專利名稱：高壓富水充填性溶腔的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隧道及地下工程領(lǐng)域，特別是涉及一種高壓富水充填性溶腔 的處理方法。
背景技術(shù)：
由于地球上大約15%左右的地形為巖溶地貌，隧道施工有時(shí)會(huì)在巖溶地 質(zhì)條件下進(jìn)行，因此，施工過程中需要克服巖溶地質(zhì)對(duì)隧道施工的影響。施 工中遇到充填性溶腔時(shí)，由于充填性溶腔內(nèi)部具有較大的水土壓力，若不對(duì) 充填性溶腔進(jìn)行處理，會(huì)造成突水、突泥等工程災(zāi)害，使得隧道的施工無法 進(jìn)行或嚴(yán)重影響隧道施工的安全性，影響施工周期，特別是高壓富水充填性 溶腔發(fā)生突水突泥的可能性更大。
目前，大量的隧道施工中多次出現(xiàn)因高壓富水充填性溶腔而產(chǎn)生的突水 或突泥現(xiàn)象，不僅造成施工中大量的財(cái)產(chǎn)損失，延長(zhǎng)了施工周期，而且還造 成大量的人員傷亡，如，臺(tái)灣坪林隧道采用隧道掘進(jìn)才幾(Tunnel Boring Machine, TBM)施工過程中，多次遇到地下水，造成TBM多達(dá)十次的受困； 渝懷鐵路園梁山隧道施工中，掌子面突然爆開，隨及大規(guī)模的硬塑、軟塑狀 粘土噴出，上述的突水、突泥等現(xiàn)象均是出現(xiàn)在巖溶地質(zhì)條件的施工中。針 對(duì)高壓富水充填性溶腔對(duì)隧道施工中造成的工程災(zāi)害，現(xiàn)有技術(shù)中 一般通過 工程措施，如注漿法或凍結(jié)法來抵抗高壓富水充填性溶腔的水土壓力，以防 止隧道施工過程中高壓富水充填性溶腔產(chǎn)生的突水或突泥現(xiàn)象，避免對(duì)隧道 施工造成的影響。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)高壓富水充填性溶腔進(jìn)行處理的工程措施中，注漿法或凍結(jié)法均屬于隱蔽型工法，其均是通過對(duì)充填性溶腔內(nèi)的壓力進(jìn)行控制，抵抗 其內(nèi)的水土壓力，但是，由于上述工法受地層不均一性、材料選擇和技術(shù)水 平的影響較大，在工程實(shí)施過程中易出現(xiàn)注漿盲區(qū)或凍結(jié)盲區(qū)，而高壓富水 充填性溶腔強(qiáng)大的水土壓力極易擊穿工程施工中存在的盲區(qū)，產(chǎn)生突水、突 泥等現(xiàn)象，使得整個(gè)隧道施工具有^l大的安全隱患，不利于隧道的正常施工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高壓富水充填性溶腔的處理方法，可以有效克 服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，避免在隧道施工過程中高壓富水充填性溶腔產(chǎn)生的突水 或突泥現(xiàn)象，提高隧道施工的安全性和可靠性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種高壓富水充填性溶腔的處理方法，
包括
通過超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查找充填性溶腔，并對(duì)查找到的充填性溶腔的巖 溶特征進(jìn)行分析；
根據(jù)所述充填性溶腔的巖溶特征的分析結(jié)果，鎖定所述充填性溶腔的臨 近邊界；
在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述充填性溶
腔內(nèi)的水土壓力。
其中，所述鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界包括 通過風(fēng)鉆鉆探進(jìn)行分區(qū)設(shè)孔并鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界。 所述在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述充填
性溶腔內(nèi)的水土壓力包括
在隧道掌子面到達(dá)所述充填性溶腔的臨近邊界后，通過精確爆破設(shè)計(jì)對(duì)
所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示，排出所述充填性溶腔內(nèi)聚積的水和充填物，
從而釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力。
所述通過精確爆破設(shè)計(jì)對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示包括在所述充填性溶腔的臨近界面進(jìn)行鉆孔，獲得用于爆破揭示的多個(gè)炮眼； 在各炮眼內(nèi)安裝起爆藥包，并在安裝起爆藥包的炮眼上用炮泥進(jìn)行堵塞； 連結(jié)各炮眼成起爆網(wǎng)路，檢查所述起爆網(wǎng)路并按預(yù)設(shè)順序起爆各炮眼內(nèi)
的起爆藥包，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示。所述按預(yù)設(shè)順序起爆各炮眼
內(nèi)的起爆藥包包括依次按照掏槽眼、擴(kuò)大眼、內(nèi)圈眼、周邊眼和底板眼的
順序起爆各炮眼內(nèi)的起爆藥包。
進(jìn)一步地，所述高壓富水充填性溶腔的處理方法還包括根據(jù)釋放水土
壓力后的充填性溶腔的狀態(tài)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行施工處治和結(jié)構(gòu)處治。 所述根據(jù)釋放水土壓力后的充填性溶腔的狀態(tài)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行
施工處治包括
釋放水土壓力后的充填性溶腔處于完全釋放狀態(tài)時(shí)，采用回填護(hù)拱法對(duì) 所述充填性溶腔進(jìn)行處理；或者，
釋放水土壓力后的充填性溶腔處于水釋放、介質(zhì)未釋放狀態(tài)時(shí)，采用三 臺(tái)階法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行開挖處理，或者，采用注漿管棚法對(duì)所述充填 性溶腔進(jìn)行處理；或者，
釋放水土壓力后的充填性溶腔處于水釋放、介質(zhì)部分釋放狀態(tài)時(shí)，采用 清方置換法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行處理。
對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行結(jié)構(gòu)處治包括
