龍家大坡隧道隧底溶洞安全處理施工技術(shù)

楊 明

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300229）

1 工程概況

龍家大坡隧道位于畢節(jié)市黔西縣境內(nèi)，起訖里程DK428+548～DK429+360，中心里程DK428+954，全長(zhǎng)812 m。2015年12月27日晚,龍家大坡隧道在進(jìn)行DK428+694～DK428+682段仰拱開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，在隧底揭示兩處空溶洞。一處溶洞揭示口位于DK428+684線路左側(cè)拱腳下方，揭示洞口長(zhǎng)1.6 m，高約0.5 m；一處位于DK428+682線路中線位置，揭示洞口長(zhǎng)約2.5 m，高約1 m。揭示溶洞后，現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)溶洞周邊進(jìn)行了開(kāi)挖清理，清理過(guò)程中大部分隧底棄碴落入溶洞內(nèi)。溶洞口周邊棄碴清理完畢后，施工人員對(duì)溶洞進(jìn)行了探查，發(fā)現(xiàn)兩處溶洞內(nèi)空間極大，在洞口無(wú)法目測(cè)到具體大小，施工人員從洞口進(jìn)入溶洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)這兩處溶洞貫通為同一溶洞，但是已被棄碴堵塞。溶洞整體酷似一干涸的地下暗河，右高左低，垂直于線路方向發(fā)育。在隧道正線范圍內(nèi)為一溶蝕大廳，洞頂板呈斜向發(fā)育，傾角約30°，洞身周邊鐘乳石狀發(fā)育較多，洞底濕滑有沉積淤泥未發(fā)現(xiàn)無(wú)積水，溶洞下游發(fā)現(xiàn)多處泄水洞。期間每逢大雨天氣條件下，溶洞頂滲水嚴(yán)重，洞底出現(xiàn)小股水流。溶洞上游位于線路右側(cè)，通道高度逐漸變小，溶洞向外發(fā)育過(guò)程中發(fā)生多次彎折、分叉，同時(shí)溶洞頂部多發(fā)育有小型溶蝕管道，施工人員探測(cè)至線路外約 150m時(shí)無(wú)法通過(guò)，情況不明。溶洞下游位于線路左側(cè)，自揭示洞口觀察至洞底落差極大，人員無(wú)法進(jìn)入探查，在回填將近 200m3棄碴形成坡面后進(jìn)入溶洞。溶洞呈通道狀向線路外側(cè)發(fā)育，溶洞高度目測(cè)超過(guò) 10m，洞底發(fā)育多處溶坑，個(gè)別溶坑深度無(wú)法探知。沿溶洞向外側(cè)探查約60m處遇一較大溶坑，人員無(wú)法通過(guò)，溶洞端頭處分叉，一處繼續(xù)向前發(fā)育，一處向斜上方發(fā)育。

2 總體施工方案

為確保龍家大坡隧道隧底DK428+675～DK428+710段溶洞影響范圍施工及結(jié)構(gòu)安全，需采取可靠措施，具體要求如下：清整及回填施工場(chǎng)地至軌面以下 3.80m，作為施工平臺(tái)及各鉆孔樁樁頂標(biāo)高。DK428+675～DK428+710段范圍隧底施作1m直徑的樁基，樁長(zhǎng)6～22m，平面間距4m×3.5m（縱向×橫向）。DK428+675～DK428+710段之外基底充填溶洞小于2m的采用C25砼進(jìn)行換填。隧底筏板基礎(chǔ)開(kāi)挖面采用錨網(wǎng)噴臨時(shí)防護(hù)，采用φ22砂漿錨桿，間距1m×1m，交錯(cuò)布置，每根長(zhǎng)3m，掛設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20cm×20cm，噴射C20砼，厚8cm。為保證隧底溶洞過(guò)水排泄通暢，在溶洞上游設(shè)置沉淀池，預(yù)埋φ150cm鋼筋混凝土涵管，作為過(guò)水通道。

3 隧底溶洞安全施工工序

首先對(duì)隧底溶洞進(jìn)行開(kāi)挖揭示，根據(jù)鉆探資料，DK428+684～DK428+688段溶洞頂板較薄，首先將本段溶洞頂板進(jìn)行開(kāi)挖破除，清理洞內(nèi)虛渣，提供施工空間，對(duì)DK428+684～DK428+688段上臺(tái)階初支鋼架采用φ42鎖腳錨管加固，錨管長(zhǎng)5m，每榀鋼架增設(shè)兩組，每組2根。將溶洞內(nèi)虛碴清理干凈后，埋設(shè)過(guò)水涵管，施做沉淀池及水溝。涵管埋設(shè)完成后對(duì)溶洞進(jìn)行回填，回填至樁頂標(biāo)高，施做樁基。樁基施工完成后施工完成無(wú)異常情況并檢測(cè)合格后進(jìn)行筏板施工。筏板分段澆筑并設(shè)置相應(yīng)沉降縫，筏板施工完成后進(jìn)行隧道仰拱及襯砌施工。

