴中有有巨大的洞穴穴廳堂，全世世界已知平面面面積大于３３００００平平方米的單個(gè)個(gè)廳堂共有２２４個(gè)，我國(guó)國(guó)就占有７個(gè)個(gè)，貴州格必必河洞穴系統(tǒng)統(tǒng)中的苗廳面面積１１．６６萬(wàn)平方米，，位居世界第第二。從單個(gè)個(gè)大廳的體積積看，廣西樂(lè)樂(lè)業(yè)縣大槽洞洞穴中的紅玫玫瑰大廳體積積為７百萬(wàn)立立方米，居世世界第二。巖溶形成的原原因1、可溶性巖石石溶性巖石是巖巖溶形成的根根本條件，我我國(guó)巖溶分布布廣泛。大量的碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和和鹵化鹽巖在在流水的不斷斷溶蝕作用下下，在地表和和地下形成了了各種奇特的的溶蝕現(xiàn)象。。從溶解度上看看，鹵化鹽巖巖>硫酸鹽巖>碳酸鹽巖；由由于碳酸鹽巖巖種類較多，，其各類巖石石溶解度隨著著難溶性雜質(zhì)質(zhì)的多少而定定，石灰?guī)r>白云巖>泥灰?guī)r。從巖巖石結(jié)構(gòu)分析析，結(jié)晶質(zhì)質(zhì)巖石晶粒愈愈大溶解度愈愈??；等粒巖巖比不等粒巖巖溶解度要小小。2、巖石透水性性巖石具有一定定的孔隙和裂裂隙，它們是是流動(dòng)水下滲滲的主要渠道道。巖石裂裂隙越大，巖巖石的透水性性越強(qiáng)，巖溶溶作用越顯著著。在溶洞中中，巖溶作用用愈強(qiáng)烈，溶溶洞越大，地地下管道越多多，巖溶發(fā)育育越復(fù)雜，連連通性越強(qiáng)，，并且形成一一個(gè)不斷擴(kuò)大大的循環(huán)網(wǎng)。。3、流水的溶蝕蝕作用水的溶蝕能力力來(lái)源于二氧氧化碳（CO2）與水結(jié)合形形成的碳酸（（H2CO3）,二氧化碳是喀喀斯特地貌形形成的主要原原因，水中的的二氧化碳主主要來(lái)自大氣氣流動(dòng)、有機(jī)機(jī)物在水中的的腐蝕和礦物物風(fēng)化。下面面幾個(gè)化學(xué)方方程式反映了了巖溶作用的的進(jìn)行：CaCO3在CO2的水溶液中溶溶解的反應(yīng)式式如下：CaCO3+CO2+H2O?Ca2++2HCO3－(1)其中存在以下下兩種電離形形式，并且由由于碳酸和碳碳酸巖都是弱弱電解質(zhì)，因因此他們的反反映都是可逆逆反應(yīng)。一是是碳酸鈣在水水中的電離：：CaCO3?Ca2++CO32-(1.1)二是CO2溶于水中，形形成碳酸后的的電離：CO2+H2O?H2CO3?H++HCO3-(1.2)式(1)可寫作下列離離子反應(yīng)式：：Ca2++CO32-+H++HCO3-?Ca2++2HCO3-(2)簡(jiǎn)化后得：CO32-+H+?HCO3-(3)式(3)表明，，CaCO3在含CO2的水溶溶液中中溶解解作用用的實(shí)實(shí)質(zhì)是是CaCO3電離產(chǎn)產(chǎn)生的的CO32-離子與與CO2和H2O作用后后產(chǎn)生生的H+離子的的結(jié)合合，形形成新新的HCO3-離子，，從而而降低低了CaCO3電離生生成物物Ca2++CO32-的離子子濃度度，破破壞了了CaCO3的電離離平衡衡。于于是，，就進(jìn)進(jìn)一步步促使使CaCO3繼續(xù)電電離，，亦即即繼續(xù)續(xù)被溶溶解。。只要水水中有有超過(guò)過(guò)式(3)平衡量量的多多余的的H+離子，，就能能導(dǎo)致致CaCO3的不斷斷溶解解。這幾步步反應(yīng)應(yīng)在大大自然然中是是十分分復(fù)雜雜的過(guò)過(guò)程，，因?yàn)闉闇囟榷?，氣氣壓，，生物物，土土壤等等許多多自然然條件件制約約著反反應(yīng)的的進(jìn)行行，并并且這這些反反應(yīng)都都是可可逆的的，水水中的的二氧氧化碳碳增多多，反反應(yīng)向向右進(jìn)進(jìn)行，，就有有利于于CaCO3的分解解；巖巖溶作作用進(jìn)進(jìn)行比比較容容易，，反之之則不不利于于巖溶溶作用用。不同溫溫度下下，碳碳酸鈣鈣飽和和溶液液中pH值與CaCO3含量的的關(guān)系系如圖圖7所示。。這里里明顯顯地反反映出出H+離子濃濃度和和溫度度對(duì)碳碳酸鹽鹽溶解解的作作用，，水溶溶液中中H+離子含含量增增加(即pH值減小小)，CaCO3的溶解解度也也相應(yīng)應(yīng)增大大。有有關(guān)資資料研研究表表明，，當(dāng)PH<6.36時(shí)，水水具有有強(qiáng)烈烈的侵侵蝕性性；當(dāng)當(dāng)pH值從6.36上升到到8.33時(shí)，水水的浸浸蝕性性由強(qiáng)強(qiáng)變?nèi)跞?