淺談中梁子隧道溶洞冒頂塌方處理方案

王彬永

摘要：隧道溶洞填充物滑落造成塌方冒頂是隧道開挖施工后，原先平衡的山體壓力遭到破壞而造成山體上部巖層自然塌落的現(xiàn)象。因此制定合理、科學、有效的溶洞塌方處理方案對隧道順利穿越巖層地段非常重要。本文通過對中梁子隧道溶洞塌方冒頂?shù)奶幚磉M行實例分析，研究隧道溶洞冒頂?shù)奶幚矸桨?，可供類似隧道處理溶洞施工借鑒。

關鍵詞：公路 隧道 溶洞 處理

1 概述

隨著對山區(qū)進行不斷地開發(fā)，高速公路逐漸取代崎嶇的盤山公路。在山區(qū)建設高速公路的隧道時，隧道的施工質(zhì)量、施工安全、施工進度等，通常會受到山體溶洞坍塌的影響。在巖溶地區(qū)，隨著興建工程數(shù)量的不斷增多，在公路隧道建設中，處理山體溶洞坍塌問題逐漸成為熱點問題，如何確保處理措施的合理性、經(jīng)濟性，研究這一問題具有重要的意義。

本文通常闡述中梁子隧道ZK3+883處溶洞填充物滑落造成坍塌冒頂?shù)奶幚磉^程，同時對該地區(qū)水文地質(zhì)情況和溶洞的實際情況進行認真分析，試圖尋找發(fā)生坍塌的原因，并且針對這些問題，提出相應的政策建議，進而為確定溶洞坍塌處理方案提供參考依據(jù)。

2 工程概況

中梁子隧道為分離式的四車道高速公路長大隧道，位于會澤縣待補鎮(zhèn)境內(nèi)。隧道為分離式隧道，右洞全長4509m，左洞全長4587m。隧道進口左右幅洞門均為削竹式洞門，洞門長8m，明洞均為對稱式明洞（SFma）。隧道右洞最大埋深437m，左洞最大埋深446m。隧道進口段為淺埋段，圍巖主要為薄層狀硅質(zhì)巖、角礫狀白云巖、粉砂巖、灰?guī)r、玄武巖，屬較軟巖～硬巖，中風化～強風化，節(jié)理較發(fā)育～發(fā)育，巖體較破碎～破碎，結合面結合一般，結合力差，拱部易失穩(wěn)，側壁容易掉塊。地下水以基巖裂隙水為主，開挖時以出現(xiàn)淋雨狀或涌水狀出水。

3 隧道溶洞坍塌后現(xiàn)場

隧道施工現(xiàn)場，為了提高掘進速度，通常情況下，在進、出口兩個工作面同時進行掘進作業(yè)，并且按照上、下導坑法進行隧道開挖，在施工過程中當開挖到ZK3+883時遇見溶腔，黃褐色泥質(zhì)物充斥在溶腔內(nèi)。對于溶洞來說，當冒頂口周邊的土體穩(wěn)定后，這時隧道洞室內(nèi)坍塌物已涌至ZK3+880處，溶洞冒頂陷孔口從地表看呈圓形狀，半徑約為2.5m，深度約為5米。

4 隧道溶洞坍塌冒頂處理方案

根據(jù)隧道地質(zhì)預報和相應的地質(zhì)勘察資料，在施工過程中，雖然隧道施工現(xiàn)場發(fā)生塌方，但是現(xiàn)場并沒有發(fā)生涌水，開挖掌子面周邊圍巖情況與預報資料基本保持一致，在這種情況下，根據(jù)超前地質(zhì)預報可以斷定該隧道溶洞為小溶洞，沒有貫穿到隧道洞頂。為了防止溶洞坍塌量變大，按照“治塌先治水、治塌先加強”的原則，對冒頂處地表水流進行治理，然后加固穩(wěn)定隧道內(nèi)拱頂坍塌堆積物，待松散物體凝結穩(wěn)定后，再對隧道內(nèi)的坍落物進行邊開挖邊清理，同時監(jiān)控量測隧道圍巖，進一步確保工程的安全性。

