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貴陽(yáng)地鐵多溶腔隧道安全施工技術(shù)

文檔作者：易金舫１，盧松柏１，饒軍應(yīng)２，謝濤２文檔來(lái)源：１．中國(guó)鐵建十五局集團(tuán)第七工程有限公司２．貴州大學(xué)土木工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月08日
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２０１６ 年７ 月上
第４５ 卷 第１３ 期
施 工 技 術(shù)
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ １ ０１
ＤＯＩ：１０． ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１６１３０１０１
貴陽(yáng)地鐵多溶腔隧道安全施工技術(shù)?
易金舫１，盧松柏１，饒軍應(yīng)２，謝 濤２
（１． 中國(guó)鐵建十五局集團(tuán)第七工程有限公司，河南 洛陽(yáng) ４７１０１３； ２． 貴州大學(xué)土木工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) ５５００２５）
［摘要］ 以貴陽(yáng)市軌道交通１ 號(hào)線火車站站—沙沖路站區(qū)間隧道施工為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)栱部充填溶洞、小型溶蝕
空腔、具突水突泥風(fēng)險(xiǎn)巖溶、正洞超前探水遇溶洞（槽）涌水、超前探水溶洞未揭示而開(kāi)挖后溶洞暴露且涌水、出露
于隧道起栱線以上部位的溶洞等處治技術(shù)進(jìn)行探討與實(shí)踐，結(jié)果表明：隧道開(kāi)挖前準(zhǔn)備充分，輔以及時(shí)準(zhǔn)確的超前
地質(zhì)預(yù)報(bào)，按文中方案嚴(yán)控巖溶治理，并在開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制進(jìn)尺，及時(shí)支護(hù)，可有效保障貴陽(yáng)地鐵多溶腔隧道的施
工安全。
［關(guān)鍵詞］ 地鐵； 隧道；巖溶；多溶腔；施工技術(shù)；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)
［中圖分類號(hào)］ Ｕ４５８． １ ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ Ａ ［文章編號(hào)］ １００２?８４９８（２０１６）１３?０１０１?０４
Ｓａｆｅｔｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｍｕｔｉ?ｃａｖｅｒｎ Ｔｕｎｎｅｌ
ｏｆ Ｇｕｉｙａｎｇ Ｓｕｂｗａｙ
Ｙｉ Ｊｉｎｆａｎｇ１， Ｌｕ Ｓｏｎｇｂａｉ１， Ｒａｏ Ｊｕｎｙｉｎｇ２， Ｘｉｅ Tａｏ２
（１． Ｔｈｅ ７ｔｈ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ． ｏｆ Ｃｈｉｎａ １５ｔｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， Ｌｕｏｙａｎｇ， Ｈｅ’ｎａｎ ４７１０１３， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｇｕｉｙａｎｇ， Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５００２５， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｇｕｉｙａｎｇ ｓｕｂｗａｙ Ｎｏ． １ ｌｉｎｅ ｆｒｏｍ Ｒａｉｌｗａｙ ｓｔａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｈａｃｈｏｎｇ Ｒｏａｄ ｓｔａｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔｕｄｙ， ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃｉｎｇ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｆｉｌｌｅｄ
ｃａｖｅｓ ａｔ ａｒｃｈｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ， ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃａｖｉｔｉｅｓ， ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｍｕｄ
