瀾滄江第一隧道溶洞處理方案探討

李家赟

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽111000）

瀾滄江第一隧道溶洞處理方案探討

李家赟

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽111000）

隧道施工中溶洞處理根據(jù)工程地質(zhì)環(huán)境的差別，有著不同的處理方案和工藝。通過對瀾滄江第一隧道的溶洞處理方案的介紹，探討隧道溶洞施工的一般性原則和巖溶地段的施工技術(shù)。

隧道；溶洞；處理方案；掌子面

0 前言

巖溶作為一種不良地質(zhì)，在石灰?guī)r地區(qū)普遍存在。在我國的西南山區(qū)，施工中遇到巖溶問題是常有的事。隧道在溶洞地段施工時，應根據(jù)設計文件、有關(guān)資料及現(xiàn)場實際，查明溶洞分布范圍、類型情況（溶洞大小，有無水，是否在發(fā)育中，有無充填物）、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況（有無長期補給來源、雨季水量有無增長）等，分別采取不同措施進行處理。

1 工程概況

1.1 工程概況

瀾滄江第一隧道位于雜多縣至昂寨鄉(xiāng)多那村西，為單洞雙向行駛隧道，隧道起訖樁號為K128+450～K130+530，長2080 m，最大埋深383 m，進口設計高程4012.25 m，出口設計高程4027.85 m，設計縱坡1.5%～2.0%；洞門型式進口和出口均為端墻式洞門。

1.2 技術(shù)標準

隧道按二級公路雙向行駛2車道設計，采用的主要技術(shù)標準有2項。

（1）設計速度。隧道部分采用了60 km/h，路基橫斷面寬采用10 m。

（2）隧道建筑限界。①主洞、緊急停車帶建筑限界；布設方式為單洞2車道。②主洞建筑限界，1+0.5+3.5×2+0.5+1=10 m；③緊急停車帶建筑限界，1+0.5+3.5×2+3.5+1=13 m。④限界高度5 m。

1.3 工程地質(zhì)水文條件

（1）隧道圍巖體主要為強-中風化灰?guī)r組成，隧址區(qū)未發(fā)現(xiàn)全新世深大斷裂構(gòu)造，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜隧道修建。

（2）該隧道圍巖主要由強風化～中風化灰?guī)r組成，圍巖級別一般，拱部支護不當或不及時易產(chǎn)生坍塌，設計時應注意洞頂和側(cè)壁的支撐和防護措施。

（3）隧址區(qū)地震動峰值加速度為0.1 g，隧址區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度區(qū)。按《建筑工程抗震設防分離標準》的規(guī)定，隧道屬重點設防類，故抗震設計應按Ⅷ度設防。

（4）隧址區(qū)主要基巖為灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬弱~強透水層，圍巖中有滴漏水現(xiàn)象，雨季可能出現(xiàn)股狀或線狀出水，隧道設計時應重視防排水措施。

（5）隧道洞口邊坡、仰坡巖土體的穩(wěn)定性差，施工先修明洞再進暗洞，反壓填土，洞口邊坡、仰坡應根據(jù)實際情況采取加固防護措施。應盡量避免破壞洞口段的原始地形，邊坡開挖坡率∶殘坡積物1∶1.25，強風化灰?guī)r為1∶1，并按“早進洞，晚出洞”的原則修筑明洞。

（6）隧道地處寒溫帶高海拔高原山地，隧道進出口段冬季積雪、結(jié)冰將非常普遍，隧道排水或洞門設計應充分考慮。隧址區(qū)最大凍土深度按2.5～2.89 m考慮。

（7）據(jù)水質(zhì)分結(jié)果，地表水、地下水對混凝土均無腐蝕性。

2 溶洞概述

2013年5月8日，瀾滄江第一隧道出口在K129+646掌子面開挖時，在拱頂偏左遇到一大型溶洞，溶洞縱向長度42 m，橫向?qū)挾?8 m，高度15 m溶洞雖然較大，但對隧道影響范圍較小，只有溶洞的右側(cè)一小部分侵入隧道。溶洞走向與隧道軸線接近平行，溶洞與隧道有影響的段落為K129+638～K129+656段。溶洞由于多年滴水形成的，洞內(nèi)多為堆積物，懸掛鐘乳石，在溶洞左前方最低處有一積水坑，水深9.5 m，溶洞內(nèi)積水都匯集于此，水坑距離隧道邊線約12 m，在已完成開挖支護K129+646～K129+656段10 m的段落拱頂巖石覆蓋層厚度為0.5～6 m。