對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行基底補(bǔ)勘及處理、永久泄水洞導(dǎo)排、抗水壓襯砌 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和結(jié)構(gòu)永久性監(jiān)測(cè)處理。
此外，在對(duì)充填性溶腔的處理過程前，還包括水文檢測(cè)、洞外排水系 統(tǒng)、洞外警戒系統(tǒng)、洞內(nèi)排水線路、洞內(nèi)相鄰洞室分隔、洞內(nèi)外預(yù)警系統(tǒng)、 進(jìn)洞條件和進(jìn)洞觀察安全撤離線路的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)充填性溶腔進(jìn)行探測(cè)，并對(duì)充填性溶腔進(jìn)行釋能 降壓，可有效將充填性溶腔內(nèi)的水土壓力排出，釋放溶腔的能量，避免充填 性溶腔產(chǎn)生突水、突泥等工程災(zāi)害，^提高隧道施工的安全性和可靠性，同時(shí)，還可提高隧道施工的施工效率，達(dá)到快速施工的目的。


圖1為本發(fā)明高壓富水充填性溶腔的處理方法流程示意圖； 圖2為本發(fā)明高壓富水充填性溶腔的處理方法實(shí)施例中進(jìn)行爆破揭示的 流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例可應(yīng)用于巖溶地貌條件下的隧道施工中，對(duì)充填性溶腔進(jìn) 行處理，特別是對(duì)于高壓富水充填性溶腔進(jìn)行釋能降壓，釋放充填性溶腔內(nèi) 存儲(chǔ)的水土壓力的能量，降低隧道施工過程中以及隧道運(yùn)營(yíng)過程中，充填性 溶腔內(nèi)水土壓力對(duì)工程的影響，防止產(chǎn)生突水、突泥現(xiàn)象，同時(shí)，保證隧道 施工的安全性和可靠性，提高隧道施工的效率。具體地，本發(fā)明實(shí)施例以在 隧道施工中對(duì)高壓富水充填性溶腔的處理過程為例進(jìn)行說明。圖1為本發(fā)明高壓富水充填性溶腔的處理方法流程示意圖。如圖1所示， 本實(shí)施例處理方法包括以下步驟步驟10、通過超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查找充填性溶腔，并對(duì)查找到的充填性 溶腔的巖溶特征進(jìn)行分析。本步驟為查找溶腔階段，隧道施工中，可對(duì)隧道施工中存在的充填性溶 腔進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)并確認(rèn)出存在的充填性溶腔，以便對(duì)溶腔進(jìn)行處理。其中， 查找溶腔階段主要包括超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和巖溶特征分析兩個(gè)方面，超前地 質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是在隧道開挖時(shí)，對(duì)隧道掌子面前方的地質(zhì)情況作出超前預(yù)報(bào)， 一般是采用物探和鉆探的方法，查找隧道前方是否發(fā)育有溶腔，具體可采用 電法、電磁法、地震波法、聲波法或紅外線法進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；而巖 溶特征分析主要是對(duì)通過超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查找到的隧道前方的充填性溶腔后，分析得到對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理時(shí)所必須具備的一些重要特征，如溶腔規(guī)模、 充填物性質(zhì)、水壓力等，以及工程地質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)等。
具體地，本實(shí)施例中在進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)時(shí)，采用以地質(zhì)素描和
TSP203系統(tǒng)先行，以鉆孔為主的超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模式，探查隧道周邊一定范圍
內(nèi)是否存在大型的溶腔，即充填性溶腔，并#:明溶腔在隧道周邊一定范圍內(nèi) 的發(fā)育規(guī)模以及充填性物質(zhì)，進(jìn)行水壓力與用水量監(jiān)測(cè)。對(duì)巖溶特征進(jìn)行分 析，即是指對(duì)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)得到的充填性溶腔進(jìn)行工程地質(zhì)及水文地質(zhì) 特征的分析，主要包括溶腔內(nèi)填充物特性、溶腔發(fā)育基本規(guī)模、溶腔水壓力 及探孔涌水量、溶腔發(fā)育地段的地質(zhì)構(gòu)造、對(duì)應(yīng)地表巖溶的發(fā)育程度和周邊 環(huán)境影響等特征，通過對(duì)巖溶特征進(jìn)行分析，可對(duì)充填性溶腔的臨近界面的 確定提供依據(jù)，以便快速準(zhǔn)確可靠地鎖定充填性溶腔的臨近界面。
步驟20、根據(jù)所述充填性溶腔的巖溶特征的分析結(jié)果，鎖定所述充填性 溶腔的臨近邊界。
本步驟為鎖定溶腔階段，在上述步驟IO探測(cè)到充填性溶腔并對(duì)溶腔的巖 溶特性進(jìn)行分析后，即可對(duì)所述充填性溶腔的臨近邊界進(jìn)行鎖定，充填性溶
壓力和能量的基礎(chǔ)。具體地，本實(shí)施例中當(dāng)隧道施工到達(dá)充填性溶腔臨界的 安全距離時(shí)，可通過風(fēng)鉆鉆探來鎖定溶腔的臨近邊界，其鎖定方法主要為分 區(qū)設(shè)孔和分域鎖定，在鉆探鎖定該臨近邊界時(shí)，可根據(jù)鉆進(jìn)速度、排碴情況 以及水量大小等，準(zhǔn)確地鎖定充填性溶腔的臨近邊界。
步驟30、在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述 充填性溶腔內(nèi)的水土壓力。