ｏｕｔｂｕｒｓｔ， ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｏｆ ｃａｖｅｓ ｗｈｅｎ ｍａｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ａｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ， ｔｈｅ ｃａｖｅｓ ｔｈａｔ ｄｉｄ ｎｏｔ ｂｅ
ｒｅｖｅａｌｅｄ ｂｙ ａｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｂｕｔ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｏｌｄｅｄ ａｆｔｅｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｗｈｉｃｈ
ｗａｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ａｂｏｖｅ ｔｈｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｓｐｒｉｎｇｉｎｇ ｌｉｎｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｔ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｏ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｕｔｉ?ｃａｖｅｒｎ ｔｕｎｎｅｌ ｏｆ Ｇｕｉｙａｎｇ ｓｕｂｗａｙ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｅｎｏｕｇｈ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ｂｅｆｏｒｅ
ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ， ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｏｒｅｃａｓｔ， ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ
ｄｒｉｌｌ ｆｏｏｔａｇｅ ｓｔｒｉｃｔｌｙ ａｎｄ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｉｎ ｔｉｍｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｗａｙｓ； ｔｕｎｎｅｌｓ； ｋａｒｓｔ； ｍｕｔｉ?ｃａｖｅｒｎ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ； ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｏｒｅｃａｓｔ
?貴州省交通廳項(xiàng)目（黔科合ＧＹ 字（２００９）３０２９） ［作者簡(jiǎn)介］ 易金舫，高級(jí)工程師， Ｅ?ｍａｉｌ： １５４３７５５６５０＠ ｑｑ． ｃｏｍ ［通訊作者］ 饒軍應(yīng)，講師，Ｅ?ｍａｉｌ：ｒａｏ?ａｌｅ＠１６３． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１５?１２?１５
０ 引言
巖溶給各類在建或在役地下工程均會(huì)造成不
同程度的危害，巖溶問(wèn)題長(zhǎng)期困擾我國(guó)中部、華南
和西南地區(qū)公路、鐵路隧道的修建與養(yǎng)護(hù)［１］ 。巖溶
對(duì)在建地下工程的危害主要有涌水、突泥與塌
陷［２］ ，對(duì)在役地下工程則體現(xiàn)為滲漏水、巖溶塌陷
及不均勻沉陷等方面［３］ 。概括來(lái)說(shuō)，巖溶對(duì)地下工
程的危害可分為變形問(wèn)題與水害問(wèn)題兩大類。為
解決巖溶的危害問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在理論、試驗(yàn)、實(shí)
踐等方面開(kāi)展大量研究工作［４?８］ ，也取得可喜成果，
但各工程、各地區(qū)的巖溶問(wèn)題各具特點(diǎn)［９］ ，尤其是
貴州境內(nèi)多為喀斯特地貌，巖溶較發(fā)育，而貴陽(yáng)市
區(qū)修建地鐵尚屬首次，具有該地區(qū)特點(diǎn)的巖溶治理
參考資料較少。因此，非常有必要依托貴陽(yáng)地鐵隧
道施工的成功案例，開(kāi)展多溶腔地鐵隧道安全施工
技術(shù)研究，成果可為貴陽(yáng)地鐵其他線路的施工提供
參考。１ 工程概況
貴陽(yáng)市軌道交通地鐵１ 號(hào)線第７ 工作段位于貴
陽(yáng)市南明區(qū)，從人民廣場(chǎng)站開(kāi)始沿遵義路至火車
站，結(jié)束于沙沖路站?；疖囌菊尽硾_路站區(qū)間隧
道（下稱：火沙隧道）長(zhǎng)９２５． ７ｍ?；鹕乘淼溃冢模耍玻?＋
１４３． ２—ＺＤＫ２６ ＋３００ 段埋深僅１６． ４ ～２２． ５ｍ，與貴
