岩溶地区隧道路基及支护工程施工分析
关键词：岩溶地区；隧道路基；支护工程；施工
引言：在现代化建设当中，路基的质量对于公路以及隧道最后的质量成果具有关键作用，而公路隧道作为在当今社会当中必不可少的基础设施，关乎到国家的经济发展以及人民的社会生活，为了保障岩溶地区上的隧道公路等基础设施的建设能够始终处于相对较为良好的质量状态，需要相关技术人员能够意识到岩溶地带对于隧道以及路基建设的重要影响意义，并结合现阶段岩溶地区的隧道以及路基成因以及分布规律，全面探讨对于此种特殊地质当中的支护工程施工措施。
1岩溶地区隧道路基基础特征
基于岩溶地区在我国西南部较为常见的地势分布情况，在此类地质当中开展施工建设当中极易发生各类病害，对于各类基础设施的建设造成了一定程度的难度。长期在水流的侵蚀作用下即使能够建成工程项目也会导致质量堪忧，基于这样的特质，为了保障在岩溶地区上开展施工建设并能够保障工程质量，需要进一步分析容易产生的路基病害具体情况。岩溶的发育地区产生的具体特征主要是基于在内部结构当中充斥着大量的松散颗粒物，并且在其中的填充物主要是以粉状砂黏土的填充物为主，这样风化严重的石灰岩小颗粒等数量众多，直径大约在0.5~10.0mm不等。并且此类的填充物实际空隙相对较大，在岩溶地区当中作为内部结构能够起到的承载作用相对较小，且粘结力相对较差，会产生严重的沉降量，稳固性相对较差，在应用到该类地形的过程当中会产生严重的路基损害。实际上岩溶地区对于隧道路基产生的损害主要是基于在荷载力的作用下并且长期的雨水冲刷造成的综合危害，基于岩溶地区处于我国西南部的特性，降雨量较为充沛，隧道路基的施工当中大量的路基填土造成的荷载作用相对较强，在开挖后或是未能够及时对路基受到雨水冲刷作用的现象进行及时的处理，严重的将会造成路基的上部工程在强大的受力作用下产生严重的变形，导致在该段路程上的隧道路基建设产生悬空现象，严重影响到隧道的安全性以及可靠性。
基于这样的问题，本文将结合实际隧道施工案例，进一步分析在岩溶地区当中的隧道建设容易出现的问题以及相应的解决措施。平寨隧道整体工程位于贵州省，处于严重的岩溶地区当中，隧道工程全长7075m并采用人字形的纵坡设计方式。进口路段处为3.109％坡度长达3445.9m，其中出口段的路程长达3629.1m，坡度为16.2％，处于一级铁路水平的隧道工程，其中基于不同的隧道建设路段所呈现出的不同地质结构，产生的岩溶病害情况也存在着一定的差异性[1]。在该隧道路程当中，DK52+202~DK53+100路段当中主要是以白云岩以及灰岩等岩石构成，受到断层影响以及小断层的发育，岩体会发生严重的破碎现象，并呈现出密集发育的状态。在进入到隧道后当中的路基主要是以泥质灰岩以及页岩为主，在经过曝露后会产生开裂剥落以及雨水软化等现象。而DK53+100~DK57+650的路段当中，隧道的路程建设处于整体较为平缓的状态，局部地区的地段中岩层发育状况相对良好，且具有相对较高的延伸性。基于这样的岩溶地带，形成的岩石密集带当中主要是存在大量的石英砂岩以及页岩，处于中厚层夹薄层，隧道整体开挖后会产生明显的割裂性坍塌现象，并且由于地下水对于砼产生强酸性腐蚀，严重危害了整体隧道路基的建设。在DK57+650～DK57+700路段当中，岩溶发育较广，且极易产生严重的突泥以及涌水现象。从大体上来看，基于岩溶地区的独特地质特征，因此，在建设隧道路基的过程当中往往会由于地质结构较为薄弱从而产生严重的坍塌开裂情况，并且随之而来的就是基于隧道工程的质量问题。
2岩溶地区隧道路基工程难点以及重点