本步驟中，主要是打開溶腔階段，當(dāng)隧道掌子面到達(dá)高壓富水充填性溶 腔的臨近邊界后，可在所述鎖定的充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶 腔，以釋放其內(nèi)存儲(chǔ)的水土壓力和能量，達(dá)到釋能降壓的目的。本實(shí)施例中 在隧道掌子面到達(dá)所述充填性溶腔的臨近邊界后，可通過精確爆破設(shè)計(jì)對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示，排出所述充填性溶腔內(nèi)聚積的水和充填物，從 而釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力，消除溶腔內(nèi)的能量。圖2為本發(fā)明高壓富水充填性溶腔的處理方法實(shí)施例中進(jìn)行爆破揭示的流程示意圖。具體地，本實(shí)施例中對(duì)充填性溶腔進(jìn)行精確爆破設(shè)計(jì)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示主要包括以下步驟步驟301、在所述充填性溶腔的臨近界面進(jìn)行鉆孔，獲得用于爆破揭示的 多個(gè)炮眼。其中，鉆孔獲得的各炮眼的深度應(yīng)隨所述充填性溶腔的臨近界面的起伏 而變化，所述臨近界面的起伏呈凸起位置相應(yīng)的炮眼的深度增加，所述臨近 界面的起伏呈凹陷位置相應(yīng)的炮眼的深度減少。本步驟中，可通過鉆孔獲得 掏槽眼、擴(kuò)大眼、內(nèi)圈眼、周邊眼和底板眼等炮眼，以便可準(zhǔn)確地對(duì)充填性 溶腔進(jìn)行精確地爆破揭示。實(shí)際應(yīng)用中，掏槽位置應(yīng)選擇在充填性溶腔完整巖盤厚度較薄的位置， 掏槽的方式可根據(jù)實(shí)際的巖盤厚度的分布情況以及斷面大小，采取直眼掏槽、 斜眼掏槽或上下斷面雙斜眼掏槽等方式，具體可根據(jù)充填性溶腔的臨近界面 的實(shí)際情況選擇合適的掏槽方式。實(shí)際鉆孔獲得炮眼的過程中，為保證可達(dá) 到預(yù)期的爆破效果，所有的炮眼的鉆孔均不得打入充填性溶腔的內(nèi)部，并保 留30 40厘米的阻隔段；在具體鉆孔過程中，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)角度施鉆，當(dāng) 受到節(jié)理、裂隙等影響時(shí)，可稍稍的移動(dòng)鉆孔的孔位，其中頂眼左右移動(dòng)， 周邊眼上下移動(dòng)，可允許誤差控制在土l厘米，角度控制在士l度；在鉆探時(shí)， 還應(yīng)確保周邊炮目M目互平行，邊墻直線段的炮眼先鉆上方標(biāo)準(zhǔn)孔，插上炮桿， 使邊墻孔在同一條垂線上；同時(shí)，在鉆孔過程中，要確保掏槽鉆眼的精度。 同多對(duì)炮眼的精確鉆探，可有效保證整個(gè)爆破揭示的精確性。步驟302、在各炮眼內(nèi)安裝起爆藥包，并在安裝起爆藥包的炮眼上用炮泥 進(jìn)行堵塞。在安裝起爆藥包時(shí)，要確保裝藥的精度。具體地，在裝藥前，可首先對(duì)9各炮眼的鉆孔進(jìn)行高壓風(fēng)清孔，吹干凈孔內(nèi)積水和碴粒；在裝藥時(shí)，要核對(duì) 雷管段數(shù)，檢查是否與設(shè)計(jì)相符，同時(shí)按鉆爆設(shè)計(jì)的裝藥結(jié)構(gòu)及藥巻規(guī)格和 藥量裝藥，藥盡量裝到孔底，起爆藥包用炮棍緩慢送入，防止拉動(dòng)雷管或破 損爆管；同時(shí)，在裝藥過程中，還應(yīng)進(jìn)行裝藥檢查工作，可將雷管段數(shù)標(biāo)記 于孔外的導(dǎo)爆管上，并由專人對(duì)雷管段數(shù)進(jìn)行復(fù)核，確保絕對(duì)無誤，并核對(duì) 藥巻規(guī)格及藥物長(zhǎng)度，使每孔裝藥均符合設(shè)計(jì)的要求，做好檢查并記錄。上 述對(duì)裝藥過程進(jìn)行精確地操作，可有效保證裝藥的準(zhǔn)確性和可靠性，提高爆 破揭示的準(zhǔn)確性。
此外，利用炮泥對(duì)炮眼進(jìn)行堵塞時(shí)，堵塞的長(zhǎng)度為30厘米，炮泥可用炮 棍頂進(jìn)，堵塞要做到封孔的嚴(yán)密性。
步驟303、連結(jié)各炮眼成起爆網(wǎng)路，檢查所述起爆網(wǎng)路并按預(yù)設(shè)順序起爆 各炮眼內(nèi)的起爆藥包，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示。
在起爆藥包裝好后，即可對(duì)各炮眼進(jìn)行連結(jié)，形成起爆網(wǎng)路。具體地， 可在所有的機(jī)具、設(shè)備撤離掌子面之后，開始連結(jié)網(wǎng)路，連結(jié)時(shí)，盡可能靠 近炮眼眼孔，且孔外網(wǎng)路也要盡量短，連結(jié)要整齊，以便于可直觀地檢查網(wǎng) 路，連結(jié)的網(wǎng)路系統(tǒng)應(yīng)盡量短，不要拉細(xì)、打結(jié)，避免導(dǎo)爆管、連結(jié)塊受損 等。
當(dāng)網(wǎng)路連結(jié)好后，可對(duì)網(wǎng)路連結(jié)進(jìn)行檢查，以保證每個(gè)炮眼的起爆藥巻 都包括進(jìn)去，保證每個(gè)簇聯(lián)或連結(jié)塊內(nèi)都有引爆雷管，當(dāng)使用孔外延期控制 時(shí)，還應(yīng)檢查各連結(jié)點(diǎn)雷管的段數(shù)是否符合設(shè)計(jì)。然后，在網(wǎng)絡(luò)連結(jié)檢查合 格后，撤離洞內(nèi)所有設(shè)備人員，待發(fā)出起爆信號(hào)后點(diǎn)燃導(dǎo)火索，爆破人員快 速乘車撤離隧道，利用導(dǎo)火索加火雷管按預(yù)設(shè)起爆順序起爆，具體地，按預(yù)
設(shè)順序起爆各炮眼內(nèi)的起爆藥包為依次按照掏槽眼、擴(kuò)大眼、內(nèi)圈眼、周邊
眼和底板眼的順序起爆個(gè)炮眼內(nèi)的起爆藥包。
此外，如圖l所示，本發(fā)明實(shí)施例中還可包括步驟40，該步驟為
步驟40、根據(jù)釋放水土壓力后的充填性溶腔的狀態(tài)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行施工處治和結(jié)構(gòu)處治。
對(duì)充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示，排出其內(nèi)的水土壓力，使得充填性溶腔釋
能降壓后，溶腔內(nèi)的水壓基本為o,該種情況下對(duì)溶腔的處理是安全的，此時(shí)
可根據(jù)溶腔的狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行處理，其處理過程主要包括施工處治和結(jié)構(gòu)處治
兩個(gè)方面。
其中，施工處治時(shí)，可根據(jù)釋放水土壓力后的充填性溶腔的實(shí)際狀態(tài)選 擇合適的處治方式。具體地，溶腔釋能降壓后，由于受到溶腔內(nèi)充填介質(zhì)特
征、水壓力高低、水量大小、釋^:季節(jié)等的綜合影響，降壓后的充填性溶腔 可能出現(xiàn)三種狀態(tài)，即溶腔內(nèi)水和充填介質(zhì)完全釋放狀態(tài)，溶腔內(nèi)水釋放和 充填介質(zhì)未釋放狀態(tài)以及溶腔內(nèi)水釋放和充填介質(zhì)部分釋放狀態(tài)，根據(jù)不同 的狀態(tài)可采用不同的施工處治方式。下面對(duì)每種狀態(tài)下的施工處治方式進(jìn)行 -洋細(xì)的i兌明
(1) 溶腔內(nèi)水和充填介質(zhì)完全釋放狀態(tài)。