；?dāng)當(dāng)pH值接近近或超超過(guò)l0時(shí)，水水中H+離子含含量已已極少少，水水溶液液也逐逐漸失失去對(duì)對(duì)碳酸酸鹽的的侵蝕蝕的能能力。。CaCO3在不含含CO2的純水水中的的溶解解度水溫8.7℃16℃20℃25℃75℃100℃CaCO3溶解度mg／L1013.11414.31818.1614154、流水水的流流動(dòng)作作用流動(dòng)的的水溶溶蝕性性更強(qiáng)強(qiáng)烈一一些，，這是是因?yàn)闉樗兄械亩趸夹栊枰玫玫郊凹皶r(shí)的的補(bǔ)充充，水水的溶溶蝕作作用才才能順順利進(jìn)進(jìn)行，，水的的溶蝕蝕能力力才得得以鞏鞏固加加強(qiáng)。。同時(shí)時(shí)，流流動(dòng)的的水帶帶動(dòng)河河底砂砂礫對(duì)對(duì)巖石石進(jìn)行行機(jī)械械侵蝕蝕，這這樣更更有利利于巖巖溶作作用的的深入入。5、氣候候的影影響如我國(guó)國(guó)西南南地區(qū)區(qū)氣候候濕潤(rùn)潤(rùn)，降降水量量大，，地表表徑流流相對(duì)對(duì)穩(wěn)定定，流流水下下滲作作用連連續(xù)，，并且且降水水使流流水得得以更更新和和有效效補(bǔ)充充。因因此巖巖溶作作用得得以延延續(xù)進(jìn)進(jìn)行。巖溶形形成的的主要要影響響因素素第一，，可溶溶性巖巖石是是巖溶溶產(chǎn)生生的物物質(zhì)基基礎(chǔ)。。第二，，地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造造與地地層結(jié)結(jié)構(gòu)的的千差差萬(wàn)別別確定定了巖巖溶類類型的的多樣樣性。。第三，，地表表水和和地下下水補(bǔ)補(bǔ)給、、徑流流、滲滲透和和循環(huán)環(huán)是巖巖溶形形成和和發(fā)育育的必必要條條件。。第四，，環(huán)境境、氣氣候、、生產(chǎn)產(chǎn)、生生活對(duì)對(duì)巖溶溶形成成都有有一定定的影影響。。第五：：考考慮巖巖溶一一般發(fā)發(fā)育規(guī)規(guī)律時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)注重重CO2，而研究巖巖溶發(fā)育的的局部規(guī)律律時(shí)，還應(yīng)應(yīng)注意H+離子來(lái)源。。二、巖溶發(fā)發(fā)育的主要要形式1、地表巖溶表表現(xiàn)的主要要形式（1）溶蝕性巖巖石（2）巖溶洼地地和谷地（3）溶泉（4）落水洞（5）溶溝和石石芽溶溝是指地地表水沿巖巖石表面和和裂隙流動(dòng)動(dòng)過(guò)程中不不斷對(duì)巖石石溶蝕和侵侵蝕，從而而形成的石石質(zhì)溝槽；；石芽指突突出于溶溝溝之間的石石脊，其實(shí)實(shí)它是溶溝溝形成過(guò)程程中的殘余余物。云南南地區(qū)的石石林就是發(fā)發(fā)育比較好好的形態(tài)高高大的石芽芽群，它的的形成條件件是厚層、、質(zhì)純、產(chǎn)產(chǎn)狀平緩、、垂直節(jié)理理稀疏和濕濕熱的氣候候環(huán)境。（5）峰林、峰峰叢、孤峰峰、天生橋橋等2、隧道和地地下工程巖巖溶主要表表現(xiàn)形式：：（1）溶隙：直直徑一般應(yīng)應(yīng)小于5cm（2）溶孔：直直徑一般小小于20m（3）溶管：直直徑一般小小于2.0m（4）溶洞:直徑一般應(yīng)應(yīng)大于1.5m（5）暗河（6）其他形式式如：二、巖溶發(fā)發(fā)育的主要要特征1、巖溶水動(dòng)動(dòng)力分帶：：（1）垂直滲流流帶或包氣氣帶（2）季節(jié)變動(dòng)動(dòng)帶（3）水平滲流流帶（4）深部緩流流帶垂直滲流帶帶或包氣帶帶、季節(jié)變變動(dòng)帶、水水平滲流帶帶中巖溶比比較發(fā)育。。２、巖溶水水的運(yùn)動(dòng)規(guī)規(guī)律（鄒成成杰認(rèn)為：：）（1）溶隙型：：各種構(gòu)造裂裂隙經(jīng)過(guò)溶溶蝕形成，，寬度一般般在5cm以下，平面面延續(xù)性較較好，在溶溶隙中，地地下水為滲滲流，達(dá)西西定律可以以近似應(yīng)用用。