百色至靖西高速公路隴內(nèi)隧道特大溶洞處理技術(shù)淺析

謝遠(yuǎn)耀 鄭冰林

［摘要］文章主要分析和探討隧道特大溶洞處理技術(shù)和方法。

［關(guān)鍵詞］公路；隧道；特大溶洞；處理技術(shù)

［作者簡(jiǎn)介］謝遠(yuǎn)耀，百色至靖西、靖西至那坡高速公路工程建設(shè)指揮部助理工程師，廣西靖西，533800；鄭冰林，百色至靖西、靖西至那坡高速公路工程建設(shè)指揮部工程師，廣西靖西，533800

［中圖分類號(hào)］ U415 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2012）04-0079-0003 百色至靖西高速公路是廣西高速公路網(wǎng)布局中“橫4”蒼梧（龍眼嘴）至龍邦高速公路的重要組成部分，起于百色市田陽(yáng)縣那坡鎮(zhèn)那音村，與建成通車的南寧（壇洛）至百色高速公路相接，路線經(jīng)過(guò)百色市的田陽(yáng)、德保、靖西三縣，止于靖西縣新靖鎮(zhèn)亮表村附近。隴內(nèi)隧道位于百色至靖西高速公路的K18+525處，全長(zhǎng)350m。隧址區(qū)位于盆地西緣低山丘陵及峰叢洼地、谷地中，地處低緯度，靠近北回歸線，隧道軸線大致呈南北走向，穿越東西向的山體，地形起伏較大，進(jìn)口處地面高程462m，出口處地面高程470m，隧道軸線最高點(diǎn)高程592m，相對(duì)高差約122～130m，地表植被稍發(fā)育。進(jìn)口側(cè)山坡自然坡度約30～40°，出口側(cè)山坡自然坡度約25～35°。

設(shè)計(jì)主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：（1）道路等級(jí)：高速公路；（2）設(shè)計(jì)行車速度：100km/h；（3）建筑界限凈寬10.75m 【2×3.75m，行車道＋0.5m，左側(cè)向?qū)挾龋?.00m，右側(cè)向?qū)挾龋?.75m，左檢修道（含0.25m 余寬）＋1.00m 右檢修道（含0.25m 余寬）】，凈高5.0m；（4）洞內(nèi)中間段照明亮度：4.5cd/m2；（5）洞內(nèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：縱向通風(fēng)時(shí)，CO 設(shè)計(jì)濃度為286 PPm；煙霧允許濃度K≤0.0070m-1；（6）路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載 ：BZZ-100。

一、特大溶洞情況

隴內(nèi)隧道中導(dǎo)洞施工至K18+525處出現(xiàn)大溶洞。溶洞的情況為：沿中導(dǎo)洞縱向方向長(zhǎng)30m，凈高24m，溶洞頂距中導(dǎo)洞拱頂約2.5m，中導(dǎo)洞底距溶洞底約16m（高程438.9m），主洞縱向跨度約30m，溶洞向左右延伸發(fā)展，水流方向從右至左。洞內(nèi)存有淤泥，V型溝槽，底部為硬泥。中導(dǎo)洞右側(cè)13～15m處開(kāi)始明顯變小，左側(cè)20m左右開(kāi)始明顯變小。中導(dǎo)洞右側(cè)30m外又有大溶洞，右側(cè)延伸有通天井。詳見(jiàn)附圖1。

隴內(nèi)隧道內(nèi)左側(cè)末端有一個(gè)落水洞，落水洞連接坡洪至橋業(yè)縣道的右側(cè)有一個(gè)深溝（主線K18+400左側(cè)）。測(cè)量隧道內(nèi)過(guò)水痕跡最大過(guò)水面積3m2，2011年6、7月觀測(cè)溶洞內(nèi)最大水深20cm。附近是漏斗集中區(qū)，可能存在地下暗河，平常水都從漏斗滲流下去的，隧道內(nèi)縱向高低起伏很大，且斷面大小不一，應(yīng)同樣為漏斗內(nèi)上下起伏狀，不存在大的流水現(xiàn)象。

二、溶洞處理原則

（一）安全性

這一原則是工程施工的最基本要求，確保施工安全與運(yùn)營(yíng)安全，這一點(diǎn)是保證施工正常有序進(jìn)行的最根本保證。

（二）靈活性

根據(jù)石灰?guī)r地質(zhì)的不同斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不只是局限于某一種固定的模式，狹隘地進(jìn)行施工設(shè)計(jì)和運(yùn)行。一旦一種方案不能實(shí)施或?qū)嵤┬Ч顣r(shí)，能較好地轉(zhuǎn)換為替代方案。同時(shí)，這種靈活性還要求隧道施工各部門的通力合作與溝通，只有這兩方面結(jié)合起來(lái)，方可達(dá)到隧道施工過(guò)程中的靈活有效。

（三）科學(xué)性

合理性，首先必須符合相關(guān)隧道施工的法律法規(guī)的規(guī)定，嚴(yán)格按照法規(guī)的基本要求進(jìn)行施工與建設(shè)。科學(xué)性則是指對(duì)溶洞處理的設(shè)計(jì)方案要是可行的，是可操作的，處理方案要建立在目前的溶洞處理技術(shù)的水平之內(nèi)，要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械裝備狀況和操作人員的技能水平，來(lái)可能降低施工難度。例如圍巖累計(jì)變形量不大于10cm。