該種狀態(tài)下，可采用回填護(hù)拱法對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理。具體地，釋能 降壓后，溶腔內(nèi)水和充填介質(zhì)完全釋放時(shí)，主要是與溶腔內(nèi)水壓力大、水量 充足、充填介質(zhì)無粘結(jié)力等因素有關(guān)，同時(shí)，也與地表強(qiáng)降雨相關(guān)，因此， 該種狀態(tài)下可采用回填護(hù)拱法對(duì)溶腔進(jìn)行處理。對(duì)溶腔進(jìn)行回填前，在溶腔 段假設(shè)鋼架，通過預(yù)埋排水管將水導(dǎo)引排出；設(shè)置外模板，網(wǎng)噴混凝土形成 初期支護(hù)；通過預(yù)留管道，進(jìn)行回填形成護(hù)拱。其中，初期支護(hù)時(shí)，鋼架支 護(hù)可采用122鋼架，架設(shè)間距為每0.5米1榀，架設(shè)后采用直徑為22毫米的 螺紋鋼縱向連接，設(shè)置外模板，掛網(wǎng)噴射C20混凝土 30厘米，形成初期支護(hù)； 初期支護(hù)形成后，可架設(shè)直徑為200毫米的鋼管引排巖溶水，設(shè)置的鋼管的 數(shù)量一般為3 ~ 5根，排水能力應(yīng)滿足釋能降壓后動(dòng)態(tài)補(bǔ)給水量的2 ~ 3倍； 之后，可采用C20混凝土進(jìn)行溶腔拱墻的回填，回填高度為隧道開挖輪廓線 夕卜3~ 5米。
(2) 溶腔內(nèi)水釋放和充填介質(zhì)未釋放狀態(tài)。該種狀態(tài)主要是由于釋能降壓時(shí)溶腔處于相對(duì)枯水季節(jié)、溶腔內(nèi)水壓力 高但水量不大、溶腔內(nèi)充填介質(zhì)為淤泥質(zhì)或粘土等相對(duì)不透水層、溶腔水主 要為巖溶發(fā)育層面高壓裂隙水等情況，這種情況下，應(yīng)對(duì)充填介質(zhì)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)判，若充填介質(zhì)含水量低，如小于30%，隧道掌子面具有一定的自穩(wěn) 能力時(shí)，可采用三臺(tái)階法對(duì)充填性溶腔進(jìn)行開挖處理；若充填介質(zhì)含水量高， 如高于30%,隧道掌子面自穩(wěn)能力較差時(shí)，可采用注漿管棚法對(duì)充填介質(zhì)進(jìn) 行超前預(yù)注漿加固，進(jìn)行超前大管棚進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，以防止隧道開挖過程 中發(fā)生塌方，下面對(duì)臺(tái)階法和注漿管棚法分別進(jìn)行說明。當(dāng)溶腔內(nèi)充填介質(zhì)為粉質(zhì)粘性土或砂層時(shí)，釋能降壓后地層失水，地層 有一定的粘結(jié)力和自穩(wěn)力，因此，可釆用臺(tái)階法直接進(jìn)行開挖。具體地，在 開挖時(shí)可釆用三臺(tái)階法，以降低每次開挖的高度，上臺(tái)階開挖時(shí)采取留核心 土弧形導(dǎo)坑法開挖，以利于保證隧道掌子面的穩(wěn)定性。具體地，采用三臺(tái)階 法開挖過程可包括以下幾個(gè)方面超前小導(dǎo)管支護(hù)超前小導(dǎo)管采用直徑為42毫米焊接鋼管加工，小導(dǎo)管 長(zhǎng)度3. 5~4米，環(huán)向布設(shè)間距20厘米，縱向每2米布置一次。上臺(tái)階開挖、支護(hù)、鎖腳為便于施工，上臺(tái)階高度應(yīng)控制在3. 5~4米， 上臺(tái)階采取留核心土環(huán)形開挖，每次開挖進(jìn)尺0. 5 ~ 1米，開挖后及時(shí)施作122 鋼架支撐，鋼架間距設(shè)為每O. 5米1榀，掛網(wǎng)噴射C25混凝土 30厘米，核心 土面積不小于上臺(tái)階面積的50%，上部高度宜為1. 5 2米，縱向長(zhǎng)度為1. 5~ 2米。核心土跟進(jìn)開挖及時(shí)開挖核心土跟進(jìn)。上臺(tái)階橫撐支護(hù)閉合為便于施工，原則上溶腔段上臺(tái)階開挖完成后， 及時(shí)施作上臺(tái)階橫向支撐封閉成環(huán)，橫向支撐每0. 5 ~ 1米施作1榀，橫向支 撐應(yīng)與上臺(tái)階鋼架焊接牢固，同時(shí)，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)動(dòng)態(tài) 調(diào)整支護(hù)時(shí)機(jī)，若出現(xiàn)變形較大時(shí)，應(yīng)在開挖過程中及時(shí)施作橫向支撐，同 時(shí)，對(duì)支撐噴射混凝土封閉成環(huán)。拱部徑向注漿加固對(duì)上臺(tái)階拱部進(jìn)行徑向注漿，加固土體，提高拱部 穩(wěn)定能力，徑向注漿布置間距設(shè)為1.5米xl.5米，采用小導(dǎo)管一次性注漿， 注漿范圍為開挖輪廓線外3~5米，注漿材料采用普通水泥單液漿，液漿配比 水灰比為0. 6: 1 ~ 0. 8: 1。
中臺(tái)階左右邊墻錯(cuò)開開挖支護(hù)上臺(tái)階施工完成后，進(jìn)行中臺(tái)階施工， 中臺(tái)階高度一般為3.5~4米，施工時(shí)，應(yīng)采取左右邊墻錯(cuò)開施工，錯(cuò)開距離 為3~5米。
中臺(tái)階開挖中臺(tái)階邊墻完成后，及時(shí)進(jìn)行開挖。
下臺(tái)階開挖支護(hù)閉合中臺(tái)階開挖完成后，及時(shí)進(jìn)行下臺(tái)階開挖支護(hù)， 形成鋼架閉合，下臺(tái)階每次開挖進(jìn)尺為1. 5 ~ 2米。
當(dāng)溶腔內(nèi)充填介質(zhì)為淤泥質(zhì)土?xí)r，釋能降壓后能使溶腔失水，但由于淤 泥質(zhì)地層中仍有較高的含水量，隧道掌子面的穩(wěn)定性較差，容易在開挖過程 中發(fā)生塌方，因此，應(yīng)對(duì)淤泥質(zhì)地層進(jìn)行超前預(yù)注漿加固，以降低地層含水 量，提高地層的粘結(jié)力，從而確保開挖過程的穩(wěn)定性。注漿后施作前向大管 棚進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)，然后可采用三臺(tái)階法進(jìn)行開挖施工。其具體施工過程可 包4舌以下幾個(gè)方面
周邊超前預(yù)注漿對(duì)隧道拱部周邊進(jìn)行超前預(yù)注漿，注漿加固范圍一般 為隧道開挖輪廓線3 5米，縱向長(zhǎng)度根據(jù)溶腔縱向長(zhǎng)度確定，原則上一個(gè)循 環(huán)不超過30米，當(dāng)溶腔縱向長(zhǎng)度超過30米時(shí)，可考慮多個(gè)循環(huán)，或采取正 反向雙向夾擊處理。注漿設(shè)計(jì)時(shí)，漿液擴(kuò)散半徑按1.5-2米考慮，注漿材料 采用普通水泥單液漿，液漿配比水灰比為0.6: 1~0.8: 1。若隧道周邊存在 泄水洞室時(shí)，應(yīng)充分考慮周邊環(huán)境因素，以防止大量跑漿而造成浪費(fèi)，同時(shí) 為避免堵塞泄水洞，應(yīng)控制漿液的流動(dòng)范圍。