（2）脈管型：：溶隙經(jīng)過(guò)溶溶蝕進(jìn)一步步擴(kuò)大、延延長(zhǎng)、呈脈脈管狀，其其寬度5～20cm，平面連續(xù)續(xù)性好，地地下水運(yùn)動(dòng)動(dòng)已經(jīng)不符符合大西定定律。（3）管道型脈管經(jīng)溶蝕蝕進(jìn)一步擴(kuò)擴(kuò)大，管道道寬度大于于20cm，連同性好好，地下水水的運(yùn)動(dòng)呈呈管道匯流流，而不是是滲流，不不符合達(dá)西西定律。３、巖溶水水基本特征征(1)空間分布的的不均勻性性這主要?dú)w因因于含水介介質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)、構(gòu)造在在三維空間間上的非均均質(zhì)性和滲滲透的各向向異性，也也就是巖溶溶水循環(huán)系系統(tǒng)特征的的空間差異異性。由于于可溶巖巖巖體內(nèi)構(gòu)造造斷裂、節(jié)節(jié)理裂隙密密度不均勻勻及強(qiáng)度差差異，再加加之巖性可可溶性差異異及水動(dòng)力力條件的不不同，從而而產(chǎn)生差異異溶蝕作用用。不均勻勻性還表現(xiàn)現(xiàn)為巖層富富水程度的的差異。巖溶空間分分布的不均均勻性往往往造成預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)困難難和處理的的難度。容容易引發(fā)次次生災(zāi)害。。（２）流態(tài)態(tài)多變性根據(jù)水力學(xué)學(xué)中雷諾數(shù)數(shù)判斷是層層流、紊流流還是過(guò)渡渡流，這些些又主要取取決于流量量和水力坡坡度的線性性和非線性性關(guān)系。在在巖溶區(qū)，，循環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)特征空間間不均一，，水流通道道和斷面變變化無(wú)常，，粗糙程度度不同，水水力坡度變變化大，不不同季節(jié)、、不同時(shí)段段的流量，，水位動(dòng)態(tài)態(tài)變化異常常，常常導(dǎo)導(dǎo)致流態(tài)是是多變的，，呈紊流或或過(guò)渡流。。發(fā)生管道流流時(shí)，流動(dòng)動(dòng)物動(dòng)能大大，容易產(chǎn)產(chǎn)生較高的的水頭壓力力，較大的的流量，破破壞作用強(qiáng)強(qiáng)。（３）地下下水和地表表水相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的敏捷捷性①季節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化型。洪洪水期時(shí)，，地下巖溶溶通道過(guò)水水?dāng)嗝娌荒苣軡M足調(diào)洪洪量的負(fù)載載而溢流，，以地表河河形式排向向臨近更低低地表河；；枯水期時(shí)時(shí)，地下水水仍然向同同一河流排排泄；②伏流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化型(滲漏型)。地表水進(jìn)進(jìn)入溶蝕巖巖體內(nèi)成為為暗流，在在巖體另一一端又重現(xiàn)現(xiàn)為明流，，也可能由由于下伏管管道發(fā)育而而發(fā)生滲漏漏，使地表表河流量的的一部分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為地下水水。③阻隔轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化型。在在巖溶地下下水流動(dòng)過(guò)過(guò)程中，遇遇到隔水巖巖層時(shí)，被被頂托溢流流成為地表表河。容易疏干地地表水，暴暴雨季節(jié)隧隧道水量增增大，甚至至發(fā)生涌水水突泥。３、巖溶發(fā)發(fā)育的主要要規(guī)律(1)巖溶發(fā)育受受巖性影響響在可溶巖與與非可溶巖巖接觸帶部部位附近，，特別當(dāng)非非可溶巖為為相對(duì)隔水水層時(shí)，由由于地下水水的匯聚、、運(yùn)移，溶溶腐易沿接接觸帶部位位發(fā)育巖溶溶。(2)巖溶發(fā)育受受地形、地地貌影響在溝、谷、、洼地、河河床下巖溶溶一般比較較發(fā)育。向向斜軸部巖巖溶比較發(fā)發(fā)育。背斜斜兩翼巖溶溶比較發(fā)育育。(3)巖溶發(fā)育受受巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)、構(gòu)造影影響①灰質(zhì)的沉沉積巖中容容易發(fā)育巖巖溶（白云云巖、石灰灰?guī)r、泥灰灰?guī)r等）。。