陽(yáng)火車站呈７０°夾角，并先后下穿火車站售票廳（３
１ ０２ 施工技術(shù) 第４５ 卷
層）、行包房（２ 層）、股道（７ 條）及站臺(tái)。
火沙隧道隧址區(qū)為溶蝕低中山及貴陽(yáng)溶蝕盆
地北側(cè)、黔靈山溶蝕殘丘東面和貴陽(yáng)溶蝕盆地核心
地段，貴陽(yáng)向斜北部揚(yáng)起端近軸部，屬于貴陽(yáng)構(gòu)造
盆地中心區(qū)，隧址位于貴陽(yáng)市主城區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)狀地面
整體地勢(shì)較平， 地面高程為１ ０６８． ６７０ ～
１ ０７６． ０７０ｍ，相對(duì)高差約為７． ４ｍ，本區(qū)間隧道由于
受現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程影響，線路兩側(cè)民用建筑物
密集，工程環(huán)境條件復(fù)雜。
表１ 巖溶分布統(tǒng)計(jì)
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎｄ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ
樁號(hào)里程頂板標(biāo)高／ ｍ 底板標(biāo)高／ ｍ 洞（隙） 垂高／ ｍ
頂板巖體
厚度／ ｍ
巖溶與
隧道關(guān)系
１３Ｚ（Ｋ２６ ＋１４３／２７ ＋０６９）２３ １ ０６０． ５１ １ ０５８． ２１ ２． ３ １． ３ 隧道頂板上
１２Ｚ（Ｋ２６ ＋１１５／２７ ＋０８８）３ １ ０５６． ０３ １ ０５４． ８３ １． ２ ５． ０ 隧道頂板上
１２Ｚ（Ｋ２６ ＋１１５／２７ ＋０８８）９ １ ０５１． ７１ １ ０５０． ３１ １． ４ — 隧道洞身段
１１Ｚ（Ｋ２６ ＋８３／２７ ＋０２９）２ １ ０５０． ４３ １ ０４７． ６３ ２． ８ — 隧道洞身段
１１Ｚ（Ｋ２６ ＋８３／２７ ＋０２９）３ １ ０６１． ２７ １ ０５９． ６７ １． ６ １． １ 隧道頂板上
１０Ｚ（Ｋ２６ ＋５５／２７ ＋００８）１９ １ ０５７． １３ １ ０５５． ７３ １． ４ ４． ０ 隧道頂板上
１０Ｚ（Ｋ２６ ＋５５／２７ ＋００８）１１ １ ０５４． ３６ １ ０５１． ８６ ２． ５ ６． ２ 隧道頂板上
９Ｚ（Ｋ２５ ＋９１５／２６ ＋８７６）１４ １ ０５０． ７７ １ ０４８． ８７ １． ９ — 隧道洞身段
本隧道穿越可溶巖分布區(qū)，受構(gòu)造影響，巖溶
地貌較為發(fā)育。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探及相關(guān)資
料表明，擬建區(qū)間隧道段調(diào)查范圍內(nèi)可溶巖分布地
段巖溶形態(tài)主要以溶洞、溶溝（槽）、石芽為主。本
區(qū)間隧道初勘和詳勘共施工３７ 個(gè)鉆探孔，有８ 個(gè)鉆
探孔揭露溶洞，遇溶率為２１． ６％ （見(jiàn)表１）。此外，
由于火沙隧道下穿貴陽(yáng)火車站，期間有約１００ｍ 處
于地勘盲區(qū)，根據(jù)以往地質(zhì)勘探資料推斷，該區(qū)段
極有可能也存在巖溶發(fā)育。
２ 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)
結(jié)合火沙隧道工程與水文地質(zhì)條件，施工中以
地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，超前鉆探法為主，結(jié)合多種物
探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。
１）中短距離超前預(yù)報(bào) 采用地質(zhì)雷達(dá)等物探
手段對(duì)掌子面前方巖溶發(fā)育形態(tài)、規(guī)模、充填情況、
巖溶空洞中有沒(méi)有水等進(jìn)行中短距離超前預(yù)報(bào)，地
質(zhì)雷達(dá)２５ｍ 一次，一次范圍３０ｍ。
２）超前水平鉆探 采用掌子面超前水平鉆孔
對(duì)地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，每個(gè)斷面布設(shè)３ ～５
個(gè)探測(cè)孔并１ 孔取巖芯，探測(cè)孔２５ｍ 一個(gè)循環(huán)，單
孔長(zhǎng)度為３０ｍ 左右，相鄰探測(cè)孔之間的搭接長(zhǎng)度為
５ｍ；當(dāng)有異常情況時(shí)，適當(dāng)增加鉆孔或加長(zhǎng)鉆孔。
隧道仰栱施工前，應(yīng)對(duì)基底隱伏巖溶采用地質(zhì)
雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)探測(cè)結(jié)果，對(duì)異常區(qū)采用有效
方法進(jìn)一步詳探，若發(fā)現(xiàn)基底存在空洞、溶洞、溶槽
