隧道暗河段巖溶整治防護(hù)處理探討

【摘要】通過結(jié)合某隧道工程施工實例，基于原設(shè)計搭設(shè)滿堂腳手架進(jìn)行噴錨防護(hù)并不能滿足現(xiàn)場施工需求，對其采取一系列的整治防護(hù)處理方案，為同類工程提供參考實例。

【關(guān)鍵詞】隧道施工；巖溶；防護(hù)施工

1.工程概況

朱砂堡二號隧道位于玉屏東～三穗東車站區(qū)間，雙線隧道，左右線線間距為5.0m，設(shè)計為20‰的單面上坡，進(jìn)口位于半徑為11000m的右偏曲線上，出口位于半徑為12000m的左偏曲線上。隧道進(jìn)口里程D2K473+452，出口里程D2K473+957，全長505m。隧道進(jìn)口鄰近朱砂堡中橋臺尾，出口鄰近克麻塘中橋臺尾，最大埋深約49m。

本隧道原計劃采用單口掘進(jìn)施工，后受溶腔限制采用雙口掘進(jìn)。2011年1月25日開工，2011年5月8日上臺階開挖至里程D2K473+530（進(jìn)洞施工約78m），上臺階開挖揭示1#溶腔，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)溶腔底部以下40m發(fā)育暗河，暗河與隧道正洞在D2K473+780處相交，水流量約為21600m3/h。揭穿溶洞施工受阻后，在線路左側(cè)40m處增設(shè)一條長度268m的迂回平導(dǎo)并新增隧道出口掘進(jìn)面，對跨暗河段溶洞進(jìn)行提前揭示，2012年8月20日在正洞（小里程側(cè)）D2K473+748位置掌子面右側(cè)施工揭示出暗河溶洞大廳，2012年9月1日在隧道出口端正洞D2K473+790處再次對暗河溶洞進(jìn)行揭示。

2.暗河處理方案分析

本隧道溶洞大廳形狀不規(guī)則，溶腔順線路方向最寬約80m，隧道仰拱平面順線路方向溶腔寬約42m，橫線路方向最寬約120m，溶腔最大深度91m，線路方向最大深度79.3m，溶洞橫線路方向成三角型、上窄下寬，順線路方向呈“啤酒肚”型，溶洞埋深約40m，隧道二襯拱頂標(biāo)高與溶洞頂標(biāo)高基本持平，溶洞大廳容積約32萬方，暗河沿溶洞大廳底部大里程側(cè)由左向右、再向小里程方向流過，溶洞上部洞壁圍巖線路左側(cè)巖體較為松散，線路右側(cè)巖體較為完整，從溶洞下部情況看，洞壁巖體破碎，極易坍落，底部有部分坍落的碎塊土堆積，部分地段呈倒懸狀，穩(wěn)定性差。

由于暗河段溶洞大廳頂部巖體極其破碎，原設(shè)計搭設(shè)滿堂腳手架進(jìn)行噴錨防護(hù)并不能滿足現(xiàn)場施工需求。需要做好以下措施：1）溶腔頂部防護(hù)前，對頂部不穩(wěn)定巖塊進(jìn)行找頂排險，然后初噴一層絲纖維混凝土，最后進(jìn)行錨網(wǎng)噴防護(hù)；2）施工期間加強(qiáng)地表的沉降監(jiān)控和防護(hù)措施；3）施工過程中，根據(jù)溶腔洞壁穩(wěn)定情況，局部加強(qiáng)防護(hù)措施；4）貝雷架底部設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)；5）溶腔頂部線路左側(cè)設(shè)置主動柔性防護(hù)網(wǎng)。以下將重點針對貝雷架底部設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)施工而展開探討。

3.暗河段隧道防護(hù)處理

3.1貝雷架底部柔性防護(hù)網(wǎng)施工

本工程在D2K473+748～+790設(shè)置柔性被動防護(hù)網(wǎng)，主要是對貝雷架過孔過程中進(jìn)行安全防護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，采用條形基礎(chǔ)作為鋼絲繩錨固基礎(chǔ)，錨固基礎(chǔ)分別設(shè)置在暗河小里程端D2K473+748位置與大里程D2K473+790位置。條形基礎(chǔ)為尺寸均為1.5×2×11m。條形基礎(chǔ)內(nèi)配置3層Φ20鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)格間距20cm，層距30cm，鋼筋保護(hù)層10cm?；A(chǔ)混凝土采用C35現(xiàn)澆混凝土，鋼絲繩固定預(yù)埋件采用U型的φ32圓鋼，預(yù)埋件埋入基礎(chǔ)深度為1m，預(yù)埋件與鋼筋焊接牢固。基礎(chǔ)澆筑完成待達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，兩端對拉Φ32鋼絲繩（縱向間距0.3m）將鋼絲繩安裝固定在Φ32預(yù)埋件上，鋼絲繩搭接長度按照1m考慮，鋼絲繩搭接（1m）端頭采用5個繩扣固定。在鋼絲繩頂面鋪設(shè)Φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距5×5cm，平鋪于整個防護(hù)面。