②巖溶沿?cái)鄬訉悠扑閹Оl(fā)發(fā)育，斷層層與裂隙對(duì)對(duì)巖溶發(fā)育育起控制作作用?？扇苋軒r層的斷斷層破碎帶帶，特別是是張性斷層層破碎帶，，利于地下下水的運(yùn)移移，地下巖巖溶特別發(fā)發(fā)育，常發(fā)發(fā)育有地下下暗河等大大型巖溶，，在兩條或或多條斷層層交叉部位位常形成大大型溶洞、、地下暗河河及地下湖湖、池等。。③巖溶在褶褶皺軸部發(fā)發(fā)育比較強(qiáng)強(qiáng)烈。在褶褶曲構(gòu)造軸軸部，縱張張裂隙(斷斷層)較多多，有利于于地下水活活動(dòng)，地下下水易沿著著張裂隙溶溶蝕擴(kuò)展，，形成溶蝕蝕裂隙和溶溶洞，進(jìn)一一步發(fā)展成成為大型巖巖溶或暗河河。④巖溶容易沿沿著層面構(gòu)構(gòu)造裂隙發(fā)發(fā)育。在原原狀水平巖巖層褶皺過(guò)過(guò)程中，巖巖層往往發(fā)發(fā)生層間錯(cuò)錯(cuò)動(dòng)或滑動(dòng)動(dòng)，在層間間可產(chǎn)生層層面張裂隙隙或?qū)用媾づち严?，為為地下水活活?dòng)提供運(yùn)運(yùn)移通道，，易發(fā)育順順層巖溶。。⑤在含有容容易腐蝕礦礦物和腐蝕蝕性氣體的的地層中，，巖溶可能能比較發(fā)育育。3031四、巖溶隧隧道施工中中面臨的主主要難題巖溶隧道施施工中主要要施工難題題：１、突水、、涌泥２、隧道大大變形、坍坍塌３、地面塌塌陷４、地表水水疏干５、植被及及農(nóng)作物破破壞（１）黎巴巴嫩阿瓦里里引水隧洞洞施工中發(fā)發(fā)生了突如如其來(lái)的地地下水和流流砂涌出，，將已開(kāi)挖挖的3200m隧道全部淹淹沒(méi)堵塞，，隧道的最最大涌水、、流砂量達(dá)達(dá)到6m3/s，整個(gè)工程程不得不暫暫時(shí)停工，，當(dāng)流砂發(fā)發(fā)生時(shí)，人人們聽(tīng)到了了一種突然然的響聲，，并感到有有一股氣流流流動(dòng)，這這種突然發(fā)發(fā)生的涌水水、流砂事事故給隧道道施工帶來(lái)來(lái)了災(zāi)難的的損失。（２）2001年7月14日某隧道出出口正洞DK361+764處發(fā)生涌水水、突泥，，最大涌水水量為63m3/s，涌水高度度達(dá)到3.0m，14～16日內(nèi)突泥、、涌砂量達(dá)達(dá)到15000m3，洪水沖出出洞口，導(dǎo)導(dǎo)致施工機(jī)機(jī)械梭礦、、噴漿機(jī)、、鋼軌等機(jī)機(jī)械設(shè)備和和材料被沖沖進(jìn)洞口的的炭廠河內(nèi)內(nèi)。（3）2002年9月10日某隧道進(jìn)進(jìn)口正洞下下導(dǎo)坑DK354+879處發(fā)生巨響響，產(chǎn)生爆爆裂和沖擊擊波，并突突出硬塑狀狀粘土，瞬瞬間突泥量量達(dá)4200m3，并伴隨有有地下水流流出，掩沒(méi)沒(méi)下導(dǎo)坑道道244m，造成挖掘掘機(jī)、電瓶瓶車和梭礦礦等機(jī)械設(shè)設(shè)備被淹埋埋。（４）巖溶溶突水、涌涌泥造成隧隧道變形、、侵限、開(kāi)開(kāi)裂圓梁山隧道道平導(dǎo)PDK354+430～470溶洞段，全全斷面超前前注漿后上上半斷面開(kāi)開(kāi)挖至PDK354+461，中臺(tái)階開(kāi)開(kāi)挖至PDK354+457，但在下半半斷面施工工工程中，，發(fā)生涌管管突水、涌涌砂，最大大涌水量達(dá)達(dá)到20000m3/h，大量的涌涌水、突泥泥導(dǎo)造成上上半斷面初初期支護(hù)鋼鋼拱架變形形侵限，被被迫用混凝凝土將上半半斷面回填填，重新進(jìn)進(jìn)行下半斷斷面超前注注漿加固和和開(kāi)挖。（５）巖溶溶突水、涌涌泥容易造造成地下水水大量流失失、水位下下降、地面面沉陷、房房屋倒塌。。衡廣浮現(xiàn)現(xiàn)大瑤山隧隧道全長(zhǎng)14.295km，F(xiàn)9斷層以灰?guī)r巖和砂巖為為主，施工工過(guò)程中，，平導(dǎo)和正正洞遇到了了十多處充充填飽和砂砂粘土的溶溶孔、溶洞洞，并發(fā)生生了多次巖巖溶水引起起的涌水、、突泥事故故，而且地地表出現(xiàn)了了多處陷坑坑，給環(huán)境境帶了了不不利影響。。