穩(wěn)定掌子面注漿加固周邊注漿結(jié)束后，可對(duì)掌子面設(shè)置3-5個(gè)注漿孔 進(jìn)行適宜的注漿，以穩(wěn)定掌子面，從而在下一步開挖時(shí)不必再留核心土。穩(wěn) 定注漿材料可采用普通水泥單液漿，液漿配比水灰比為0.6: 1-0.8: 1，穩(wěn)定掌子面注漿采取全孔一次性定量注漿，注漿量計(jì)算時(shí)漿液填充率按0. 3~ 0. 5計(jì)算，可不考慮漿液損失率。超前大管棚預(yù)支護(hù)注漿經(jīng)檢查符合要求后，通過預(yù)埋的導(dǎo)向管對(duì)周邊 進(jìn)行鉆孔，鉆孔到設(shè)計(jì)深度后設(shè)置大管棚并進(jìn)行注漿，以形成超強(qiáng)剛性支護(hù) 體系，超前大管棚和超前周邊注漿共同作用，以提高超前支護(hù)效果。大管棚 采用外徑為108毫米、壁厚為8亳米的無縫鋼管加工，每節(jié)長(zhǎng)為2米或3米， 布設(shè)時(shí)環(huán)向間距設(shè)為30~40厘米，外插角為1.5度。每節(jié)管棚鉆設(shè)直徑為8 毫米的單向閥溢漿孔4個(gè)，管棚布設(shè)完成后，對(duì)管棚進(jìn)行全孔一次性注漿， 注漿材料采用普通水泥單液漿，漿液配比水灰比為O. 6: 1-0.8: 1。三臺(tái)階開挖支護(hù)按三臺(tái)階法進(jìn)行開挖支護(hù)。 (3)溶腔內(nèi)水釋放和充填介質(zhì)部分釋放狀態(tài)。該狀態(tài)主要是由于釋能降壓時(shí)溶腔處于相對(duì)枯水季節(jié)、溶腔內(nèi)水壓力不 高、水量不大、溶腔內(nèi)充填介質(zhì)為塊石土等因素，針對(duì)該種狀態(tài)，雖然充填 介質(zhì)塊石土有一定的自穩(wěn)定能力，但由于其為松散堆積結(jié)構(gòu)，其上部荷載大， 若采用注漿管棚法，塊石土鉆孔是極易造成卡鉆，嚴(yán)重影響注漿管棚施作進(jìn) 度，因此可采用清方置換法對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理。清方置換法是采用機(jī)械對(duì)堆積體進(jìn)行清方，使堆積體積孔隙率增大，局 部形成空洞，然后采耳又回灌混凝土或水泥砂漿的方法進(jìn)行空洞回填，對(duì)堆積 體進(jìn)行膠結(jié)固結(jié)，之后采取三臺(tái)階法進(jìn)行開挖支護(hù)。具體地，清方置換法主 要包括以下幾個(gè)方面機(jī)械清方在安全監(jiān)控下采用機(jī)械設(shè)備對(duì)溶腔堆積體進(jìn)行清方，清方至 可以觀察到頂部出現(xiàn)空腔、可以灌進(jìn)混凝土或水泥砂漿時(shí)為止?；靥罨炷粱蛩嗌皾{封閉隧道掌子面，對(duì)清方形成的拱部空腔采用 混凝土或水泥砂漿回填，回填高度根據(jù)空腔體積估算，應(yīng)超過隧道開挖輪廓 線外3 5米，從而形成對(duì)溶腔內(nèi)石土的置換。三臺(tái)階開挖支護(hù)按三臺(tái)階法進(jìn)行開挖支護(hù)。14結(jié)構(gòu)處治時(shí)，主要包括基底補(bǔ)勘及處理、永久泄水洞導(dǎo)排、抗水壓襯砌
結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和結(jié)構(gòu)永久性監(jiān)測(cè)四個(gè)方面的處理，分別進(jìn)行如下說明
基底補(bǔ)勘及處理針對(duì)高壓富水充填溶腔地段，在隧道初期支護(hù)完成后， 對(duì)隧道基底進(jìn)行鉆探補(bǔ)勘，確定基底巖溶發(fā)育深度及基底承載力。原則上， 當(dāng)基底發(fā)育深度不超過2米時(shí)，宜采用C25混凝土換填處理；當(dāng)基底發(fā)育深 度超過2米時(shí)，換填施工風(fēng)險(xiǎn)大，同時(shí)，考慮到長(zhǎng)大隧道整體道床對(duì)基底沉
降要求高，因此， 一般采用樁基承臺(tái)方案，其中，樁基承臺(tái)設(shè)計(jì)根據(jù)補(bǔ)勘結(jié) 果計(jì)算來確定。
永久泄水洞導(dǎo)排高壓富水充填溶腔處理以安全和質(zhì)量為主要考慮因素， 因此，為確保隧道投入后運(yùn)營(yíng)的安全性，設(shè)置永久泄水洞對(duì)高壓巖溶水進(jìn)行 導(dǎo)排是非常必要的。泄水洞可根據(jù)溶腔點(diǎn)標(biāo)高，并結(jié)合洞外地形條件設(shè)置， 原則上泄水洞設(shè)置為上坡，標(biāo)高以低于正洞1.5-2米以上為宜，坡度一般為 1%~3%，泄水洞斷面應(yīng)能滿足排水要求，最大排水量、最小斷面按水文地 質(zhì)條件進(jìn)行計(jì)算；泄水洞斷面尺寸除滿足泄水要求外，為保證泄水洞快速投 入使用，應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械配置和施工通風(fēng)要求進(jìn)行開挖斷面確定，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的 施工情況，對(duì)于泄水洞內(nèi)凈空斷面，采取無軌運(yùn)輸時(shí)斷面宜設(shè)為寬為4. 5米， 高為4. 6米，采取有軌運(yùn)輸時(shí)，斷面應(yīng)設(shè)為寬為3. 5米，高為4. 2米。
抗水壓襯砌結(jié)構(gòu)加強(qiáng)對(duì)高壓富水充填溶腔地段，補(bǔ)砌結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)，抗 水壓等級(jí)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)水壓數(shù)據(jù)，并結(jié)合地表勘察、地質(zhì)分析綜合確定，原則 上有泄水洞時(shí)，以按抗1. OMpa水壓力為宜。
結(jié)構(gòu)永久性監(jiān)測(cè)為全面掌握高壓富水充填性溶腔在施工以及運(yùn)營(yíng)過程 中的受力狀況，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性作出評(píng)估，應(yīng)對(duì)高壓富水充填性溶腔進(jìn)行結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目可主要包括以下8種水壓力監(jiān)測(cè)、注漿加固圈穩(wěn)定 性監(jiān)測(cè)、圍巖與初期支護(hù)間接觸壓力監(jiān)測(cè)、初期支護(hù)內(nèi)力監(jiān)測(cè)、初期支護(hù)與 二次村砌間接觸力監(jiān)測(cè)、二次補(bǔ)砌內(nèi)力監(jiān)測(cè)、隧道基底沉降監(jiān)測(cè)以及注漿加 固圈滲水量監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇可根據(jù)實(shí)際的工程情況而確定。各監(jiān)測(cè)斷面所監(jiān)測(cè)的傳感器連接到洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集儀，再通過數(shù)據(jù)總線連接到出口無線