（四）連續(xù)性

需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進(jìn)行施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。更為重要的一點(diǎn)是，隧道建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的工程，必須著眼于它的使用質(zhì)量及周期，要從可持續(xù)的角度出發(fā)，充分考慮溶洞的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行具體的施工處理，保證隧道運(yùn)行的最長(zhǎng)周期。

（五）經(jīng)濟(jì)性

即在保證施工安全和工程質(zhì)量以及可持續(xù)并不破壞環(huán)境的前提下減少溶洞處理的成本。

三、溶洞處置技術(shù)方案

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)該溶洞（DK18+524-DK

18+554段）采用LS-Vra襯砌，其前后各10m采用LS-Vrb襯砌，LS-Vra襯砌左右側(cè)各10m范圍采用網(wǎng)噴混凝土（含鋼筋網(wǎng)）進(jìn)行加固，噴射混凝土間采用輕型槽鋼進(jìn)行整體連接，錨桿與槽鋼焊接。隧道仰拱以下的溶洞空腔采用洞渣和混凝土回填處理，溶洞最低處埋置管涵排水，對(duì)洞渣回填部分進(jìn)行灌漿處理。

（一）上部結(jié)構(gòu)處理方案

首先對(duì)DK18+524至DK18+554采用LS—Ⅴra襯砌，其前后各10m采用加強(qiáng)襯砌LS工Ⅴrb襯砌(即DK18+514~DK18+524、DK18+554~DK18+56

4段采用LS—Ⅴrb襯砌)，LS-Ⅴra襯砌左右側(cè)各10m范圍采用網(wǎng)噴混凝土(含鋼筋網(wǎng))進(jìn)行加固，噴射混凝土間采用輕型槽鋼進(jìn)行整體連接，錨桿與槽鋼焊接。

（二）下部結(jié)構(gòu)處理方案

1.隧道仰拱以下的溶洞采用回填處理，回填坡率為1∶2，下部采用洞渣，回填至距離仰拱4m時(shí)，采用C20片石混凝土澆筑，澆筑厚度為2m，最后2m采用C25鋼筋混凝土澆筑，在隧道邊部4m處設(shè)置C20片石混凝土擋墻，擋墻澆筑至溶洞的頂部。

溶洞回填時(shí)邊部采用片塊石按照填石路堤要求碼砌，碼砌厚度為2m，當(dāng)溶洞按照路基壓實(shí)度要求填筑洞渣到C20片石混凝土墊層處，然后注漿。在路基下溶洞最低處埋置2m×2m方管涵引排上游來(lái)水。

2.壓力灌漿處治方案。 溶洞回填時(shí)邊部采用片塊石按照填石路堤要求碼砌，碼砌厚度為2m，當(dāng)溶洞按照路基壓實(shí)度要求填筑洞渣到C20片石混凝土墊層底部時(shí)，開(kāi)始注漿，灌漿孔按梅花型布設(shè)，間距為2.5m。灌漿縱向段落為溶洞洞渣填筑范圍；橫向長(zhǎng)度為全幅溶洞按照坡率填筑寬度，即當(dāng)溶洞填筑到C20片石混凝土墊層下部標(biāo)高同時(shí)洞渣外側(cè)碼砌施工完成后，開(kāi)始布置灌漿孔灌漿。

溶洞段填洞渣高度在10~15m之間，灌漿孔深度采用6m。為保證壓力灌漿的有效性，減少壓力灌漿漿液的竄冒，各排間距為2.5×2.5m。采用梅花形布置，具體布置方式見(jiàn)平面設(shè)計(jì)圖。

表層1m深的鉆孔不予灌漿，當(dāng)鉆孔深度超過(guò)1m時(shí)，設(shè)計(jì)灌漿量為0.9m3/m。以上灌漿量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)整和修正，才能作為實(shí)際設(shè)計(jì)灌漿量。對(duì)于本工程，灌漿壓力分兩個(gè)等級(jí)，即：表層以下1.0~2.0m的范圍內(nèi)灌漿壓力為0.2Mpa；2.0m以下灌漿壓力為0.5Mpa。

灌漿鉆孔應(yīng)采用無(wú)水鉆進(jìn)方式，鉆孔深度不得小于設(shè)計(jì)深度，當(dāng)鉆孔完畢后，采用高壓氣清孔的方法，將孔內(nèi)的土屑清潔干凈，嚴(yán)禁孔內(nèi)有殘留物質(zhì)；所有灌漿孔嚴(yán)禁采用水鉆。

本工程灌漿采用下行式灌漿，每個(gè)灌漿孔分為兩次灌漿，第一次灌漿為地面1.0～2.0m部分，第二次灌漿為地面以下2.0m以下的部分。為保證灌漿壓力，灌漿時(shí)必須使用止?jié){塞，第二次灌漿必須在第一次灌漿結(jié)束后，漿液強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%后方可進(jìn)行鉆孔施工和相應(yīng)的壓力灌漿;當(dāng)灌漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的用漿量時(shí)，則在規(guī)定的壓力下進(jìn)行穩(wěn)壓，當(dāng)穩(wěn)壓時(shí)間達(dá)10分鐘時(shí)，壓力不下降或壓力下降不超過(guò)10%，則灌漿結(jié)束。當(dāng)灌漿壓力不穩(wěn)定，則需繼續(xù)灌漿，但當(dāng)灌漿量超過(guò)設(shè)計(jì)漿量的20%時(shí)，則需立即停止灌漿，并變更漿液配比，在4~5小時(shí)后方可進(jìn)行二次灌漿。地面1.0m范圍內(nèi)鉆孔采用濃漿無(wú)壓填塞封孔，并將孔口抹平。