小槽灣隧道溶洞處置案例分析

李世超

摘 要：溶洞是指地表水和地下水雙重作用下對溶性巖層產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象。由于溶洞的結(jié)構(gòu)較為復雜，所以會對施工帶來較大困難，且大大降低隧道工程的安全性。本文以小槽灣隧道溶洞施工為例，探討溶洞處置原則和處置措施，以期為相關(guān)學者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：小槽灣隧道；溶洞處置；處置原則

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）08-0074-02

Case Analysis of Xiaocaowan Tunnel Karst Cave Disposal

LI Shichao

（Duyun Highway Management Office of Guizhou Province，Qiannan Guizhou 558000）

Abstract： Karst cave refers to the dissolution of dissolved rock under the dual action of surface water and underground water. Because of the complex structure of the cave， it will bring great difficulties to the construction and greatly reduce the safety of the tunnel project. Taking the construction of karst cave in Xiaocaowan Tunnel as an example， this paper discussed the disposal principles and disposal measures of karst cave， with a view to provide reference for the research of relevant scholars.

Keywords： Xiaocaowan tunnel；karst cave disposal；disposal principle

溶洞施工是喀斯特地區(qū)施工重難點，若對隧道溶洞處理不當，極易引發(fā)工程事故，危及人們的人身和財產(chǎn)安全。本文闡述了貴州省高速公路施工建設(shè)中一個溶洞隧道處置遵循的原則及處置措施，希望能為今后相似隧道溶洞的施工提供參考。

1 溶洞施工過程中引發(fā)的災害

溶洞施工過程中易引發(fā)如下災害：①巖溶塌陷，由于自然或人為因素破壞原地表結(jié)構(gòu)，導致圍巖失穩(wěn)而引起的一種災害；②泥石流，如果是含有泥水填充物的巖溶裂隙，經(jīng)人為因素開挖爆破后，極易引起泥石流等災害[1-3]。

2 隧道的一般性處置原則

①從初期支護到二次襯砌，嚴格控制圍巖累計變形量，防止突水突泥及塌方冒頂，襯砌要及時跟進，確保安全；②要求可操作性能強，對于人員、機械的分配盡可能做到靈活多變、合理調(diào)整，并最大程度上降低施工難度；③根據(jù)現(xiàn)場情況進行方案對比，選擇最切實有效的方案，并將備案預留；④經(jīng)濟性價比高，考慮安全、質(zhì)量、環(huán)境等因素，進行擇優(yōu)選擇。

3 小槽灣隧道溶洞案例解析

3.1 工程概況

遵義北環(huán)（檬梓橋至樂理段）高速公路是《貴州省高速公路規(guī)劃》中遵義繞城高速公路的重要組成路段。本項目被列為貴州省高速公路三年會戰(zhàn)2014年通車項目。其中，小槽灣隧道地質(zhì)情況最為復雜。筆者以自身參與修建的小槽灣隧道ZK55+285～ZK55+365段大溶洞處置來進行案例解析。

本項目按照《公路工程技術(shù)標準》（JTGB 01—2003）進行設(shè)計，主線采用技術(shù)標準為全封閉、全立交、控制出入的雙向四車道高速公路，設(shè)計的時速為80km/h，路基寬度24.5m，橋涵設(shè)計荷載等級為公路-I級，路面為瀝青砼路面。

該項目由六個合同段組成，起止樁號：K30+900～K56+155，其中第五合同段YK52+550.000～YK56+160.000/ZK52+543.475～ZK56+155.000，共3.61km，小槽灣隧道屬于該合同段。

隧道建筑限界：凈寬10.25m=0.75m（檢修道）+0.5m（路緣帶）+0.5m（余寬）（左側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?0.5m（路緣帶）+0.5m（余寬）（右側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?+3.75m×2（行車道）；隧道內(nèi)路面橫坡：單向坡2%（曲線地段設(shè)置超高）；汽車荷載等級：公路-I級；地震動峰值加速度系數(shù)（g）：≤0.05。

本項目第1合同段設(shè)置1座1 426m的隧道，為青崗坡長隧道；第5合同段設(shè)置2座隧道，共2 368.5m，分別為663.5m的高山門中隧道和1 705m的小槽灣長隧道，均為分離式隧道。

起止樁號：YK54+140～YK55+841（1 701m）/ZK54+118～ZK55+827（1 709m）。

在施工至ZK55+285段時，發(fā)現(xiàn)大型溶洞，長度71m，溶洞最高38m，拱腳向下約23m，最寬處30m。

ZK55+356～ZK55+323，長33m，侵入隧道5～6m；ZK55+323～ZK55+315，長8m，侵入隧道1～3m；溶洞在ZK55+285處向右轉(zhuǎn)向長度約19m，偏離隧道走向，溶洞盡頭被黏土填充，ZK55+285處可觀測到直徑約60cm的圓孔，判斷為豐水期的進水口。

