試論山嶺隧道溶洞處理施工方法

劉寶慶 鄭久碩 呂亮

摘要：溶洞指的主要是溶性巖層在受到化學(xué)作用和機(jī)械作用后，在地表水和地下水的作用下而形成的溶蝕現(xiàn)象。在溶洞內(nèi)產(chǎn)生巖溶現(xiàn)象，會(huì)使得結(jié)構(gòu)物發(fā)生全部或者是一部分的懸空，使得隧道使用的可靠性大大的降低。針對(duì)隧道施工過程中遇到的溶洞現(xiàn)象，必須要制定科學(xué)、合理的處理方案，才能夠確保隧道施工的順利進(jìn)行，確保施工的安全性。

關(guān)鍵詞：山嶺隧道；溶洞處理；質(zhì)量控制

1、工程概況

1.1工程背景

平贊高速項(xiàng)目6標(biāo)段主線起訖里程樁號(hào)為K23+305～K31+613，線路總長(zhǎng)8.308km，位于太行山余脈東麓井陘縣境內(nèi)。南王莊1號(hào)隧道為分離式隧道，隧道凈空為12.25×5m。南王莊1號(hào)隧道隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌，起伏較大。地勢(shì)總體由北東向南西降低，隧道通過區(qū)最高點(diǎn)位于K25+460，高程為458.87m，該處隧道埋深為80.80m。

1.2隧道溶洞處理施工特點(diǎn)

（1）所用的施工機(jī)具及材料比較常見且容易采購(gòu)，而且施工工藝較簡(jiǎn)單質(zhì)量可控。

（2）節(jié)省工期，溶洞對(duì)掌子面進(jìn)尺造成了一定的影響工法通過合理的施工組織，不影響正常掘進(jìn)的情況下處理溶洞。

（3）采用合理的方法，處理溶洞過程中不需要停止掌子面正常掘進(jìn)。

2、隧道溶洞處理施工技術(shù)

2.1 隧道溶洞處理工藝原理

（1）溶洞段隧道圍巖強(qiáng)化支護(hù)

在溶洞段前小里程方向15m范圍內(nèi)增設(shè)環(huán)向鋼架支撐，采用I16工字鋼，間距60cm，鋼架間加連接鋼筋。鋼架與壁面間用混凝土噴填密實(shí)。以此來增加對(duì)溶洞上部圍巖進(jìn)行加固。

（2）溶洞內(nèi)填充加固處理

先做危石安全支撐，然后施做150cm后C25混凝土護(hù)墻。防止護(hù)墻侵入隧道初支范圍內(nèi)?；炷磷o(hù)墻達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，開始進(jìn)行墻后片石回填施工，并灌注砂漿自流。待片石灌漿穩(wěn)定后，往溶洞內(nèi)泵送C25混凝土直至隧道拱頂處1米以上作為護(hù)拱，加固溶洞。

2.2 隧道溶洞處理施工前期準(zhǔn)備

2.2.1 施工人員、機(jī)械、材料配置

根據(jù)施工需要，設(shè)施工負(fù)責(zé)人1名，下設(shè)3個(gè)工班，臨時(shí)作業(yè)隊(duì)、拌合站、機(jī)械班，并設(shè)安全員一人，負(fù)責(zé)洞內(nèi)外安全工作。并項(xiàng)目設(shè)置管理人員8人，保證施工的平穩(wěn)進(jìn)行。

2.3 隧道溶洞處理施工工藝

2.3.1 施工工藝流程

溶洞處理采用溶洞內(nèi)填充加固處理+臨時(shí)環(huán)向鋼架支撐+基礎(chǔ)注漿加固+危巖安全支撐+混凝土護(hù)墻+墻后片石回填+溶洞頂泵送混凝土相結(jié)合的施工技術(shù)。

2.3.2 施工方法

（1）增設(shè)臨時(shí)環(huán)向鋼架支撐

由于溶洞段圍巖裂痕多，破碎嚴(yán)重，容易發(fā)生坍塌，故在溶洞段前小里程方向15m范圍內(nèi)增設(shè)環(huán)向鋼架支撐，采用I16工字鋼，間距60cm，鋼架間加連接鋼筋。