（６）衡廣廣復(fù)線南嶺嶺隧道全長(zhǎng)長(zhǎng)6.1km，灰?guī)r占總總長(zhǎng)的92%，是典型的的巖溶隧道道，1984年6月11日，平導(dǎo)施施工至DK1935+745.4時(shí)，在線路路右側(cè)的炮炮眼中突水水、涌泥，，噴射距離離為15m，涌水量為為3600m3/d，當(dāng)繼續(xù)放放炮掘進(jìn)時(shí)時(shí)，突然涌涌泥2500m3,平導(dǎo)淹沒(méi)170m，其中靠近近掌子面70m被泥砂充滿滿。6月14日下午，地地表DK1935+640～+676出現(xiàn)了多處處較大的陷陷坑，給施施工和環(huán)境境都帶來(lái)了了較大的影影響。南嶺隧道生生潮垅洼地地—下連系洼地地地表陷穴穴位置示意意圖地表塌陷（７）巖溶溶造成地表表塌陷、植植被破壞、、房屋倒塌塌房屋倒塌1、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)內(nèi)容：（1）巖溶發(fā)育育的規(guī)模、、形態(tài)、位位置、充填填物、水量量、水壓大大小。（2）巖溶發(fā)育育與巖性、、層理、結(jié)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造造之間的關(guān)關(guān)系。（3）巖溶可能能帶來(lái)的危危害。（4）建議采取取的工程措措施。五、巖溶隧隧道的預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)2、總體原則則以地質(zhì)分析析為基礎(chǔ)，，進(jìn)行初步步判斷，采采用合理的的物探手段段，進(jìn)行宏宏觀判斷，，依靠鉆探探進(jìn)行驗(yàn)證證和精細(xì)判判斷。3、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)距離短距離、中中距離和長(zhǎng)長(zhǎng)距離相結(jié)結(jié)合。4、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)建立自動(dòng)動(dòng)化程度較較高的預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)處理理、分析、、處理、反反饋系統(tǒng)。。施工。5、圍巖級(jí)別別劃分如進(jìn)行圍巖巖級(jí)別劃分分，應(yīng)進(jìn)行行必要的現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和和室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)。6、指導(dǎo)施工工預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)結(jié)果應(yīng)盡量量具體化、、定量化，，便于指導(dǎo)導(dǎo)巖溶預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)報(bào)的主要要方法：1、地面地質(zhì)質(zhì)調(diào)查2、地勘資料料分析3、洞內(nèi)地質(zhì)質(zhì)調(diào)查和分分析4、施工資料料分析5、物探資料料6、鉆探資料料7、超前導(dǎo)坑坑法8、綜合分析析和判斷。。地面地質(zhì)調(diào)調(diào)查（1）地形地貌貌（2）巖性、地地層在隧道道地表的出出露及接觸觸關(guān)系，巖巖層產(chǎn)狀及及其變化；；（3)地質(zhì)構(gòu)造造：斷層層、褶皺皺、裂隙隙等的分分布、性性質(zhì)、規(guī)規(guī)模及其其產(chǎn)狀變變化；背背斜還是是向斜。。（4）地表巖巖溶發(fā)育育位置、、規(guī)模及及分布規(guī)規(guī)律；（5）特殊地地層（煤煤層、石石膏層））在地表表的出露露位置、、規(guī)模及及其產(chǎn)狀狀變化；；（6).礦坑（巷巷）和采采空區(qū)及及其在三三維空間間上與隧隧道的關(guān)關(guān)系；地勘資料料分析（1）區(qū)域地地質(zhì)資料料（2）地面鉆鉆孔描述述和巖芯芯資料（3）壓水試試驗(yàn)資料料（4）物理和和力學(xué)參參數(shù)資料料（5）圍巖穩(wěn)穩(wěn)定性分分析（6）圍巖分分級(jí)資料料洞內(nèi)地質(zhì)質(zhì)調(diào)查（1）巖性、、巖層產(chǎn)產(chǎn)狀、接接觸關(guān)系系、完整整性，掌掌子面穩(wěn)穩(wěn)定性觀觀察：移移動(dòng)、響響聲、涌涌水、掉掉塊、坍坍塌等。。