在ZK55+325處存在一個向下的小型溶洞，開口處被黏土堵住，可觀測到ZK55+325的情況為開口呈L形，開口寬80cm，底寬3m，深6m，判斷為出水口。

ZK55+325前后做釬探4.7m深，結(jié)果為：小里程方向探孔顯示全部為黏土，大里程方向50cm范圍為黏土，再向下為灰?guī)r。

3.2 處置方案

①同意“以填為主”的處治方案，用大塊堅硬灰?guī)r進行回填，回填材料不能含土、砂，并進行適當壓實；②回填完成后鋪60cm碎石墊層，在碎石墊層上澆筑鋼筋砼底板，鋼筋砼底板布置在仰拱下，并深入基巖一定長度，設(shè)計單位對鋼筋砼底板厚度、配筋情況進行驗算確定；③在隧道左側(cè)設(shè)C25鋼筋砼護拱；④將隧道ZK55+356～ZK55+285段初期支護形式由IVc變?yōu)閂b初期支護形式，取消仰拱工字鋼，二襯厚度加厚至60cm，配筋參照明洞設(shè)計圖；⑤初支施工考慮變形量15cm，初支變形趨于基本穩(wěn)定后才安排二襯砼施工，二襯施工時在頂部預埋注漿管道，以便對變形脫空進行處理；⑥對溶洞排水系統(tǒng)進行細化，以確保溶洞頂部的滲水有效從溶洞底部流出；⑦在適當位置增加一道可開啟的檢修門，以便后期對溶洞處治情況進行觀測。

3.3 施工處理方案

①對溶洞底部回填塊石的要求：下層粒徑大，上層粒徑小，粒徑控制在50～150cm，嚴格控制回填材料，不能含土、砂，回填完畢后需要進行壓實。

②回填塊石上鋪設(shè)60cm厚的碎石。

③鋼筋混凝土板厚度為120cm，砼強度為C30，在碎石層上進行澆筑，當隧道溶洞側(cè)開挖邊線至溶洞遠端側(cè)壁距離大于12m時，混凝土板左端（靠近隧道側(cè)）深入基巖的長度不得小于250cm，右端超出護拱基礎(chǔ)厚度為100cm；當隧道溶洞側(cè)開挖邊線至遠端側(cè)壁距離小于12m時，混凝土兩端深入基巖長度不得小于120cm。

④混凝土板上澆筑強度為C25鋼筋混凝土作為護拱，護拱外側(cè)邊坡按1∶0.25坡比施工，護拱頂深入基巖必須大于等于50cm或與隧道拱頂齊平。

⑤護拱與主洞結(jié)構(gòu)、混凝土板與主洞結(jié)構(gòu)之間的空洞采用C20混凝土回填密實。

⑥ZK55+325處的深坑底部鋪設(shè)50cm厚碎石層，之后澆筑厚度不小于150cm的C25混凝土基礎(chǔ)，在坑壁四周打設(shè)Φ32mm鋼筋，要求深入基巖及混凝土的長度均不小于150cm，縱向間距按50cm布置，并在消水洞處及四周預埋Φ50cm鋼筋混凝土排水管。

⑦為保障溶洞排水通暢，在ZK55+285處進水口預埋排水管，并根據(jù)實際地形和水流方向布設(shè)豎向和橫向的排水管。

⑧在ZK55+350處設(shè)置一道可開啟的檢修門，便于以后對溶洞處治進行觀察及檢修。

3.4 施工注意事項

在施工過程中，要注意以下事項：①施工前先對溶洞頂及側(cè)壁危巖進行清除，確保施工安全，若有必要，可打設(shè)錨桿固定；②回填塊石材料要求為灰?guī)r或強度更高的塊石，抗壓強度不得小于30MPa，不得使用含泥、砂的材料，回填后并進行壓實處理；③混凝土澆筑需充分振搗均勻，確?；炷脸浞置軐?，只有達到設(shè)計強度的90%以上才允許進行下一道工序的施工；④鋪設(shè)排水管前應(yīng)對地表進行整平處理，排水管的布設(shè)方向應(yīng)根據(jù)地形、水流方向合理布置；⑤嚴格控制預留變形量；⑥若施工工程中發(fā)現(xiàn)與設(shè)計情況不符合時，應(yīng)及時進行溝通。

4 結(jié)語

經(jīng)歷近兩年的施工，小槽灣隧道瓦斯、溶洞、煤層、塌方、冒頂、涌水和涌泥等突發(fā)情況都被一一解決。由此可得出，在隧道溶洞施工過程中，要不斷提高超前地質(zhì)預報的監(jiān)測水平，及時發(fā)現(xiàn)施工隱患，避免施工隱患；嚴格遵循施工標準，科學解決施工難點、要點，這樣才能保障隧道施工的順利進行，最大程度上杜絕隧道事故的發(fā)生。

參考文獻：

[1]楊冬.貴州喀斯特溶巖區(qū)隧道溶洞處理施工技術(shù)研究[J].資源信息與工程，2017（1）：154-155.

[2]張平安，周永祥，曾旭青.廣東省某溫泉礦山地質(zhì)開采引發(fā)的地質(zhì)災害種類及其防治措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2007（3）：149-150.

[3]張愛中.某隧道施工中難點與技術(shù)分析[J].中外建筑，2016（8）：177-179.