建筑施工技术试卷答案 [溶洞施工技术的研究与注意事项]

　　溶洞指的是由雨水或地下水溶解侵蚀石灰岩层所形成的空洞。又称钟乳洞，石灰岩洞。溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。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，受水的化学相机械作用产生沟槽、裂缓和空洞以及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，常会遭到溶洞。因此，在这些地区修建隧道，必须予以注意。
　　一、溶洞的工程特点、类型及对履道施工的影响
　　（一）溶洞的工程特点
　　1.突发性：如治怀铁路囚梁山履道岩溶突水瞬时发生，3#溶洞正洞超前下导坑施工时，掌子面突发爆喷型突泥，瞬间硬塑一软塑状粘土塞满244m长的下导坑空间，捅泥量4200m3。
　　2.高压性：如团梁山隧道岩溶预估沸水压力高达4.6Mp，2#溶洞突水后进行水压测试为2.73MPa；施工中均出现了射水、涌泥、喷砂现象，还曾将钻孔中的钻杆推射出8.0m远。
　　3.富水性：如团梁山隧道预估正常捅水量为9.8万，最大捅水量为5#溶洞施工时，突发大规模涌水突泥，最大涌水量2万。涌水涌泥持续28min后渐小。
　　（二）溶洞的类型
　　溶洞一般有死、活、干、湿、大的溶洞，处理方法则较为复杂。
　　（三）溶洞对隧道工程的影响
　　当隧道穿过可溶性岩层时，有的溶洞岩质破碎，容易发生组塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理。有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，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满入隧道。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、隧道遏到溶洞的处理原则及措施
　　（一）隧道遇到溶洞的处理原则
　　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告密区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量捅水、流石流泥、崩坍落石等的地段，必须事先制定措施，确保施工安全。
　　2.隧道穿过岩溶区，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。当出现大量桶水、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。
　　（二）隧道遇到溶洞的常用处理方法
　　隧道遇到溶洞的常用处理方法，有“引、堵、越、绕”4种。
　　1.引。遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与随道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施宣泄水流或开凿泄水洞将水排出洞外（图1）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(或引水糟)将水位降低到随底高程以下，再行引排。当隧道没有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。
　　(2)堵。对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与随道相交的位置及其充填情况，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2)。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随道护拱及拱顶回填进行处理(图3)。
　　图1 桥涵宣泄水流示意图 图2 溶洞堵填示意图 图3 锚喷加图与护拱示意图
　　(3)越。当随道一例遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过(图4)。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坛工支墒，支承随道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水(图5)。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过(图6)。当随道中部及底部通有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过(图7)。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。
　　图4 加深边墙基础示意图 图5 支墙内套设涵管示意图
　　图6 筑拱跨过示意图 图7 架梁跨过示意图
　　(4)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。
　　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、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。
　　(2)施工中注意检查溶洞项部，及时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎时，应先喷射混段土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并应设置施工防护架或钢筋防护网。
　　(3)在溶烛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)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、块石堆积或流塑状联土及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破璃双液桨进行加固。
　　(5)溶洞末做出处理方案前，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。
　　四、安全保障措施
　　（一）挖掘时的安全技术措施
　　（1）挖孔工人必须带有安全帽、安全绳。取土渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机必须经常检查。
　　（2）为防止井口坍塌，必须在孔口用钢筋砼护壁。
　　（3）挖孔深超过10m时必须采用机械通风。
　　（4）挖孔工作暂停时，孔口必须罩盖。
　　（5）井孔要设置牢固可靠的安全梯，以便于施工人员上下。
　　（6）电工、爆破工必须持证上岗，井上、井下作业人员必须身体健康。
　　（7）孔内照明须使用12V安全电压和防爆灯。
　　（8）孔上与孔内人员必须保持有效联系，孔边设安全绳与孔下人员安全带连接，安全绳由孔上人员随作业面松长。
　　（9）孔内作业人员连续工作时间不能超过4小时。
　　（10）孔内爆破时应注意以下事项：
　　①导火线起爆应有工人迅速离孔的设备；导火线应做燃烧速度试验，据以决定导火线所需长度；孔深超过10m时应采用电雷管引爆。②必须打眼放炮，严禁裸露药包。对于软岩石炮眼深度不超过0.8m，对于硬岩石炮眼深度不超过0.5m。炮眼数目、位置和斜插方向，应按岩层断面方向来定，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。③严格控制用药量，以松动为主。一般中间炮眼装硝铵炸药1/2节，边眼装药1/3节～1/4节。④有水眼孔要用防水炸药，尽量避免瞎炮。如有瞎炮时按安全规程处理。⑤炮眼附近的支撑应加固或设防护措施，以免支撑炸坏引起坍孔。⑥孔内放炮后必须迅速排烟，方法为采用高压风管放入孔底吹风。⑦一个孔内进行炮破作业，其他孔内的施工人员必须到地面安全处躲避。⑧爆破时孔口应覆盖安全网等防护措施，以防飞石飞出。
　　(二)挖钻结合法施工
　　当在挖孔作业中遇到严重的流沙或严重涌水，挖孔作业难以继续时，就要改为钻孔桩的施工方法。具体方法为重新回填粘土片石混合物（比例1：1），采用1—1.5m的冲程将洞内冲砸密实，再转入正常钻进。
　　参考文献：
　　[1]陈建.地铁隧道穿越溶洞的施工处理技术探讨.上海:上海市土木工程学会,2005.
　　[2]汶文钊.宜万铁路云雾山隧道溶洞施工技术.中铁一局集团有限公司技术研发中心,2010,5.