（2)地層分界界面產(chǎn)狀狀及其位位置；（3)結(jié)構(gòu)（整整體、塊塊狀、層層狀、碎碎裂、散散體）和和構(gòu)造（（斷層、、褶皺、、裂隙等等）（4)節(jié)理裂隙隙統(tǒng)計(jì)，，包括發(fā)發(fā)育分布布位置、、產(chǎn)狀、、組數(shù)、、節(jié)理面面閉合張張開(kāi)狀態(tài)態(tài)、節(jié)理理面形態(tài)態(tài)、節(jié)理理面充填填情況；；（5)巖溶充填填物、出出水位置置、水量量、水壓壓測(cè)定；；（6)特殊地質(zhì)質(zhì)和環(huán)境境描述。。（7)掌子面地地質(zhì)素描描應(yīng)采用用圖示、、文字、、照片等等形式。。46施工資料料分析1、鉆孔情情況：鉆鉆孔速度度，巖粉粉、孔內(nèi)內(nèi)涌出物物。2、炸藥消消耗情況況3、變形監(jiān)監(jiān)測(cè)情況況4、涌水量量、水壓壓力5、超欠挖挖情況。。物探資料料分析1、地震波波反射法法2、電磁波波法3、直流電電法4、聲波法法5、其他方方法49項(xiàng)目名稱設(shè)備儀器名稱型號(hào)性能數(shù)量地質(zhì)素描地質(zhì)羅盤普通型能測(cè)巖層、構(gòu)造面產(chǎn)狀視需要TSP203、TSP200預(yù)報(bào)TSP203、TSP200預(yù)報(bào)儀目前只有一個(gè)生產(chǎn)廠家能探測(cè)100m以上1臺(tái)HSP水平聲波探測(cè)智能工程探測(cè)聲波儀或普通地震儀ZGS-1型或普通地震儀能探測(cè)50m以上1臺(tái)紅外探測(cè)紅外探測(cè)儀HY—303防爆型能探測(cè)30m范圍每工點(diǎn)1臺(tái)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)地質(zhì)雷達(dá)CR—20B型探地雷達(dá)或其它能探測(cè)20～30m范圍1臺(tái)1臺(tái)超前鉆探

水平鉆機(jī)

MK—5全液壓鉆機(jī)或其它鉆孔深度30～300m視需要

YQ100F風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)或其它鉆孔深度30m以內(nèi)鉆探資料料分析1、探孔分分短、中中、長(zhǎng)距距離探孔孔，短距距離探孔孔一般應(yīng)應(yīng)超過(guò)為為5m，中距離離探孔一一般為30~50m，長(zhǎng)距離離探孔一一般超過(guò)過(guò)超過(guò)50m。2、一般情情況下，，中距離離應(yīng)在掌掌子面上上鉆3~5個(gè)，終孔孔位置應(yīng)應(yīng)超過(guò)開(kāi)開(kāi)挖輪廓廓線外3~5m。復(fù)雜條條件下，，應(yīng)增加加鉆孔。。3、主要分分析鉆孔孔速度，，響聲、、巖粉、、卡鉆、、出水量量、水壓壓力等。。4、鉆孔出出水量、、水壓的的綜合對(duì)對(duì)比分析析。5、多鉆孔孔的區(qū)域域分析。。51綜合預(yù)測(cè)測(cè)預(yù)報(bào)方方法１、地勘勘資料和和地面調(diào)調(diào)查、隧隧道內(nèi)掌掌子面地地質(zhì)描述述是基礎(chǔ)礎(chǔ)。２、物探探資料是是宏觀和和參考３、鉆探探是驗(yàn)證證和根本本綜合分析析、綜合合判斷，，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)驗(yàn)證，不不斷優(yōu)化化和修整整預(yù)測(cè)預(yù)預(yù)報(bào)方法法和手段段，提高高地質(zhì)預(yù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)報(bào)精度。。六、巖溶溶隧道施施工的主主要方法法和技術(shù)術(shù)（一）巖巖溶隧道道施工的的主要方方法一般般情況下下應(yīng)選擇擇鉆爆法法，應(yīng)慎慎重選用用盾構(gòu)和和TBM法，對(duì)于于淺埋隧隧道，如如選用盾盾構(gòu)和TBM法，應(yīng)提提前對(duì)可可能影響響隧道掘掘進(jìn)的巖巖溶管道道和溶洞洞等進(jìn)行行處理。。（二）對(duì)對(duì)于復(fù)雜雜巖溶區(qū)區(qū)段巖溶溶隧道施施工，應(yīng)應(yīng)選擇臺(tái)臺(tái)階法、、CD法、CRD法或雙側(cè)側(cè)墻導(dǎo)坑坑法。