3 工程地質(zhì)條件

隧道中出現(xiàn)溶洞段埋深約220 m，圍巖主要為中、強風化灰?guī)r，青灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，局部呈碎塊狀，巖質(zhì)較堅硬，錘擊聲脆。節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體呈塊狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，較破碎但較完整。圍巖穩(wěn)定性一般，拱部無支護時可能產(chǎn)生坍塌，側(cè)壁有時失去穩(wěn)定。中風化灰?guī)r屬弱透水層，開挖時圍巖有滴水現(xiàn)象，雨季會出現(xiàn)線狀出水。巖溶發(fā)育，存在巖溶裂隙水。

3.1 溶洞段襯砌臨時支護、加固方案

（1）由于掌子面圍巖不穩(wěn)定，屬于土夾石組成，首先對K129+ 646掌子面進行封閉，采用C25噴射混凝土，噴15 cm厚。

（2）溶洞影響范圍較大，K129+671～K129+646段對應的溶洞底板有出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，該段落圍巖已有擾動，為了確保該段初期支護的穩(wěn)定，對該段落進行環(huán)向臨時支撐。采用I18鋼拱架，縱向間距1.5 m，采用直徑22 mm的鋼筋縱向連接，環(huán)向間距1 m，每榀鋼架兩側(cè)邊墻各施做兩根鎖腳錨桿，鎖腳錨桿采用直徑22 mm鎖腳藥卷錨桿，長度3.5 m。拱腳基礎(chǔ)要求立于實處，確保鋼架穩(wěn)定。

（3）圍巖擾動后K129+651處初期支護與溶洞底板之間形成空洞，為了確保加固段落注漿效果，對K129+651端頭處形成的空洞采用C25噴射混凝土進行封閉，厚度20 cm。

（4）對K129+671～K129+651段圍巖采用徑向注漿加固，具體參數(shù)如下：采用直徑42 mm注漿小導管，梅花形布置，布置間距1.5×1.5 m，K129+671～K129+661段小導管采用3.5 m，K129+ 661～K129+651段由于覆蓋層薄小導管采用2 m，施做小導管時要求鉆孔不能穿透溶洞底板。注漿材料為1∶1水泥漿，小導管注漿壓力為0.5～1 MPa，孔口要求設置止?jié){閥，注漿量每延米按照5 m3控制。該段注漿在溶洞范圍內(nèi)，極有可能發(fā)生跑漿現(xiàn)象，一旦個別孔發(fā)生跑漿，要及時更換孔位，原則按照設計注漿量控制，個別孔根據(jù)情況可適當增加，注漿量以現(xiàn)場實際發(fā)生量確認為準。

（5）為了確保該段加固的順利進行，該段落施工期間加強監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)裂縫、變形等情況要及時處理。必須加強現(xiàn)場的施工管理，尤其是要確保小導管注漿效果。

3.2 溶洞治理方案及施工步驟

（1）暫停掌子面施工，加強洞內(nèi)照明，對洞內(nèi)情況以DV及照片方式進行影像記錄。加強現(xiàn)場管理，閑雜人員不得進入洞內(nèi)，嚴禁破壞洞內(nèi)鐘乳石。對溶洞情況進行詳細測量，搞清溶洞與隧道的關(guān)系，尤其是洞內(nèi)的積水坑，要求測量其深度，預估其方量。

（2）在進行治理之前應先對K129+638～K129+649段溶腔上部進行錨噴支護加固，橫向加固范圍至隧道左邊墻外3 m范圍內(nèi)。具體加固參數(shù)：直徑22 mm藥卷錨桿，長度3 m，梅花形布置，布置間距1.2×1.2 m，掛設直徑6.5 mm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格20× 20 cm，噴C25混凝土厚度10 cm。

