回填法在巖溶區(qū)鐵路隧道施工中的應(yīng)用

黃建明

（九景衢鐵路江西有限責(zé)任公司 江西南昌 330000）

1 工程概況

九景衢鐵路梅山一號(hào)隧道位于江西省上饒市婺源縣賦春鎮(zhèn)梅山村境內(nèi)，穿越灰?guī)r丘陵區(qū)。隧道起訖里程DK165+883～DK166+223，全長(zhǎng)340m。進(jìn)口地面高程143.287m，出口地面高程149.397m，最大埋深107.90m。

2 水文地質(zhì)

隧道為可溶巖隧道，洞身表層基巖裸露，溶溝溶槽發(fā)育，賦存于裂隙、溶隙及溶洞中，基巖為石灰系C2灰?guī)r，弱風(fēng)化，巖溶節(jié)理裂隙發(fā)育及溶洞弱發(fā)育，表層局部灰?guī)r含碳質(zhì)。根據(jù)隧道進(jìn)出口段物探資料和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)揭示，隧道基巖相對(duì)完整，石灰系灰?guī)r巖溶發(fā)育，巖溶水整體水量不大，裂隙巖溶裂隙連通性稍差，下大雨時(shí)，地表水滲于裂隙、溶隙及溶洞中，存在巖溶涌水、涌泥等危害。

3 溶洞描述

2014年11月30日晚上在對(duì)線路右側(cè)中臺(tái)階爆破開挖時(shí)，在DK166+208中臺(tái)階右側(cè)拱腳處及DK166+210距離右邊墻約3m處出現(xiàn)兩個(gè)溶洞，后經(jīng)查實(shí)，兩處溶洞在地下貫通，實(shí)際為一個(gè)大溶洞。溶洞里程DK166+189～DK166+210，位于隧道線路右側(cè)，總體呈豎向分部，溶洞總高約20m，軸向長(zhǎng)度約30m，寬度4～10m不等，總體積約1500～2000m3，溶腔侵入隧道約7m，高出拱頂約3m，溶腔內(nèi)基本無充填，為空溶腔。工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件：該段為灰?guī)r，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶洞巖壁較完整，溶洞內(nèi)鐘乳石分布廣泛，洞內(nèi)鐘乳石還在生長(zhǎng)。有滴水現(xiàn)象，滴水中含碳酸鈣，巖溶水主要來源為大氣降雨。

4 溶洞的危害

溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種，當(dāng)隧道穿過可溶性巖層時(shí)，溶洞巖質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌；溶洞內(nèi)填滿飽含水份的充填物，會(huì)不斷涌入坑道；遇到大的水囊或暗河，巖溶水或泥砂夾水會(huì)大量涌入隧道，嚴(yán)重危害鐵路施工中人員設(shè)備安全，影響工期，造成后期運(yùn)營(yíng)安全隱患。梅山一號(hào)隧道溶洞屬于死、干、小的溶洞。

5 處理方案

（1）溶洞采用C20混凝土回填，回填時(shí)可根據(jù)施工步驟分部回填。

（2）溶洞遠(yuǎn)離隧道一側(cè)為主排水渠道，在溶洞的頂部及底部，均發(fā)現(xiàn)了流水通道。為了確?；靥詈笕芏捶€(wěn)定，維持原排水通道功能，在遠(yuǎn)離隧道一側(cè)的溶洞壁上豎向布設(shè)透水盲管，盲管上端伸入溶洞頂部，下端匯集至溶洞底部排水通道內(nèi)。盲管采用土工布包裹兩道，防止混凝土進(jìn)入堵塞。盲管采用φ150透水軟管，橫向間距0.5～1m。

（3）DK166+214～DK166+180段支護(hù)加強(qiáng)，支護(hù)形式由Ⅴb調(diào)整為Ⅴc。

（4）隧道襯砌施工前，應(yīng)對(duì)隧道周邊進(jìn)行巖溶探查，探查范圍：拱墻為5m，隧底為15m，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)研究處理，確保結(jié)構(gòu)安全。

（5）施工中注意檢查溶洞頂部，及時(shí)處理危石。若發(fā)現(xiàn)溶洞壁破碎開裂時(shí)，應(yīng)先噴射混凝土加固，再在靠近溶洞頂部附近打錨桿，并應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。待錨網(wǎng)噴加固完畢確保安全，再進(jìn)行溶洞回填施工。

6 回填法的應(yīng)用研究

6.1 應(yīng)用原理

天然形成的溶洞，一般比較穩(wěn)定，不會(huì)無故坍塌。當(dāng)隧道開挖穿越溶洞區(qū)時(shí)，溶洞內(nèi)的水體被排出，溶洞壁應(yīng)力出現(xiàn)二次分布，溶洞原本的力學(xué)平衡狀態(tài)被破壞，加之爆破施工擾動(dòng)，溶洞很容易發(fā)生坍塌，危害隧道施工。

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回填法是采用混凝土、片石、注水泥漿等材料，對(duì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)的溶洞進(jìn)行填充，使溶洞壁受力恢復(fù)到平衡狀態(tài)。通過溶洞回填消除溶洞不穩(wěn)定因素對(duì)隧道施工及后期運(yùn)營(yíng)的安全威脅。