由于在该地质环境当中，主要是基于隧道在建工程当中进出口段存在大量的可溶性岩石层，并在地表当中常见大量的溶沟、溶槽等，局部伴有明显的溶洞以及落水洞现象，岩溶状态发育较为明显，且强度较大。这样的地质条件在隧道工程的施工建设当中存在着较大的工作难度，容易发生突泥以及涌水现象，涌水突泥造成在隧道工程的施工建设当中地基成为了其中重点的施工环节。结合工程概况可知，在该隧道的建设当中，主要是以客运为目的进行施工，保留客运的基础上，需要同时能够具有良好的货运效率。基于二者共性的线路，在尚未成熟的施工技术以及运输组织当中，需要保障隧道的建设能够处于高质量的地基技术基础之上，形成相对完善的建设流程，加强施工安全措施的同时，要求在工程建设当中能够具有相对较好的通风效果。隧道设计全长7075m，并且大多数的隧道路基建设在岩溶地区当中，需要在施工建设当中对各种存在的岩层进行勘察预报，从而为施工建设奠定良好的基础。由于该隧道建设路线要求具有相对较高的沉降控制能力，因此，在开展施工建设前的测量工作需要做好充足的准备。隧道穿越断层时的工程建设同样也是其中的重点，并且结合实际来讲，在该隧道工程当中，存在着大量的不良地质，与隧道路基相交的断层带极易导致在施工建设当中出现明显的坍塌现象，为此，需要对两处断层的实际情况进行全面的研究分析。其中包括毛栗寨逆断层以及老鹰岩断层，在DK57+680隧道路段的附近，毛栗寨逆断层与路基相交呈现出30°的角度，向东南方向倾斜，倾角达到650°，并由厚土覆盖，地貌当中的沟槽发育状态良好，外覆碎石宽度达到40m，两侧胶质物胶结状态产生的断层角砾形成的影响带相对较窄[2]。而在DK53+295路段当中的老鹰岩断层呈现出50m宽的断层破碎带，大多数含有压碎岩以及断层角砾岩，经过地表覆盖的大量树木或灌丛掩盖后，形成的地表断层现象不明显，进而推断主要是与隧道路基的DK53+420路段处相交。
3岩溶地区隧道支护工程施工探讨
3.1总体方案
基于本隧道的工程建设情况以及周围地质的实际特征，整体隧道路基的施工建设分成进出口两个不同的作业面，分为3446m以及3629m两段施工任务，整体将隧道路基的施工设计为人字坡形状，应用下坡施工方式，因此隧道的排水工程使用到自然排水。在该隧道的施工建设当中，处于明暗交界处的洞口路段需要使用到φ108的超前支护方式，应用注浆法对周围路基进行支护处理，三级岩洞附近的岩段需要应用到φ42的导管进行泥浆灌注施工方式，初期时需要应用到采用型钢钢架、砂浆锚杆以及喷射砼、钢筋网、中空注浆锚杆进行支护建设。采用无轨运输出碴方式，完成后需要进行混凝土的喷灌以及型钢钢架的安装，并在指定区域当中固定锚杆，铺设钢筋网完成后，使用混凝土对其进行充分喷射，达到一定的厚度要求后，完成初期支护施工。在这一阶段的施工当中应用到的锚杆需要使用到成品锚杆，并且最好使用风钻将锚杆钻孔打入到地基当中，进而完成锚杆与钢筋网的施工。混凝土的喷射工艺需要应用到湿喷效果，在施工当中应用到的大管棚、导管以及钢筋网均需要保障处于洞外集中加工完成后的成品状态，才能够运送到指定地点后进行安装施工。随后对该隧道工程进行二次衬砌施工方式，在该隧道当中应用到超前拱墙的施工作业方式，处于仰拱状态下的连续复合式衬砌方式。应用到全液压模板衬砌台车对隧道完成衬砌施工，在隧道的进口与出口处各配备两台，并使用砼罐车运输砼，每台砼罐车的容积达到8m2，前后配备12台砼罐车的运输效果，在隧道仰拱前洞身衬砌的30m范围内实现一次性浇灌施工，处于良好的灌注效果，需要注意在5m以内的灌注长度，并保障仰拱与仰拱填充的不同施工环节需要进行差异性的施工处理。并且由于该隧道的工程建设涉及到大量的岩溶地貌，因此，需要在施工建设前做好充足的地质预测工作，一般情况下常见使用的不同探测方法以及测量不同岩溶地基的点距详情如表1所示。
表1地质物探方法以及点距
物探方法岩溶地基种类 电法 电磁法 地震波法 声波测井 超前炮孔 裸露型岩溶地基 3~5m 3~5m 0.2~0.5m 0.1~0.2m 浅覆盖型岩溶地基 3~5m 3~5m 0.2~0.5m 0.1~0.2m 深覆盖型岩溶地基 5~10m 5~10m 0.5~1m 0.1~0.2m 埋藏型岩溶地基 5~10m 5~10m 0.5~1m 0.1~0.2m 通过以上探测方法对岩溶地区当中隧道建设路段的地质情况进行调查研究，形成全面的地表水检测情况以及地表调绘等数据内容，能够为后续的支护施工形成良好的数据参考[3]。
3.2施工工艺
3.2.1超前支护