等應(yīng)及時(shí)提出以便處理；當(dāng)基底承載力不滿足結(jié)構(gòu)
要求時(shí)應(yīng)采用基底換填、注漿加固等綜合處理措
施，且應(yīng)加強(qiáng)施工防護(hù)，以保證施工安全及結(jié)構(gòu)承
載安全。
對(duì)地質(zhì)調(diào)查法、超前鉆探法等預(yù)報(bào)手段所取得
的資料進(jìn)行綜合分析與評(píng)判，相互印證，并結(jié)合掌
子面揭示的地質(zhì)條件、發(fā)展規(guī)律、趨勢(shì)及前兆進(jìn)行
預(yù)測(cè)、判斷，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，相應(yīng)優(yōu)化
調(diào)整工程措施，以確保施工安全及結(jié)構(gòu)安全，確保
工程順利實(shí)施。
３ 巖溶處置方法
火沙隧道隧址區(qū)為可溶巖分布區(qū)，巖溶強(qiáng)發(fā)
育，根據(jù)地勘資料，場(chǎng)區(qū)碳酸鹽分布較廣，巖溶形態(tài)
主要以溶洞、溶溝、裂隙為主，巖體內(nèi)主要為溶孔、
垂直溶洞等，溶洞填充狀態(tài)為全填充狀態(tài)、半填充
狀態(tài)；巖溶處理措施應(yīng)根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)確定的巖
溶形態(tài)及大小、填充情況與隧道的相對(duì)位置等具體
情況綜合研究。
１）栱部充填溶洞處理 采取管棚超前支護(hù)，后
開(kāi)挖通過(guò)的原則。
２）小型溶蝕空腔 開(kāi)挖后根據(jù)溶洞規(guī)模及形
態(tài)研究處理，一般隧底的溶洞根據(jù)水文地質(zhì)條件，
能回填的進(jìn)行回填，否則采用板或樁基措施跨越，
邊墻及栱部溶洞空腔原則上采用混凝土回填處理。
３）突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)的巖溶，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘查資
料，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造富水地段采取超前帷幕注漿、超前
周邊注漿措施進(jìn)行處理。
４）洞身出水點(diǎn) 原則上采用深孔注漿進(jìn)行封
堵，遇到不能封堵的巖溶管道則采用管道連通，保
證水路暢通，或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揭露情況研究適當(dāng)?shù)乃?
理方案。當(dāng)掌子面出現(xiàn)裂隙面狀出水點(diǎn)時(shí)，可采用
水灰比為１∶ １ ～１∶ ０． ６ 的水泥漿注漿止水（見(jiàn)圖１）。
在注漿過(guò)程中，單孔擴(kuò)散半徑２ｍ，孔口間距１ ～
１． ５ｍ，保持注漿壓力大于水壓０． ５ＭＰａ，注漿孔與出
水裂隙面應(yīng)盡量大角度相交。注漿后用止?jié){塞止
漿，止?jié){塞膠圈尺寸應(yīng)與注漿孔徑相配；若巖溶縫
２０１６ Ｎｏ． １３ 易金舫等：貴陽(yáng)地鐵多溶腔隧道安全施工技術(shù) １ ０３
隙涌水量較大，應(yīng)先鉆引水孔泄壓，再對(duì)裂隙注漿，
最后用膨脹快硬水泥對(duì)引水孔進(jìn)行封堵處理。
圖１ 裂隙面狀出水點(diǎn)止水示意
Ｆｉｇ． １ Ｗａｔｅｒ ｓｅａｌ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｏｕｔｆｌｏｗ ｉｎ
ｆｒａｃｔｕｒｅ ａｔ ｐｌａｎｅ ｓｔａｔｅ
圖２ 正洞超前探水遇溶洞（槽）涌水的處理方案
Ｆｉｇ． ２ Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｖｅｓ ｗｉｔｈ ｗａｔｅｒ ｉｎｆｌｏｗ ｄｕｒｉｎｇ ａｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ
當(dāng)正洞超前探水遇溶洞（槽）涌水（見(jiàn)圖２）：若
涌水壓力較小且空洞較大時(shí)，可考慮采用泵送Ｃ１５
混凝土填充； 若涌水量及涌水壓力不大時(shí)（ ＜
０． ５ＭＰａ），直接利用探水孔進(jìn)行注漿，并在孔口安裝
止?jié){塞；若涌水量及壓力較大，則可在出水孔口處
２ ～４ｍ范圍內(nèi)鉆１ ～ ２ 個(gè)分流孔，以減小涌水壓力，
利于注漿，探水孔和分流孔均可作為注漿孔；若孔
口段巖石破碎，可先安設(shè)用麻絲棉紗等纏繞后的孔
口管，并打入注漿孔，孔口與巖壁之間用膨脹快硬
水泥堵塞，再進(jìn)行注漿，注漿完畢后，封堵孔口。注
漿材料可采用水灰比為１∶ １ ～１∶ ０． ６ 的水泥漿，注漿
終壓為“ｐ［水壓］ ＋ ０． ５ ～ １． ０ＭＰａ”。注漿前，應(yīng)在類
似地質(zhì)條件下進(jìn)行注漿試驗(yàn)，初步掌握漿液充填
