利萬(wàn)高速公路齊岳山隧道充泥溶腔處理技術(shù)

段本強(qiáng) 段英杰

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司利萬(wàn)高速第一合同段項(xiàng)目部，湖北 恩施 445000）

1 工程概況

新建利川至萬(wàn)州高速公路齊岳山隧道為雙線四車道分離式特長(zhǎng)隧道，隧道走向313°，左幅里程樁號(hào)為ZK19+005~ZK22+380，全長(zhǎng)3375m，最大埋深約5 6 7 m；右幅里程樁號(hào)YK19+016~YK22+402，全長(zhǎng)3386m，最大埋深約543m。隧道縱面線型為1.55%下坡。齊岳山山勢(shì)連綿起伏，峰巒疊嶂，是典型的構(gòu)造溶蝕剝蝕高中山區(qū)。齊岳山隧道橫穿齊岳山背斜，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖溶形態(tài)多變，本隧道影響最大不良地質(zhì)為巖溶，突泥涌水是該隧道施工潛在的極高風(fēng)險(xiǎn)。

2 YK19+110溶腔的早期揭示及處理

在2013年5月30日齊岳山隧道右線YK19+110~YK19+112上臺(tái)階開挖過(guò)程中，在右側(cè)拱腰位置揭示一夾泥小型溶腔，溶腔內(nèi)有泥土填充物、濕潤(rùn)但無(wú)明顯水流，穩(wěn)定性差，為保證隧道施工安全，對(duì)充填泥土進(jìn)行了清除。溶腔揭示尺寸為沿隧道線路方向長(zhǎng)度為2.9m，垂直于線路方向超出隧道開挖輪廓線寬度為2.1m，豎向高度為超出隧道拱腰開挖輪廓線為2.5m。溶腔側(cè)壁為中風(fēng)化灰?guī)r，巖體強(qiáng)度高。

對(duì)上述溶腔進(jìn)行了相應(yīng)的處理：采用I20b型鋼鋼架，間距60cm，對(duì)初期支護(hù)進(jìn)行了加強(qiáng)；徑向打設(shè)Φ42注漿小導(dǎo)管對(duì)初支進(jìn)行了加固；預(yù)留Φ108鋼管，對(duì)初支背后空腔泵送C20混凝土回填密實(shí)。

3 溶腔的細(xì)部探測(cè)

2013年6月14日，齊岳山隧道右線開挖至YK19+116時(shí)，掌子面揭露為中風(fēng)化灰?guī)r，層間有夾泥，巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育。自YK19+110-YK19+116初支面局部混凝土剝落，并出現(xiàn)較大裂縫。

圖1 初支裂縫

3.1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)。采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)掌子面進(jìn)行了一次詳細(xì)的探測(cè)，掌子面前方為中風(fēng)化灰?guī)r，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，無(wú)明顯異常。對(duì)開裂段落周邊側(cè)壁探測(cè)發(fā)現(xiàn)，初支背后圍巖不均勻，可能有小型空腔存在。

3.2 鉆孔探測(cè)。采用潛孔鉆機(jī)對(duì)初支面?zhèn)缺谶M(jìn)行鉆探驗(yàn)證，具體布孔如圖2所示，鉆孔孔徑為Φ120，鉆孔長(zhǎng)度為10m。經(jīng)鉆孔發(fā)現(xiàn)YK19+111-YK19+116初支背后有狹長(zhǎng)的空隙存在，寬度約50cm。

3.3 探測(cè)結(jié)果分析。綜合各項(xiàng)探測(cè)結(jié)果，結(jié)合前期施工過(guò)程，發(fā)現(xiàn)初支背后有較多的孤石，孤石間充填泥土，充填物前期穩(wěn)定性較好，在后期爆破開挖擾動(dòng)下，失穩(wěn)發(fā)生位移，最終使初支開裂變形，并導(dǎo)致充填物與穩(wěn)定巖面脫離，形成空洞，故變形開裂段初支背后充填物為YK19+110充泥溶腔的進(jìn)一步延伸。