通信監(jiān)測(cè)站，然后通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心n作站， 定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。監(jiān)測(cè)時(shí)間至少保證隧道投入運(yùn)營(yíng)后一年，施工期 監(jiān)測(cè)頻率為每天1 2次，施工完成至運(yùn)營(yíng)前為每周2次，運(yùn)營(yíng)期間為每月1 次。
此外，為保證對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理時(shí)的安全性和效率，在對(duì)充填性溶 腔進(jìn)行處理前，還可包括水文監(jiān)測(cè)、洞外排水系統(tǒng)、洞外警戒系統(tǒng)、洞內(nèi)排 水線路、洞內(nèi)相鄰洞室分隔、洞內(nèi)外預(yù)警系統(tǒng)、進(jìn)洞條件和進(jìn)洞觀察安全撤 離線路的設(shè)計(jì)，即在對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理前，進(jìn)行專項(xiàng)的安全設(shè)計(jì)。
下面對(duì)各項(xiàng)安全設(shè)計(jì)分別進(jìn)行說明 (1)水文監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)。
水文監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包括降雨量、涌水量、水壓力和水位四個(gè)方面。其 中，降雨量監(jiān)測(cè)中，可采用SRY-1雨量記錄儀進(jìn)行降雨量的自動(dòng)記錄，可將 當(dāng)天早上8點(diǎn)至第二日早上的8點(diǎn)期間的降水量作為當(dāng)日降雨量，記錄內(nèi)容 包括天氣狀況，如晴、陰、雨或雪，氣溫以及降雨量。當(dāng)遇到大雨、暴雨或 暴雪等天氣時(shí)，可人工記錄其發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、降雨量或降雪量等。同 時(shí)，在降雨量監(jiān)測(cè)中還需要配備輔助電源，避免停電等影響降雨量數(shù)據(jù)的采 集。
涌水量監(jiān)測(cè)包括超前鉆孔，重要出水點(diǎn)、集中匯水點(diǎn)、重要井泉等水量 的監(jiān)測(cè)記錄，在進(jìn)行水量監(jiān)測(cè)的同時(shí)，還應(yīng)注意觀察水的混濁情況，必要時(shí) 進(jìn)行含泥沙量測(cè)試，監(jiān)測(cè)過程中應(yīng)及時(shí)收集隧道工程附近水文站資料。涌水 量監(jiān)測(cè)可采用人工監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式進(jìn)行，人工監(jiān)測(cè)時(shí)，當(dāng)水量 較小時(shí)可采用量桶法量測(cè)，水量較大時(shí)應(yīng)集水歸槽后采用堰測(cè)法量測(cè)；自動(dòng) 檢測(cè)時(shí)，在集中匯水點(diǎn)設(shè)置多普勒流速測(cè)量?jī)x，24小時(shí)不間斷進(jìn)行流量的自 動(dòng)監(jiān)測(cè)，多普勒流速測(cè)量?jī)x應(yīng)設(shè)置在規(guī)則集水槽中間的底部。采用堰測(cè)法進(jìn) 行流量觀測(cè)時(shí)，必須在監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近設(shè)置長(zhǎng)度不小于20米的固定圍堰，堰口采
16用矩形或等邊直角三角形，使得堰口前能跌水、后有積水。采用人工監(jiān)測(cè)方 法進(jìn)行監(jiān)測(cè)的水點(diǎn)，原則上每天一次，特殊水點(diǎn)加密監(jiān)測(cè)頻次，可將當(dāng)天早
上8點(diǎn)至第二日早上8點(diǎn)期間的涌水量作為當(dāng)日的涌水量，發(fā)生突水等特殊 情況時(shí)，需準(zhǔn)確記錄洞口水位變化及突水情況，包括起止時(shí)間、高水位持續(xù) 時(shí)間以及流量衰減變化等。
水壓力監(jiān)測(cè)中，每實(shí)施1次超前鉆孔均需進(jìn)行水壓力監(jiān)測(cè)，每個(gè)溶腔至 少需要布置1個(gè)孔進(jìn)行水壓監(jiān)測(cè)，水壓力監(jiān)測(cè)孔需要設(shè)置孔口管，安裝法蘭 盤、Q型管、空氣室及壓力表，孔內(nèi)需要設(shè)置軟式透水管等。其中，在鉆孔內(nèi) 設(shè)置軟式透水管，水壓表前設(shè)置空氣室可有效防止溶腔內(nèi)的填充物堵塞測(cè)壓 表；封閉孔口管與巖壁之間的空隙，可避免孔口周邊透水，影響水壓測(cè)試效 果； 一般情況下，可每天早上8點(diǎn)至晚上8點(diǎn)各監(jiān)測(cè)1次水壓，而在降雨期 間或雨后一定時(shí)間每2小時(shí)監(jiān)測(cè)1次水壓；除了監(jiān)測(cè)流動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)水壓 外，還需要將所有的出水點(diǎn)關(guān)閉，監(jiān)測(cè)穩(wěn)定狀態(tài)下的水壓力，且水壓穩(wěn)定時(shí) 間應(yīng)不少于2小時(shí)。
深孔水位監(jiān)測(cè)時(shí)，可采用深孔液壓測(cè)量?jī)x對(duì)重要深孔孔內(nèi)水位進(jìn)行自動(dòng) 長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。
(2) 洞外排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
對(duì)高壓富水充填性溶腔實(shí)施釋能降壓前，需對(duì)洞外環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，明確 排水線路，設(shè)置排水溝渠能力不得小于10000方/小時(shí)，且保證排水通暢，以 進(jìn)行洞外排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