率、注漿量、漿液配合比、膠凝時(shí)間、漿液擴(kuò)散半徑、
注漿終壓等指標(biāo)，以使注漿達(dá)最佳效果。
當(dāng)超前探水溶洞未揭示，而開(kāi)挖后溶洞暴露且
涌水時(shí)，其處理方案如圖３ 所示。處理該類涌水時(shí)，
應(yīng)在出水口附近鉆２ ～ ４ 個(gè)分流孔以減小涌水流量
和壓力，并在出水孔與分流孔孔口安設(shè)孔口管，且
對(duì)孔壁與孔口管之間用膨脹快硬水泥進(jìn)行有效封
堵，然后再進(jìn)行注漿處理。若涌水壓力及流量較
大，則可視具體情況增設(shè)１ ～ ２ 個(gè)分流孔，分流孔應(yīng)
在一定深度（３ ～ １０ｍ）與溶洞或溶隙交匯。注漿材
料及終壓同圖２ 中方案，但在注漿結(jié)束后應(yīng)再鉆
１ ～２ 個(gè)檢查孔，確認(rèn)已達(dá)預(yù)期處理效果后方可進(jìn)行
下一步施工開(kāi)挖。
圖３ 超前探水未揭示而開(kāi)挖后暴露的
涌水溶洞處理方案
Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃａｖｅｓ ａｒｅ ｎｏｔ ｒｅｖｅａｌｅｄ
ｂｙ ａｈｅａｄ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｂｕｔ ｗａｔｅｒ
ｉｎｆｏｌｄｅｄ ａｆｔｅｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
出露于隧道起栱線以上部位的溶洞，應(yīng)按圖４
所示的措施進(jìn)行預(yù)處理。處理方案可概括如下。
１）采用?４２ｍｍ 注漿小導(dǎo)管提前至少３ 榀鋼架
對(duì)栱、腰部溶洞進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，每榀鋼架施作１
環(huán)，前后排錯(cuò)開(kāi)施工，溶腔內(nèi)的小導(dǎo)管采用每２ 榀鋼
架施作１ 環(huán)。小導(dǎo)管長(zhǎng)度為３． ５ｍ，施工時(shí)根據(jù)溶洞
規(guī)模作適當(dāng)調(diào)整。
２）通過(guò)超前支護(hù)，盡量防止溶洞內(nèi)充填物塌落
引起地表沉陷，必要時(shí)可加鋼插板等措施。
３）開(kāi)挖后采用?４２ｍｍ 注漿小導(dǎo)管注漿加固。
４）溶洞處初期支護(hù)鋼架調(diào)整為０． ５ｍ／ 榀，初期
支護(hù)封閉后立即注漿充填密實(shí)。
５）出露于隧道底板的溶洞，在隧道底板施工
前，應(yīng)清除填充物，自下而上以干砌片石、Ｃ１５ 片石
混凝土回填，當(dāng)溶洞深度＞５ｍ，清除有困難時(shí)，可采
用注漿小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固處理。
６）對(duì)于隧道淺埋地段及下穿既有構(gòu)筑物地段，
栱部溶腔必須回填密實(shí)，除吹砂或Ｃ２５ 混凝土回填
１ ０４ 施工技術(shù) 第４５ 卷
圖４ 起栱線以上部位溶洞超前處理方案
Ｆｉｇ． ４ Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅｓ ｅｘｐｏｓｅｄ ａｂｏｖｅ
ｔｈｅ ｐａｒｔｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｓｐｒｉｎｇｉｎｇ ｌｉｎｅ
外，另預(yù)埋注漿管，待初期支護(hù)封閉成環(huán)后，進(jìn)行注
漿回填密實(shí)。
７）對(duì)于栱腰以上無(wú)充填的溶洞，可提前壓注混
凝土或注漿回填。
此外，若遇到大型溶洞時(shí)，則應(yīng)根據(jù)具體情況
制定專項(xiàng)方案。
４ 注意事項(xiàng)
４． １ 準(zhǔn)備工作
施工前應(yīng)全面熟悉設(shè)計(jì)文件，核實(shí)線路資料、
設(shè)計(jì)標(biāo)高、各部結(jié)構(gòu)尺寸，按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行
現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)、施工方案，確
保施工安全。
４． ２ 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)
開(kāi)挖前需通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)、超前鉆孔等手段對(duì)前
方圍巖進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，充分了解前方地質(zhì)情況。
４． ３ 隧道開(kāi)挖
１）火沙隧道下穿火車站站房段在掌子面穩(wěn)定
的情況下采用全斷面法施工，嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，