4 泄壓處理

初支背后存在較多的不穩(wěn)定充填物導(dǎo)致初支開裂，須將充填物進(jìn)行清除，確保施工安全。首先在開裂段上臺(tái)階施做I20b臨時(shí)仰拱、臨時(shí)斜支撐和臨時(shí)豎支撐，保證初支穩(wěn)定。其次，在初支面左側(cè)和拱部打設(shè)徑向Φ42注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)度為4.5m，間距為0.8m（縱向）×1.0m（環(huán)向），梅花形布置，采用Φ22螺紋管將小導(dǎo)管尾部全部連接成一體。最后，自第一榀開裂處開始，逐榀換除初支鋼架，并將背后充填物全部清除。

5 溶腔封閉施工

溶腔充填物全部清除后，背后空腔形狀極不規(guī)則，大體尺寸為：沿線路方向縱向長(zhǎng)度為5.5m；垂直于線路方向橫向?qū)挾?，在拱腳處為1.0m，在高處最寬處約6.0m；最高處高度為10.2m。溶腔側(cè)壁為中風(fēng)化灰?guī)r，圍巖整體性較好，穩(wěn)定性好，內(nèi)部無(wú)明顯滲水現(xiàn)象。

（1）溶腔頂部加固。將I20b型鋼翼緣焊接使兩根工字鋼形成整體，并在兩端焊接鋼板增大受力面積，對(duì)溶腔頂部圍巖進(jìn)行支撐，間距為1.5m×1.5m梅花型布置，具體布置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

圖2 鉆孔布置圖

（2）初支加固。在右側(cè)換拱過(guò)程中，將初支鋼架直接落底到中臺(tái)階平面，同時(shí)，在鋼架拱腳下方縱向設(shè)置一根[32a槽鋼，作為托梁，使初支鋼架形成整體，共同受力減小變形。

在初支噴射混凝土外側(cè)模筑50cmC25混凝土套拱，支撐溶腔側(cè)壁圍巖，同時(shí)保護(hù)內(nèi)部初支鋼架。

（3）溶洞空腔回填。在初支鋼架和模筑混凝土套拱施工以前，在初支鋼架拱腰最高處分榀預(yù)留5根Φ108鋼管，長(zhǎng)度分別為3.5m、4.5m、5.5m、6.5m和8.5m，其中8.5m鋼管作為排氣孔和后期排水孔。C25套拱施工完成后，利用預(yù)埋鋼管，分次分批對(duì)溶腔進(jìn)行回填，確保拱頂混凝土厚度不小于1.5m。

（4）排水通暢。除了8.5m長(zhǎng)Φ108鋼管作為排水管外，在初支鋼架安裝過(guò)程中，需要安裝3根Φ100的PVC管，長(zhǎng)度分別為6.5m、7.5m和8.5m。將溶腔內(nèi)排水管外端連接隧道的縱向排水管和環(huán)向排水管，使得溶腔內(nèi)滲水順利排入隧道水溝。

結(jié)語(yǔ)

后期的實(shí)踐證明，該方案順利解決了齊岳山隧道YK19+110充泥溶腔問(wèn)題。通過(guò)此次施工，我們總結(jié)了有關(guān)充泥溶腔施工的經(jīng)驗(yàn)：對(duì)于充泥溶腔，應(yīng)盡可能的將溶腔充填物釋放，以減小對(duì)初支的壓力；在充泥溶腔施工前，需利用多種探測(cè)手段，對(duì)溶腔進(jìn)行探測(cè)，盡可能清楚的掌握溶腔的邊界；為保證隧道的安全，溶腔內(nèi)部必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕炷粱靥?；采取一定排水措施，保證溶腔內(nèi)部滲流水可能順利的排泄，避免因水壓力過(guò)大對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞。

[1]黃鴻健，張民慶.宜萬(wàn)鐵路齊岳山隧道DK363＋629高壓充水溶腔處理技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010 （08）：86-90.