4.1 溶洞冒頂處地表水和雨水防治

通常情況下，地表水和雨水會沿著隧道冒頂處滲入到隧道頂部的地面，在這種情況下，隧道頂部地面溶洞內(nèi)容易發(fā)生塌陷，其地質(zhì)環(huán)境遭到進一步的破壞，影響隧道結構的穩(wěn)定性，因此隧道溶洞塌方冒頂后，必須確保冒頂處地表水和雨水不能進入隧道頂部地面。按照宜疏不宜堵的原則對巖溶水進行處理，在處理方案中，具體處理方法為：

①采用注漿填充和加固的方式對地表沉陷和裂縫處進行處理，在溶洞塌穴口上方周圍12米外開挖截水溝，進一步防止雨水地表徑流沖刷塌穴孔周邊土體。

②在塌穴口周邊1米處開挖排水溝，并硬化溝底，防止水流滲入，在塌穴口的上方搭設雨棚進行遮蓋，并且雨棚落水緣處的雨水滴落到排水溝中，避免穴孔內(nèi)滲入雨水和地表滲水，引發(fā)塌落。

4.2 加強圍巖支護，提高圍巖承載能力

根據(jù)現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)坍塌體為溶洞填充物滑落，溶洞填充物為黃褐色泥質(zhì)填充物，承載能力比較低，并且該段圍巖預報等級屬于Ⅴ級，對圍巖的穩(wěn)定構成影響，如果處理不當，坍塌體可能會繼續(xù)滑落。一旦坍塌再次發(fā)生，將會增加后續(xù)隧道施工的難度。

在本隧道溶洞塌方冒頂處理過程中采取以下加固方案：

①使用洞渣對掌子面進行反壓回填，確保掌子面穩(wěn)定。同時在掌子面附近搭設工作平臺，在緊靠掌子面處施工一榀I22a工字鋼架。在掌子面上預留向塌方空腔內(nèi)泵送填充料的Φ89×8mm鋼管，鋼管前端靠近塌方空腔頂部。

②超前支護加強，采用兩層Φ89×8mm小管棚進行支護，第一排緊靠掌子面進行布設，外插角10°～15°，長度4.5m，環(huán)向間距30cm，鋼管根數(shù)45根/循環(huán)，202.5m/循環(huán)。第二排后退一榀工字鋼進行布設，外插角30°，長度4.5m，環(huán)向間距30cm，鋼管根數(shù)45根/循環(huán)，202.5m/循環(huán)。管棚施工完畢后及時進行注水泥漿，水泥漿水灰比0.5：1（重量比），注漿時先注第一排，第一排注漿完畢后再注第二排。超前小管棚3榀鋼架一循環(huán)，搭接長度2.5m。

③初期支護施工中，工字鋼采用I22a工字鋼通過塌方區(qū)，工字鋼間距50cm。鋼筋網(wǎng)片采用φ20 HPB300圓鋼，網(wǎng)格間距5cm×5cm。噴射混凝土厚度30cm。初期支護施工完成后，向塌方空腔內(nèi)泵送C10混凝土進行回填，保證空腔密實。

④二襯混凝土厚度按60cm進行施工。

4.3 冒頂塌穴處回填

隧道二襯澆筑完混凝土達到設計強度后，對溶洞塌穴口回填?；靥钸M行人工分層夯實，塌穴口處用漿砌片石封閉并與原地形地貌相接順。

4.4 監(jiān)控量測

在該段溶洞塌方施工處理過程中，在ZK3+883前后20m處加設了8個監(jiān)控量測斷面。在塌方處理過程中由于受到施工震動等影響監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示變形較大，但在塌方處理完成后經(jīng)過一段時間監(jiān)測初支變形基本穩(wěn)定。

5 結束語

在中梁子隧道施工過程中，通過對溶洞冒頂進行科學的處理，進而為以后類似工程積累了豐富的實踐經(jīng)驗。在公路隧道施工過程中，由于溶洞的地質(zhì)情況不同，所以導致坍塌的原因也存在一定的差異，在這種情況下，需要根據(jù)工程的設計要求，結合現(xiàn)場地質(zhì)情況，確定溶洞的處理方案，進一步確保坍塌處理方案的科學性、合理性，確保工程進度有序進行。

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