挖一榀支一榀且封閉成環(huán)；否側(cè)采用超短臺(tái)階“一
步一回頭”法施工，上臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)按一榀一支、下
臺(tái)階不大于２ 榀進(jìn)尺開(kāi)挖支護(hù)。隧道開(kāi)挖、初期支
護(hù)、二次襯砌采用交替作業(yè)、逐段整體推進(jìn)的施工
工序。二次襯砌循環(huán)長(zhǎng)度按５ｍ 控制，當(dāng)二襯澆筑
混凝土?xí)r，應(yīng)停止掌子面開(kāi)挖，及時(shí)澆筑二襯混凝
土，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的８０％ 以上，方可
進(jìn)行下一襯砌循環(huán)的開(kāi)挖。
２）隧道下穿火車站站場(chǎng)段采用超短臺(tái)階“一步
一回頭”法施工，上臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)按一榀一支、下臺(tái)
階不大于２ 榀進(jìn)尺開(kāi)挖支護(hù)。也可根據(jù)施工機(jī)具等
情況，在掌子面穩(wěn)定情況下采用全斷面法施工，嚴(yán)
格控制開(kāi)挖進(jìn)尺，挖一榀支一榀且封閉成環(huán)。二襯
及時(shí)跟進(jìn)，距掌子面的距離≤５０ｍ。
３）當(dāng)存在局部軟弱帶、節(jié)理、順層等不利于隧道
圍巖穩(wěn)定的情況時(shí)，可能發(fā)生掉塊或坍塌，及時(shí)通知
各方現(xiàn)場(chǎng)處理，必要時(shí)對(duì)支護(hù)體系和工法進(jìn)行調(diào)整。
４． ４ 加強(qiáng)初期支護(hù)施工質(zhì)量控制
１）保證管棚施工質(zhì)量 管棚施工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)
參數(shù)進(jìn)行，逐孔完成后再施工下一孔，并保障注漿
效果；為避免管內(nèi)漿體固結(jié)收縮，可依據(jù)試驗(yàn)添加
一定的微膨劑等外加劑；施工后應(yīng)對(duì)管棚施工質(zhì)量
進(jìn)行檢測(cè)，要求管體填充率達(dá)９７％ 以上。若開(kāi)挖發(fā)
現(xiàn)管棚段栱部注漿固結(jié)不充分，可打設(shè)小導(dǎo)管進(jìn)行
跟蹤補(bǔ)充注漿。
２）保證系統(tǒng)錨桿施工質(zhì)量，系統(tǒng)錨桿灌漿充填
應(yīng)飽滿，并按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行檢測(cè)。
３）加強(qiáng)初期支護(hù)后注漿質(zhì)量控制 初期支護(hù)
完成１ ～２ 環(huán)后，須立即對(duì)初期支護(hù)后進(jìn)行補(bǔ)注漿，
避免初期支護(hù)后有空隙或不密實(shí)現(xiàn)象；并對(duì)初期支
護(hù)密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，確保初期支護(hù)背后無(wú)空隙。
４）型鋼鋼架與巖壁間易在混凝土后形成不密
實(shí)或存在空隙的問(wèn)題，除采取濕噴工藝、加強(qiáng)施作
人員教育和培訓(xùn)，精心組織施工、加強(qiáng)質(zhì)量過(guò)程控
制外，也可在工字鋼后預(yù)先埋設(shè)ＰＶＣ 注漿管，在噴
混凝土后進(jìn)行注漿，保證其密實(shí)。
５）為了更好地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，在施工中應(yīng)加強(qiáng)
洞內(nèi)洞外監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)地表沉降、栱頂下沉、凈空變化
及鐵路框架橋沉降等監(jiān)測(cè)工作，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行
整理、分析，判定圍巖穩(wěn)定性，預(yù)報(bào)險(xiǎn)情，確定其后
續(xù)施工中應(yīng)采取的措施，為修改設(shè)計(jì)提供參考。
６）隧道應(yīng)實(shí)行文明施工，提高機(jī)械化水平，改
善作業(yè)環(huán)境，并減少對(duì)周邊居民正常生產(chǎn)生活秩序
及鐵路運(yùn)營(yíng)的影響。
７）下穿鐵路段隧道開(kāi)挖后應(yīng)對(duì)隧道周邊巖體
及地表進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)掃描，若存在空隙、空洞，根據(jù)
現(xiàn)場(chǎng)情況擬采取洞內(nèi)或地表注漿處理，并確保其密
實(shí)度。
５ 結(jié)語(yǔ)
貴陽(yáng)軌道交通１ 號(hào)線火沙隧道施工中遭遇各類