在该隧道工程当中基于熔岩地区的地质特征，为了保障工程项目的质量以及安全性，需要在施工建设过程当中加强地基的稳固，保障结构质量，因此需要开展地基支护施工建设。在隧道洞口处应用到大量的大管棚进行支护，进而保障处于岩溶地区的隧道工程项目具有相对良好的稳定效果，对地基产生良好的加固作用，促使隧道周围的围岩始终处于较为稳定的状态。在这一施工环节当中应用到的大管棚达到30m深度，并且在初次施工当中需要钻进32m左右的深度，保障良好的支护深度设计需求，应用到φ108×6mm的地质管，保障没有接口的质量要求。且环向间距能够达到0.4m左右的支护施工效果为最佳状态，应用到38根钢管，需要搭建钻孔平台，并对孔位进行测量与固定，在确定好注浆孔后需要将大管棚缓缓嵌入孔中。基于管钻跟进时会产生一定的挠度，因此，需要在灌注孔口搭建导向架，使用型钢钢架连接，促使导向管之间能够形成相对较好的连接性，避免钻杆摇晃幅度过大影响到钻孔的精准度。在完成钻孔后需要开展重点的注浆施工环节，进入到孔段当中开展混凝土注浆施工作业时需要保障能够对钻孔进行冲洗，进而降低在孔中残留的沙土以及岩粉等对注浆质量产生影响。保障冲孔效果的良好，并促使岩土与沙土始终处于紧密胶结的状态，持续冲洗时间需要达到30min以上，采用骤升骤降的用水冲洗方式，能够保障在强大的水流冲击力的效果下清理孔道。注浆时使用高压注浆泵进行施工作业，孔口封闭在孔内促使浆液循环，控制注浆压力，在达到一定的参数时需要及时进行调节，保障最终数值为静态浆液压力的3~5倍，其中注浆的顺序同样需要控制从低到高进行，在压力达到注浆的顶点参数时需要停留2min左右，逐渐减压后保障孔内浆液能够充分扩散到周围。图1为隧道支护工程施工当中的注浆施工图。
图1
3.2.2初期支护
在初期支护施工建设当中，需要经历开挖、初喷、铺设钢筋网、架立钢架支撑、锚杆施工、锚杆注浆以及复喷流程，最终对混凝土喷砼厚度进行检测。在这样的施工过程当中，尤其需要注意的是中间的锚杆施工以及注浆喷射流程，进而才能够保障最终的支护效果符合工程需求，具体来讲，锚杆施工当中常见应用到φ22的中空注浆锚杆，在锚杆当中进行混凝土注浆，能够保障对岩溶地貌当中的隧道路基工程起到良好的支护效果[4]。而注浆当中的锚杆浆体需要使用到硫酸盐早强水泥并在其中增加适量的早强剂，进而能够达到良好的加固效果，基于实际施工当中应用到的材料来讲，浆体配比需要保持在水灰0.45左右的比例，并且其中应用到的砂浆标号不能小于M20，充分搅拌均匀后的砂浆才能够进行锚杆注浆施工。需要保障连续不断的施工操作，如若在施工当中出现停滞超过30min的现象，需要对砂浆的实际预应力以及塌落度进行检测，从而保障砂浆与锚杆之间能够紧密结合，形成良好的支护效果。而包括初喷以及复喷的喷砼工艺流程如图2所示，需要应用到TK-50型号的喷砼机，人工控制并辅助工作台架开展施工作业，首先对待喷面进行检查，避免存在障碍物影响喷砼效果。在吸水性较强的路基上预先洒水，并对岩溶地区存在大量用水现象的位置做好及时的排水处理，喷射20min左右，静待1h的终凝，随后进行复喷，检查拱部厚度能够达到100mm左右，边墙厚度能够达到150mm左右则最终形成良好的支护效果。
图2
结束语：岩溶地区的隧道等公路建设基于特殊的地质特征，在实际当中会产生相对较大的施工难度，并无法保障隧道工程的质量，因此，在施工建设当中需要结合不同的岩溶地质，做好路基的支护处理，保障建立在质量较好的地基之上才能够最终保障良好的隧道应用效果。
参考文献：
[1]赵勇.岩溶路基施工注浆加固处理技术[J].工程建设与设计,2021(21):186-188.
[2]彭剑勇.岩溶路基施工勘探主要方式及处置[J].四川建材,2021,47(09):47-48.
[3]卢波.某高速公路岩溶路基处治方案研究[J].西部交通科技,2021(08):108-112.
[4]高超.岩溶路基注浆加固处理施工技术分析[J].运输经理世界,2020(11):103-104.
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