（三）隧隧道巖溶溶處理的的原則為了保護(hù)護(hù)隧道周周邊環(huán)境境，結(jié)構(gòu)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)營(yíng)安全，，根據(jù)國(guó)國(guó)內(nèi)大量量巖溶隧隧道施工工經(jīng)驗(yàn)和和運(yùn)營(yíng)工工程中出出現(xiàn)的問(wèn)問(wèn)題，并并參照國(guó)國(guó)外有關(guān)關(guān)巖溶處處理的文文獻(xiàn)資料料，巖溶溶處理應(yīng)應(yīng)遵循以以采取疏疏，堵、、防、排排相結(jié)合合，因地地制宜、、綜合治治理的原原則。（四）隧隧道巖溶溶處理技技術(shù)1、地面注注漿處理理（1）一般適適用于淺淺埋隧道道，地表表具備施施工場(chǎng)地地，巖溶溶為充填填型溶洞洞和巖溶溶管道。。拱頂覆覆土厚度度一般小于于50m（2）注漿方方法：一一般采用用袖閥管管注漿或或鋼管注注漿。加加固范圍圍一般隧隧道開(kāi)挖挖輪廓線線外為（（0.5～１.0)，如隧道道基底巖巖溶發(fā)育育較深，，應(yīng)適當(dāng)當(dāng)加大。。1、隧道超超前預(yù)注注漿方法法（1）一般適用用于深埋埋隧道，，巖溶為為充填型型溶洞和和巖溶管管道。水水壓力一一般大于于0.5MPa。（2）注漿方法法：一般般采用前前進(jìn)式或或全孔一一次性注注漿。加加固范圍圍一般隧隧道開(kāi)挖挖輪廓線線外為（（0.5～１.0)，如隧道道基底巖巖溶發(fā)育育較深，，應(yīng)適當(dāng)當(dāng)加大。。注漿材材料一般般采用雙雙液漿和和單液漿漿。2、隧道徑徑向注漿漿技術(shù)（1）適用條條件：對(duì)對(duì)于大面面積滲漏漏水、局局部滴漏漏水或小小股狀巖巖溶水，，水壓力力不大于于0.5MPa，可考慮慮采用徑徑向注漿漿方法進(jìn)進(jìn)行封堵堵。（2）注漿方方法一般般為全孔孔一次性性注漿或或分段后后退式注注漿，注注漿加固固范圍一一般為隧隧道開(kāi)挖挖輪廓線線外3～5m,鉆孔一般般為梅花花型布置置，注漿漿的材料料應(yīng)以強(qiáng)強(qiáng)度和耐耐久性較較好的單單液水泥泥漿為主主。注漿漿壓力一一般為2～3MPa。3、局部注注漿方法法（1）適應(yīng)條條件：巖巖層的溶溶隙、溶溶孔、小小型巖溶溶管道有有股狀涌涌水現(xiàn)象象，出水水比較清清澈，受受大氣降降雨影響響不大，，水壓力力一般情情況下小小于0.2MPa。（2）一般采采用直接接封堵法法或間接接封堵法法，局部部注漿的的材料也也應(yīng)單液液水泥漿漿為主，，注漿壓壓力一般般為1～2MPa。a直接封堵堵法b間接封堵堵法局部注漿漿堵水示示意圖堵水應(yīng)做做到：堵堵渾排清清，堵大大排小，，堵堵高高排低，，頂堵堵墻排。。4、基底注注漿加固固隧道底部部為松散散或軟塑塑狀的泥泥沙時(shí)，，如地基基承載能能力不足足，為了了防止列列車運(yùn)行行過(guò)程中中結(jié)構(gòu)產(chǎn)產(chǎn)生固結(jié)結(jié)沉降，，如基底底溶洞充充填物的的厚度為為隧道仰仰拱以下下2.0～20.0m，可考慮慮采用注注漿加固固法，鉆鉆孔深度度應(yīng)深入入基巖2.0m左右，孔孔間距為為1.0～2.0m，注漿管管宜選用用無(wú)縫鋼鋼管，注注漿材料料應(yīng)以單單液水泥泥漿為主主，注漿漿管上端端應(yīng)和仰仰拱相連連，以提提高支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的的強(qiáng)度和和剛度。。5、換填方方法如隧道拱拱部、邊邊墻或底底部存在在小型干干溶洞或或空腔，，內(nèi)部幾幾乎無(wú)充充填物、、無(wú)水，，可采用用砂石料料、漿砌砌片石、、干砌片片石、水水泥砂漿漿、混凝凝土等粗粗細(xì)骨料料全部充充填，必必要時(shí)設(shè)設(shè)置排水水系統(tǒng)，，使填充充物不阻阻斷地下下水的過(guò)過(guò)水通道道。6、疏導(dǎo)方法法為了不改變地地下水的流動(dòng)動(dòng)規(guī)律，溶管管水的處理應(yīng)應(yīng)首先選擇連連通方案。通通過(guò)多種地質(zhì)質(zhì)手段，探明明隧道周圍溶溶管的發(fā)育方方向，對(duì)于流流動(dòng)路徑比較較明確的溶管管水，如確系系隧道將溶管管截?cái)?