6.2 應(yīng)用范圍

溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種。死、干、小的溶洞比較容易處理，而活、濕、大的溶洞，處理方法則較為復(fù)雜。當(dāng)隧道穿過可溶性巖層時(shí)，有的溶洞巖質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌。有的溶洞位于隧道底部，充填物松軟且深，使隧道基底難于處理。有時(shí)遇到填滿飽含水份的充填物溶槽，當(dāng)坑道掘進(jìn)至其邊緣時(shí)，含水充填物不斷涌入坑道，難以遏止，甚至使地表開裂下沉，山體壓力劇增。有時(shí)遇到大的水囊或暗河，巖溶水或泥砂夾水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交錯(cuò)、分支錯(cuò)綜復(fù)雜、范圍寬廣，處理十分困難。

回填法主要應(yīng)用于死、干、小的溶洞以及溶槽溶溝。對(duì)于活、濕、大溶洞回填法不適用，多采用增加護(hù)拱回填或架設(shè)橋涵方式通過。

6.3 工藝方法

（1）干、死、小溶洞回填工藝流程：

排水、清理溶洞內(nèi)危石→探明溶洞規(guī)模范圍→對(duì)溶洞壁進(jìn)行加固→布設(shè)排水通道→回填片石或混凝土。

（2）溶溝溶槽回填工藝流程：

探明溶溝溶槽規(guī)模范圍→施工注漿孔及注漿管→確定注漿材料→確定注漿參數(shù)→地質(zhì)雷達(dá)或鉆心驗(yàn)證回填效果。

（3）溶洞回填宜采用抗酸性耐腐蝕混凝土，標(biāo)號(hào)為C15～C25。注漿回填材料多采用水凝漿或水泥砂漿，若地下水豐富，可在水泥漿液中添加水玻璃。

（4）注漿加固或回填加固范圍：隧道低以下15m范圍，隧道拱墻外5m范圍內(nèi)溶洞溶溝溶槽需要回填加固處理。

6.4 注意事項(xiàng)

（1）進(jìn)入溶洞作業(yè)前，應(yīng)將溶洞內(nèi)危石清理干凈，確認(rèn)安全后，方可進(jìn)洞。施工中注意檢查溶洞頂部，當(dāng)溶洞較大較高且頂部破碎時(shí)，應(yīng)先噴射混凝土加固，再在靠近溶洞頂部附近打人錨桿，并應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。

（2）溶洞內(nèi)排水通道對(duì)溶洞的長(zhǎng)期穩(wěn)定和隧道的運(yùn)營(yíng)安全影響長(zhǎng)遠(yuǎn)，枯水期可能沒有水，但在雨季會(huì)出現(xiàn)大量暗流，施工時(shí)務(wù)必高度重視，確保排水通道暢通。

（3）隧道穿越溶洞段地表及洞內(nèi)設(shè)置監(jiān)控量測(cè)點(diǎn)，對(duì)地表和隧道初支變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，變形速率出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。

（4）溶洞內(nèi)回填時(shí)，應(yīng)設(shè)置專職安全員和測(cè)量員在現(xiàn)場(chǎng)值守，禁止無關(guān)人員圍觀。隧道內(nèi)每班作業(yè)人員不超過3人。

（5）進(jìn)出溶洞的爬梯要安全可靠，便于人員上下逃生，溶洞內(nèi)照明光線要充足，便于觀察溶洞壁變化。現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電要規(guī)范，禁止亂拉亂接電線?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)備有簡(jiǎn)易的醫(yī)藥箱和急救措施。

（6）巖溶隧道施工應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，防止出現(xiàn)突水、突泥事故危機(jī)施工安全。

（7）在溶蝕地段的爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，并控制爆破藥量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。防止在一次爆破后溶洞內(nèi)的填充物突然大量涌入隧道，或溶洞水突然襲擊隧道，造成嚴(yán)重?fù)p失。

（8）溶洞未做出處理方案前，不要將棄渣隨意傾填于溶洞中。因棄渣覆蓋了溶洞，不但不能了解其真實(shí)情況，反而會(huì)造成更多困難。

7 結(jié)語

（1）隧道穿越巖溶地區(qū)，對(duì)干、死、小溶洞及溶溝溶槽，采用回填法處理通過，是一種行之有效的方法。

（2）只要材料選擇合理，參數(shù)選用得當(dāng)，施工方法規(guī)范，溶洞處理速度快，安全可靠，對(duì)隧道施工影響小，是一種經(jīng)濟(jì)合理的處理方法，還可以提高經(jīng)濟(jì)性。梅山一號(hào)隧道溶洞采用回填法處理方案成功完成隧道溶洞段開挖，使隧道在保證安全的情況下，按時(shí)完成貫通任務(wù)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）隧道穿越巖溶地段施工時(shí)，加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，可以有效的保證隧道開挖安全性，規(guī)避突泥、突水、涌水風(fēng)險(xiǎn)。梅山一號(hào)隧道溶洞采用回填法處理的成功方法經(jīng)驗(yàn)，值得同類隧道參考借鑒。