(3) 洞外警戒系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
在對(duì)高壓富水充填性溶腔實(shí)施釋能降壓前，應(yīng)設(shè)計(jì)合適的洞外警戒系統(tǒng)， 包括警戒區(qū)域、警戒時(shí)段以及警戒標(biāo)志等，以保證對(duì)充填性溶腔處理時(shí)的安 全性。
(4) 洞內(nèi)排水線路設(shè)計(jì)。 在對(duì)高壓富水充填性溶腔實(shí)施釋能降壓前，應(yīng)根據(jù)釋能降壓點(diǎn)所處位置，以及工程進(jìn)展的情況作出合理的洞內(nèi)排水線路設(shè)計(jì)。具體地，當(dāng)順坡施工遭 遇高壓富水充填性溶腔時(shí)，若后部已全部貫通，則可以直接通過封堵兩隧道 間橫通道，從而使排水線路通暢，同時(shí)，溶腔處理期間也不會(huì)對(duì)臨近隧道施
工造成影響；當(dāng)順坡施工遭遇高壓富水充填溶腔時(shí)，若后部有部分地段未貫 通，此時(shí)，可進(jìn)行方案比選，若后部剩余工程量不大，原則上應(yīng)采用兩端夾 擊對(duì)未貫通段進(jìn)行開挖，按順行線路排水，否則，也可采取繞行排水，但繞 行排水會(huì)使臨近隧道施工受溶腔處理的影響；當(dāng)反坡施工遭遇高壓富水充填 性溶腔時(shí)，可通過采取迂回導(dǎo)坑先實(shí)現(xiàn)進(jìn)出口隧道迂回貫通，然后對(duì)充填性 溶腔進(jìn)行釋能降壓。
(5) 洞內(nèi)相鄰洞室分隔設(shè)計(jì)。
為減少釋能降壓時(shí)水及填充物進(jìn)入相鄰的洞室，對(duì)相鄰洞室產(chǎn)生影響， 同時(shí)保證溶腔處理期間相鄰洞室的正常安全施工，需要對(duì)相鄰洞室橫通道之 間進(jìn)行封堵分隔。橫通道封堵位置宜選擇靠近排水線路側(cè)，封堵材料可根據(jù) 工程要求及現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)條件確定，具體地，若為臨時(shí)封堵，可采用碎石砂袋； 若為永久性封堵，可采用混凝土材料。封堵時(shí)，還可在封堵位置按1米x 1米 的間距鉆探2米的鉆孔，埋設(shè)3米長(zhǎng)砂漿錨桿，外露1米，與封堵墻連接成 整體結(jié)構(gòu)。此外，可根據(jù)溶腔的釋能特征確定橫通道的封堵高度，越靠近掌 子面處，由于排出物中會(huì)含有大量的固體介質(zhì)，能量就會(huì)較大，因此，相應(yīng) 的高度就應(yīng)該越高。原則上，在釋能降壓掌子面后退100米范圍可采用全斷 面封堵，1000米以外采取半斷面封堵。由于橫通道封堵后需要承受水壓力， 因此，應(yīng)根據(jù)封堵所選擇的材料，設(shè)計(jì)封堵的安全系統(tǒng)應(yīng)不小于2。
(6) 洞內(nèi)外預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
為保證釋能降壓的安全進(jìn)行，可在洞外調(diào)度室設(shè)置監(jiān)控中心，分別在洞 內(nèi)釋能降壓位置、釋能降壓點(diǎn)后退一個(gè)橫通道道口的位置、隧道洞口、以及 洞外排水線路位置安設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，密切監(jiān)控并記錄釋能降壓的全過程。 (7 )進(jìn)洞條件設(shè)計(jì)。根據(jù)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究地表降雨與洞內(nèi)排水關(guān)系，可制定出相應(yīng)的隧 道安全進(jìn)洞條件。
(8)進(jìn)洞觀察安全撤離線路的設(shè)計(jì)。 通過監(jiān)控系統(tǒng)可掌握隧道掌子面的釋能降壓情況，釋能降壓后， 一般在
24小時(shí)后確定無異常時(shí)方可進(jìn)洞觀察，進(jìn)洞觀察掌子面出現(xiàn)不可預(yù)見突發(fā)性 突水時(shí)，可選擇設(shè)計(jì)好的安全撤離線路進(jìn)行逃生。具體地，當(dāng)順坡施工后部 全貫通的掌子面進(jìn)行釋能降壓時(shí)，將最靠近釋能降壓掌子面的橫通道按半封 堵進(jìn)行設(shè)計(jì)及實(shí)施，用來作為進(jìn)洞觀察的安全通道。進(jìn)洞觀察遇到險(xiǎn)情時(shí)， 應(yīng)盡快由安全通道進(jìn)入相鄰洞室，并迅速撤離到相鄰隧道掌子面，待安全時(shí) 再出洞；當(dāng)順坡施工后部未全部貫通，掌子面進(jìn)行釋能降壓時(shí)，進(jìn)洞觀察遇 到險(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)盡快進(jìn)入相鄰洞室，并迅速撤離到相鄰隧道掌子面，待安全時(shí) 再出洞；當(dāng)反坡隧道施工時(shí)，掌子面進(jìn)行釋能降壓后進(jìn)洞觀察，當(dāng)遇到險(xiǎn)情 時(shí)，向上游撤離直接出洞。綜上順坡施工隧道撤離線路，當(dāng)進(jìn)洞觀察遇到險(xiǎn) 情時(shí)，下游總是不安全的，撤離的原則是進(jìn)鄰洞、向上走，為了確保撤離安 全，釋能降壓實(shí)施前，最后一個(gè)橫通道的位置距離釋能降壓掌子面不得大于 100米，否則，撤離時(shí)將會(huì)非常困難。
本發(fā)明實(shí)施例中，通過在隧道施工中進(jìn)行查找溶腔、鎖定溶腔、打開溶 腔以及對(duì)溶腔進(jìn)行處理四個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)充填性溶腔的處理，在對(duì)溶腔進(jìn) 行處理中，通過變抗為放的方式，克服了現(xiàn)有技術(shù)中通過對(duì)溶腔內(nèi)壓力進(jìn)行 阻抗的方式，直接將充填性容腔內(nèi)的能量釋放出來，降低水土壓力，根據(jù)本 實(shí)施例對(duì)充填性溶腔進(jìn)行處理后，可有效避免溶腔產(chǎn)生的突水突泥現(xiàn)象，提 高隧道施工以及隧道經(jīng)營(yíng)過程中的安全性和可靠性。