，可以以通過(guò)在拱頂頂、邊墻或底底部適當(dāng)部位位增加輔助通通道將溶管連連通，不改變變地下水總的的流動(dòng)趨勢(shì)。。a拱部溶管處理理b邊墻溶管處理理溶管連通示意意圖7、跨越方法（1）涵、管跨越越如果隧道底部部存在小體積積的溶洞空腔腔或暗河，且且流量都較小小，可在隧道道底部設(shè)置暗暗涵、管跨越越。（2）橋梁跨越如隧道底部存存在大體積的的溶洞空腔或或?qū)挾容^大的的暗河，且流流量都較大，，可采用橋梁梁跨越。但施施做橋墩時(shí)，，一定要探明明河底的地質(zhì)質(zhì)情況，合計(jì)計(jì)選取樁和承承臺(tái)的施工方方法，確?；A(chǔ)具有足夠夠的承載能力力。8、放水減壓方方法如巖溶水是從從比較堅(jiān)硬、、完整的巖層層中流出，泥泥砂含量很小小，且水量、、水壓均不大大，且能夠確確定溶洞水排排放對(duì)周圍環(huán)環(huán)境和隧道結(jié)結(jié)構(gòu)安全不會(huì)會(huì)造成太大的的影響，可采采用平行導(dǎo)坑坑、排水洞、、橫洞、迂回回導(dǎo)坑排水等等方法進(jìn)行放放水減壓。9、直接排放法法如果探水孔流流出清水，水水壓力P≤0.1MPa時(shí)，且能夠確確認(rèn)隧道排水水不會(huì)影響施施工安全和周周圍環(huán)境、相相鄰建筑物的的安全時(shí)，可可采用直接排排放方案。10溶洞直接揭開(kāi)開(kāi)法（1）適用水量、、水壓、規(guī)模模不大的小規(guī)規(guī)模溶洞或巖巖溶管道，且且揭開(kāi)后對(duì)環(huán)環(huán)境不會(huì)造成成破壞。（2）作好應(yīng)急預(yù)預(yù)案和安全防防范，盡量一一次爆破成功功。1、南嶺隧道地地表注漿處理理南嶺隧道生潮潮垅洼巖溶注注漿處理七、巖溶處理理工程實(shí)例2長(zhǎng)地隧道基底底溶洞換填處處理3鋁廠隧道溶洞洞回填漿砌片片石和注漿處處理4新橋隧道基底巖溶涵管跨越5高寨一號(hào)隧道道基低溶洞換換填處理6普洱渡隧道溶溶洞泄水洞處處理1、超前鉆探和和規(guī)范施工問(wèn)問(wèn)題問(wèn)題：不進(jìn)行行超前鉆探或或施工不規(guī)范范導(dǎo)致隧道涌涌水突泥。隧隧道爆破后留留下的隔水層層太小或直接接揭穿溶洞。。對(duì)策：嚴(yán)格按按設(shè)計(jì)進(jìn)行施施工，必要時(shí)時(shí)增加探孔。。每循環(huán)爆破破后一定要留留下足夠的隔隔水層。八、巖溶隧道道施工容易出出現(xiàn)的問(wèn)題及及對(duì)策74隔水層的抗?jié)摑撐g厚度若隔水層兩側(cè)側(cè)含水層中水水位不同，則則在高水位一一側(cè)，產(chǎn)生向向低水位一側(cè)側(cè)的地下運(yùn)動(dòng)動(dòng)，并形成一一定的滲透壓壓力。如果隔隔水層厚度能能夠足以承受受這種滲透壓壓力，則可以以認(rèn)為能起到到隔水作用，，否則，隔水水層可能被潛潛蝕破壞。當(dāng)當(dāng)隔水層兩側(cè)側(cè)具有一定水水位差時(shí)，隔隔水層的臨界界有效厚度可可用h0表示，即75式中，H為隔水層兩側(cè)側(cè)的水位差，，m；β為取決與含水水層透水性的的水頭折減系系數(shù)，一般在在0.65～0.95范圍內(nèi)選用；；Ι0為根據(jù)隔水層層透水性決定定的允許水力力比降，數(shù)值值見(jiàn)下表1。隔水層單位吸水量ω隔水層滲透系數(shù)K（cm/s）允許水力比降Ι00.01＜0.1×10-4200.03（0.1～0.6）×10-4150.05（0.6～0.1）×10-410隔水層允許水水力表降Ι0值76h為隔水層的實(shí)實(shí)際厚度，判判斷標(biāo)準(zhǔn)如下下：h＞3h0為可靠靠隔水水層；；h=（1～3）h0為基本本可靠靠隔水水層；；h＜h0隔水層層可能能被潛潛蝕破破壞。。2、孔口口管和和止水水裝置置安裝裝問(wèn)題題問(wèn)問(wèn)題：：孔口口管固固定不不牢固固，被被高壓壓涌水水沖出出，造造成探探孔孔涌涌水突突泥。。在高高壓富富水區(qū)區(qū)未孔孔口安安裝止止水裝裝置。。對(duì)對(duì)策：：孔口口管固固定牢牢固，，孔孔口安安裝高高壓球球閥等等止水水裝置置。3、溶洞洞泥砂砂排放放問(wèn)題題問(wèn)問(wèn)題題：大量涌涌水突突泥，，導(dǎo)致致地表表塌陷陷、地地表水水疏干干對(duì)策：：采用用注漿漿封