（2）基礎(chǔ)注漿加固

用鉆機(jī)鉆孔就位，小導(dǎo)管采用梅花形布置，橫縱間距均為1米，將提前制作好的小導(dǎo)管打入孔內(nèi)，并清理鋼管內(nèi)的雜物和水，注漿時(shí)全孔一次性注入，根據(jù)實(shí)際情況可采用群管注漿。漿液采用水灰比為1：1的水泥漿液，罐車運(yùn)輸至溶洞外。在注漿加固完成后，已回填表面用C25混凝土硬化15cm作為安全支撐基礎(chǔ)。

（3）增設(shè)危巖安全支撐

溶洞頂部有一塊危石存在較大安全隱患，采用5.5m長(zhǎng)16b工字鋼進(jìn)行支撐加固。在鋼筋加工廠加工相應(yīng)長(zhǎng)度工字鋼，工字鋼兩端焊接鋼板。中心點(diǎn)支撐固定后逐一向兩端以間距1m支設(shè)支撐。工字鋼之間采用鋼筋剪刀撐焊接，使其成為穩(wěn)固整體。

（4）混凝土護(hù)墻澆筑

混凝土護(hù)墻高距溶洞頂部2m處。護(hù)墻采用C25混凝土澆筑，厚度150cm，在澆筑混凝土之前，先打入小導(dǎo)管注漿，并露出1米與護(hù)墻一起澆筑。在澆筑過程中測(cè)量要嚴(yán)格控制護(hù)墻位置，防止護(hù)墻侵入隧道初支范圍內(nèi)。

（5）墻后片石回填

護(hù)墻后溶腔采用片石回填，并灌注砂漿自流。片石分層回填，每層厚度150cm，每層回填后，用輸送泵泵送M10水泥砂漿加固，直至護(hù)墻高度。

（6）溶洞頂泵送混凝土

待護(hù)墻后片石灌漿穩(wěn)定后，用輸送泵沿預(yù)埋管道往溶洞內(nèi)泵送C25混凝土直至隧道拱頂處1米以上作為護(hù)拱，加固溶洞。

（7）隧道圍巖施工

將溶洞段前后15m三級(jí)圍巖支護(hù)調(diào)整為Ⅳ級(jí)淺埋支護(hù)，加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度。掌子面開挖掘進(jìn)時(shí)按照Ⅳ級(jí)淺埋支護(hù)形式進(jìn)行施工。

3、隧道溶洞處理施工質(zhì)量控制

3.1 隧道溶洞處理質(zhì)量控制要點(diǎn)

4、工程實(shí)例

平贊高速項(xiàng)目6標(biāo)段南王莊1號(hào)隧道右線在施工過程中于K25+481處發(fā)現(xiàn)一大型溶洞，位于上臺(tái)階左側(cè)。該處隧道埋深為78m，溶洞長(zhǎng)12m，最寬處10m。溶洞上方圍巖破碎，裂痕較多，溶洞內(nèi)干燥，無積水。溶洞內(nèi)部上方有兩個(gè)深度較大孔洞，溶洞內(nèi)壁巖石強(qiáng)度較大，局部巖石裂隙較大，有掉落隱患。本次溶洞處理嚴(yán)格按照工藝施工步驟和設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，期間做好施工記錄。

5、結(jié)束語(yǔ)

處理之后的溶洞外部支護(hù)與隧道支護(hù)整體融合較好，且溶洞內(nèi)部填充密實(shí)，解決了由于溶洞的不穩(wěn)定對(duì)隧道的安全性造成威脅，溶洞段隧道圍巖支護(hù)等級(jí)加強(qiáng)，使隧道的可靠性、安全性更有保障，由本項(xiàng)目的實(shí)際處理過程可知，工藝可以很好的處理溶洞等地下洞穴，能夠指導(dǎo)之后的施工。

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（作者單位：中建六局軌道交通公司平贊高速項(xiàng)目經(jīng)理部六分部）