綜上，本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)充填性溶腔進(jìn)行探測(cè)，并對(duì)充填性溶腔進(jìn)行 釋能降壓，可有效將充填性溶腔內(nèi)的水土壓力排出，釋放溶腔的能量，避免 充填性溶腔產(chǎn)生突水、突泥等工程災(zāi)害，提高隧道施工的安全性和可靠性， 同時(shí)，還可"l是高隧道施工的施工效率，達(dá)到快速施工的目的；本實(shí)施例中，通過專項(xiàng)的安全設(shè)計(jì)，可有效保證充填性溶腔處理過程中的安全性能，保證 施工人員的人生安全，提高整個(gè)施工的安全性。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn) 行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換， 而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明技術(shù)方案的 精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，包括通過超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查找充填性溶腔，并對(duì)查找到的充填性溶腔的巖溶特征進(jìn)行分析；根據(jù)所述充填性溶腔的巖溶特征的分析結(jié)果，鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界；在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，所述鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界包括通過風(fēng)鉆鉆探進(jìn)行分區(qū)設(shè)孔并鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，所述在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力包括在隧道掌子面到達(dá)所述充填性溶腔的臨近邊界后，通過精確爆-皮i殳計(jì)對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示，排出所述充填性溶腔內(nèi)聚積的水和充填物，從而釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，所述通過精確爆破設(shè)計(jì)對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示包括在所述充填性溶腔的臨近界面進(jìn)行鉆孔，獲得用于爆破揭示的多個(gè)炮眼；在各炮眼內(nèi)安裝起爆藥包，并在安裝起爆藥包的炮眼上用炮泥進(jìn)行堵塞；連結(jié)各炮眼成起爆網(wǎng)路，檢查所述起爆網(wǎng)路并按預(yù)設(shè)順序起爆各炮眼內(nèi)的起爆藥包，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行爆破揭示。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，所述按預(yù)設(shè)順序起爆各炮眼內(nèi)的起爆藥包包括依次按照掏槽眼、擴(kuò)大眼、內(nèi)圈眼、周邊眼和底板眼的順序起爆各炮眼內(nèi)的起爆藥包。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，各炮眼的深度隨所述充填性溶腔的臨近界面的起伏而變化，所述臨近界面的起伏呈凸起位置相應(yīng)的炮眼的深度增加，所述臨近界面的起伏呈凹陷位置相應(yīng)的炮眼的深度減少。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，還包括根據(jù)釋放水土壓力后的充填性溶腔的狀態(tài)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行施工處治和結(jié)構(gòu)處治。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，所述根據(jù)釋放水土壓力后的充填性溶腔的狀態(tài)，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行施工處治包括釋放水土壓力后的充填性溶腔處于完全釋放狀態(tài)時(shí)，采用回填護(hù)拱法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行處理；或者，釋放水土壓力后的充填性溶腔處于水釋放、介質(zhì)未釋放狀態(tài)時(shí)，采用三臺(tái)階法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行開挖處理，或者，采用注漿管棚法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行處理；或者，釋放水土壓力后的充填性溶腔處于水釋放、介質(zhì)部分釋放狀態(tài)時(shí)，采用清方置換法對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行處理。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行結(jié)構(gòu)處治包括對(duì)所述充填性溶腔進(jìn)行基底補(bǔ)勘及處理、永久泄水洞導(dǎo)排、抗水壓襯砌結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和結(jié)構(gòu)永久性監(jiān)測(cè)處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1 9任一所述的高壓富水充填性溶腔的處理方法，其特征在于，在對(duì)充填性溶腔的處理過程前，還包括水文檢測(cè)、洞外排水系統(tǒng)、洞外警戒系統(tǒng)、洞內(nèi)排水線路、洞內(nèi)相鄰洞室分隔、洞內(nèi)外預(yù)警系統(tǒng)、進(jìn)洞條件和進(jìn)洞觀察安全撤離線路的設(shè)計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓富水充填性溶腔的處理方法。該方法包括通過超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)查找充填性溶腔，并對(duì)查找到的充填性溶腔的巖溶特征進(jìn)行分析；根據(jù)所述充填性溶腔的巖溶特征的分析結(jié)果，鎖定所述充填性溶腔的臨近邊界；在所述充填性溶腔的臨近邊界打開所述充填性溶腔，釋放所述充填性溶腔內(nèi)的水土壓力。本發(fā)明技術(shù)方案通過對(duì)充填性溶腔直接進(jìn)行釋能降壓處理，可有效避免充填性溶腔產(chǎn)生的突水和突泥現(xiàn)象，提高隧道施工以及隧道運(yùn)營(yíng)中的安全性和可靠性。
文檔編號(hào)E21D11/00GK101672197SQ20091009331
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者梅 張, 張民慶, 朱鵬飛, 肖廣智, 顧湘生, 黃鴻健 申請(qǐng)人:鐵道部工程管理中心