（3）溶腔段落加固完，確保上部安全穩(wěn)定后再掘進，掘進時按照Ⅴ級淺埋支護參數(shù)施工，對初期支護鋼拱架間距進行調(diào)整，由原設計75 cm調(diào)整為50 cm，原設計系統(tǒng)錨桿調(diào)整為直徑42 mm注漿小導管，間距、長度設置不變，注漿材料為1∶1水泥漿，小導管注漿壓力初壓為0.5 MPa，終壓為1 MPa，孔口要求設置止?jié){閥，其余支護參數(shù)不變。

（4）從K129+646掘進時要求對溶腔預留混凝土泵送鋼管，泵送鋼管采用直徑108 mm鋼管，具體預留位置根據(jù)現(xiàn)場需要設置，隧道左側(cè)、溶腔內(nèi)安設模板，模板可采用木模，待該段二襯施做完后再進行泵送混凝土，要求拱頂泵送混凝土厚度按照1.5 m控制。

（5）K129+671～K129+646段已按照Ⅲ級圍巖加固襯砌施工，該溶洞影響范圍較大，要求該段二襯采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時增加仰拱。

（6）該段溶洞發(fā)育，要求第三方檢測單位從K129+671開始，對隧道的底板、拱腳、邊墻、拱頂范圍內(nèi)進行溶洞探測，一旦發(fā)現(xiàn)距離隧道開挖線5 m范圍內(nèi)存在溶洞，要求施工單位采取各種措施探測溶洞大小，根據(jù)溶洞大小采取不同的處理方案。

3.3 隧底溶洞治理方案及施工步驟

（1）通過鉆孔探測，溶洞內(nèi)沒有存水，就不必考慮回填溶洞會造成溶洞內(nèi)水路堵塞，回填溶洞后排水可以通過別的通道。

（2）利用探測溶洞的鉆孔，安設合適孔口尺寸的鋼管，作為泵送管對溶洞進行回填處理，要求泵送C15細石混凝土。由于泵送混凝土無法振搗，流動性受阻力影響較大，無法達到有效填充，且泵送向下無力，考慮在泵送期間進行注漿，分次泵送、分次注漿。初步預計第一個溶洞75.8 m3，第二個溶洞26.8 m3。具體數(shù)量以發(fā)生計量。

（3）注漿時要求逐孔注漿，先注溶洞較深處，再注溶洞較淺處，要求對隧道底板下溶洞完全充填，確保將來隧道運營安全。

4 需要說明的問題和注意事項

（1）隧道穿越溶洞工序復雜，組織施工時應交錯進行，盡量平行作業(yè)，抓住關(guān)鍵工序，必要時該停的停，不能盲目趕工期。

（2）施工前應提前在溶洞頂部設置監(jiān)控量測點，定期監(jiān)測溶洞下沉情況，監(jiān)測點每5 m設置一處。

（3）溶洞段施工時根據(jù)監(jiān)控量測情況合理預留初期支護變形量，確保二襯厚度。

（4）巖溶地段的爆破，應盡量做到多打眼，打淺眼，并控制用藥量，每次開挖長度控制為一循環(huán)支護長度，挖一段支護一段，避免一次開挖過長導致右側(cè)溶洞巖壁失穩(wěn)坍塌。

（5）為了確保該段處理的順利進行，該段落施工期間加強監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理，必須加強現(xiàn)場的施工管理，尤其是溶腔錨噴支護期間的安全及溶腔加固完后掘進的安全。

（6）溶洞內(nèi)施工安全風險較大，應將確保安全放在第一位，同時應做好防范突發(fā)事件的應急處理措施。

5 結(jié)束語

綜上所述，在溶洞處理的過程中，應視其具體情況，采用相應的措施，最重要的是保證施工和運營的安全，施工工序要盡可能簡單。具體的溶洞處置施工方案應該在開挖后采用確定，其原則為確保隧道的襯砌結(jié)構(gòu)有足夠的安全保證，在可預見期內(nèi)洞穴的穩(wěn)定性有保證，原有水流通道不會被阻斷，方案比較經(jīng)濟適用。

［1］吳曉波.隧道小型溶洞處理方法探討[J].現(xiàn)代城市軌道交通.2009，（1）：26-28.

〔編輯 利文〕

U45

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.37