在D2K473+748位置采用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，保證基底位于穩(wěn)固的基巖上，清理平整后施工條形基礎(chǔ)。大里程側(cè)在D2K473+791處進(jìn)行施工。條形基礎(chǔ)均采用現(xiàn)澆C35鋼筋混凝土，基礎(chǔ)尺寸為1.5*2*11m，基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)置3層Φ20鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20cm，層間距30cm，鋼筋保護(hù)層厚度為10cm，條形基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋與仰拱端頭縱向連接筋焊接，固定形成一個整體。鋼筋之間連接均采用雙面搭接焊接牢固。提前將加工好的Φ32預(yù)埋件與鋼筋連接固定，保證預(yù)埋件的位置準(zhǔn)確，基礎(chǔ)預(yù)埋件橫向間距30cm，同時向拉力方向傾斜65°埋入混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，埋入深度80cm，露出長度為20cm?；炷粱A(chǔ)模板采用組合鋼模進(jìn)行澆筑，人工振搗密實。該防護(hù)方案設(shè)計防護(hù)面縱向防護(hù)長度為42m，橫向?qū)挾?2m。鋼絲繩布置寬度為11m，鋼絲繩橫向間距0.3m。

待條形基礎(chǔ)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行鋼絲繩安裝作業(yè)，將進(jìn)場的鋼絲繩放置在小里程條形基礎(chǔ)位置，將成卷的鋼絲繩支架牢固。大里程端通過小型卷揚機(jī)拉拽Φ32鋼絲繩，卷揚機(jī)繩索使用人工拖拽至小里程端，卷揚機(jī)繩索端同時固定一根長度不小于100m的尼龍繩，為拉拽卷揚機(jī)繩索使用。小里程作業(yè)人員拉拽尼龍繩，將卷揚機(jī)繩索拉至暗河小里程段，并將尼龍繩另一端固定在牢固位置，防止卷揚機(jī)繩索下滑將尼龍繩帶入暗河底部。鋼絲繩索安裝完成后，在鋼絲繩面上人工鋪設(shè)φ12鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距10×10cm，網(wǎng)格節(jié)點采用10#綁絲與鋼絲繩連接牢固，形成臨時防護(hù)平面。

3.3噴錨防護(hù)施工

對洞壁進(jìn)行噴錨防護(hù)前先進(jìn)行地質(zhì)素描并留取斷面情況，找頂清除危石后及時進(jìn)行混凝土初噴（初噴采用C25絲纖維混凝土，厚度5cm）。初噴完成后進(jìn)行噴錨防護(hù)，根據(jù)最新圖紙錨網(wǎng)噴防護(hù)參數(shù)為：φ25中空注漿錨桿，L-4m，間距環(huán)×縱1.0m×1.0m，交錯布置，φ8鋼筋網(wǎng)片，20cm×20cm，C25噴微纖維混凝土25cm。噴錨防護(hù)范圍為線路中線左右各9.1m，全寬18.2m。

3.4主動防護(hù)網(wǎng)施工

基于貝雷架作為施工平臺，在貝雷架以上溶腔頂部左側(cè)巖壁設(shè)置主動防護(hù)網(wǎng)防止巖石掉落影響貝雷架安全。主動防護(hù)網(wǎng)采用φ18鋼絲繩。鋼絲繩沿溶洞左側(cè)洞壁鋪設(shè)，間距0.5m。鋼絲繩上滿鋪布魯克網(wǎng)與鋼絲繩進(jìn)行連接。通長φ18鋼絲繩兩端錨固在溶洞縱向大小里程初期支護(hù)鋼架上，采用緊線器張拉鋼絲繩。中間巖壁突出位置采用錨桿進(jìn)行錨固。完成全部鋼絲繩錨固后滿鋪布魯克網(wǎng)，形成主動防護(hù)。

3.5洞頂危石支頂作業(yè)

對D2K473+750～+760段溶腔洞壁易坍塌危險區(qū)域采用φ10cm圓木利用貝雷架平臺進(jìn)行支頂，防止后期在暗河溶洞處理過程中，洞壁坍塌危機(jī)貝雷架及底部作業(yè)人員安全。為了保證有效的對洞內(nèi)暗河巖壁進(jìn)行監(jiān)控量測，洞內(nèi)圍巖監(jiān)控量測采用徠卡全站儀進(jìn)行測量。

4.洞內(nèi)圍巖監(jiān)測

本工程暗河溶洞范圍內(nèi)沿隧道洞身方向每5m布置一個監(jiān)控量測斷面。每個斷面監(jiān)控量測點環(huán)向間距按照5m布置，對D2K473+750～+765段不穩(wěn)定區(qū)域根據(jù)圍巖情況進(jìn)行加密布置。監(jiān)控量測點采用鋼筋錨固到巖體內(nèi)，嚴(yán)禁只埋設(shè)在噴錨面內(nèi)。

利用朱砂堡二號隧道出口洞口CPⅡ及施工加密點作為控制點對巖壁進(jìn)行監(jiān)控量測。所有測量數(shù)據(jù)均采用同一坐標(biāo)系，每10天對洞內(nèi)加密點與洞外CPⅡ點進(jìn)行聯(lián)測，復(fù)核洞內(nèi)控制點是否位移，發(fā)現(xiàn)異常及時糾正。為及時掌握暗河段溶腔巖壁及地表沉降沉降變化規(guī)律，對巖壁坍塌進(jìn)行預(yù)警，了解貝雷架的變形情況，保證暗河處理施工作業(yè)安全。

5.結(jié)語

針對該隧道溶洞大廳形狀不規(guī)則，溶洞上部洞壁圍巖線路左側(cè)巖體較為松散，洞壁巖體破碎，極易坍落，底部有部分坍落的碎塊土堆積，部分地段呈倒懸狀，穩(wěn)定性差情況，對其采取貝雷架底部設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)等一系列防護(hù)措施。通過對洞內(nèi)圍巖變形采取監(jiān)測表明，本隧道所采取防護(hù)措施的可行性，可為同類工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]薛斌，申志軍.宜萬鐵路隧道巖溶規(guī)?；幹渭夹g(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2010，（08）