溶腔眾多，經(jīng)嚴(yán)格執(zhí)行文中巖溶處置方案，輔以及
時(shí)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，施工中未發(fā)生任何巖溶涌水、突
泥災(zāi)害。地表沉降、隧道斷面等監(jiān)測(cè)結(jié)果未有異
常，巖溶治理取得良好效果。
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（下轉(zhuǎn)第１２９ 頁(yè)）
２０１６ Ｎｏ． １３ 王思淼等：基于ＳＰＳＳ 的巖溶隧道圍巖變形規(guī)律研究 １ ２９
對(duì)數(shù)模型對(duì)凈空收斂值的擬合效果最佳。因此，可
以初步斷定，隧道圍巖變形規(guī)律服從對(duì)數(shù)分布。
圖４ 凈空收斂回歸分析可決系數(shù)
Ｒ２ 最大值頻數(shù)分布
Ｆｉｇ． ４ Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘｍｉｕｍ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｒ２
比較４ 種模型分別在時(shí)間和距離因素影響下的
可決系數(shù)為最大的頻數(shù)，對(duì)比如圖５ 所示。
圖５ ４ 種模型擬合結(jié)果對(duì)比
Ｆｉｇ． ５ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆｉｔｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ
對(duì)比圖表明，當(dāng)以開(kāi)挖時(shí)間為自變量時(shí)，對(duì)數(shù)
模型擬合的判決系數(shù)Ｒ２ 為最大的頻數(shù)高于三次模
型，即對(duì)數(shù)模型擬合效果更優(yōu)；當(dāng)以斷面距前方掌
子面距離為自變量時(shí)，由于受施工因素的影響三次
模型擬合的判決系數(shù)Ｒ２ 為最大的頻數(shù)高于對(duì)數(shù)模
型，此時(shí)三次模型擬合效果更優(yōu)。
５ 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)巖溶隧道凈空收斂和栱頂沉降的監(jiān)測(cè)
數(shù)據(jù)分析，建立了隧道圍巖變化的回歸分析模型，
對(duì)模型進(jìn)行了工程實(shí)例分析和模型檢驗(yàn)，結(jié)果表
明：①巖溶隧道圍巖變化與圍巖級(jí)別，開(kāi)挖時(shí)間和
距掌子面距離以及施工因素等密切相關(guān)，呈正相關(guān)
關(guān)系，分別可用對(duì)數(shù)模型、三次模型、冪指數(shù)模型和
指數(shù)模型等來(lái)進(jìn)行描述；②圍巖變形量隨開(kāi)挖時(shí)間
的變化規(guī)律服從對(duì)數(shù)分布規(guī)律，對(duì)數(shù)模型檢驗(yàn)結(jié)果
隧道掌子面開(kāi)挖時(shí)間對(duì)圍巖變形量的可決系數(shù)最
大。③由于受施工因素的影響圍巖變形量隨距掌
子面距離的變化規(guī)律服從三次模型分布規(guī)律，三次
模型檢驗(yàn)結(jié)果隧道隨距掌子面距離對(duì)圍巖變形量
的可決系數(shù)最大。
建議在隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析時(shí)，當(dāng)不考慮隧
道監(jiān)測(cè)點(diǎn)距掌子面距離時(shí)，應(yīng)采用對(duì)數(shù)模型分析圍
巖變形量隨開(kāi)挖時(shí)間的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)圍巖的穩(wěn)定
性。當(dāng)考慮隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)距掌子面距離時(shí)，由于受施
工因素的影響，采用三次模型分析圍巖變形量隨距
掌子面距離的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)圍巖的穩(wěn)定性更為
合理。
綜上所述，在石灰?guī)r地區(qū)，隧道圍巖穩(wěn)定性評(píng)
價(jià)和支護(hù)參數(shù)選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮圍巖級(jí)別，隧道
掌子面開(kāi)挖時(shí)間和隧道監(jiān)測(cè)點(diǎn)距掌子面距離等因
素進(jìn)行評(píng)價(jià)方法選擇，預(yù)測(cè)圍巖穩(wěn)定性，進(jìn)行施工
風(fēng)險(xiǎn)分析，從而指導(dǎo)隧道施工安全有序進(jìn)行。
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