4 安全施工措施

4.1 溶洞內(nèi)照明及通風(fēng)

對(duì)DK428+675～DK428+710段加強(qiáng)照明，在隧道邊墻兩側(cè)各增設(shè)兩盞探照燈，增強(qiáng)施工區(qū)域的可視范圍。進(jìn)入溶洞內(nèi)施工時(shí)將照明線路引入溶洞內(nèi)，避免照明死角，為施工創(chuàng)造便利條件。由于龍家大坡隧道已貫通，溶洞靠近隧道進(jìn)口，施工范圍內(nèi)空氣流通正常，但在進(jìn)行溶洞內(nèi)施工時(shí)，采用小型鼓風(fēng)機(jī)向溶洞內(nèi)吹風(fēng)的方式加強(qiáng)溶洞內(nèi)通風(fēng)，保證施工人員健康安全。[1]設(shè)置專職安全員，對(duì)洞內(nèi)照明設(shè)施、空氣含氧量等進(jìn)行監(jiān)控，如有異常情況，及時(shí)通知施工人員撤離。

4.2 初期支護(hù)加固

由于揭示溶洞斷面較大，溶洞開(kāi)挖揭示后會(huì)造成DK428+684～DK428+688段初支鋼架懸空，存在施工風(fēng)險(xiǎn)，在溶洞開(kāi)挖揭示前對(duì)DK428+684～DK428+688段上臺(tái)階初支鋼架采用φ42鎖腳錨管加固，錨管長(zhǎng)5m，每榀鋼架增設(shè)兩組，每組2根。

因樁基擬采用挖孔樁，需要爆破作業(yè)，對(duì)初期支護(hù)的干擾大，除增加上臺(tái)階鎖腳錨管外，下臺(tái)階兩側(cè)拱腳處采用28a槽鋼2道縱向加強(qiáng)支撐，間距0.5 m。槽鋼與拱架焊接連接，槽鋼落于溶洞大小里程方向的巖石上，搭接不小于每側(cè)1.5 m，搭接處采用鎖腳錨桿（φ25）連接加固。

4.3 溶洞洞壁防護(hù)措施

首先DK428+675～DK428+710段初期支護(hù)加強(qiáng)后對(duì)本段隧底進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖至樁板結(jié)構(gòu)樁頂標(biāo)高位置，同時(shí)對(duì)DK428+684～DK428+688段溶洞頂板進(jìn)行開(kāi)挖揭示，具備小型挖機(jī)進(jìn)入溶洞的空間。

使用小型挖機(jī)進(jìn)入溶洞，將溶洞內(nèi)受到爆破影響松動(dòng)的危石清理干凈，并對(duì)溶洞壁周邊進(jìn)行錨噴防護(hù)，采用φ6鋼筋網(wǎng)片，間距25×25cm，噴砼厚度8cm。采用小型挖機(jī)將洞內(nèi)虛碴清理至洞口，采用大型挖機(jī)將虛碴裝車，轉(zhuǎn)運(yùn)至棄碴場(chǎng)。DK428+675～DK428+710段隧底開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，隧底筏板基礎(chǔ)開(kāi)挖面（即樁頂標(biāo)高）采用錨網(wǎng)噴臨時(shí)防護(hù)，采用φ22砂漿錨桿，間距1m×1m，交錯(cuò)布置，每根長(zhǎng)3m，掛設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20cm×20cm，噴射C20砼，厚8cm。對(duì)隧底虛渣及小型溶槽進(jìn)行清理后采用C25砼回填找平至樁頂標(biāo)高。

4.4 樁基施工安全加強(qiáng)措施

樁基擬采用挖孔樁，在安裝滑輪組和吊桶時(shí)，保持吊桶與孔壁之間留有適當(dāng)距離，防止施工過(guò)程中吊桶碰撞孔壁，預(yù)防安全事故，井底照明必須用低壓電源（36V）、防破電線、帶罩的防水、防爆照明燈。孔口四周設(shè)置圍護(hù)欄。當(dāng)樁孔深度大于10m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行井下機(jī)械通風(fēng)，加強(qiáng)空氣的流動(dòng)，必要時(shí)向井下輸送氧氣，防止有毒氣體對(duì)人體的危害，操作時(shí)上下人員輪流作業(yè)，樁孔上方人員必須密切觀測(cè)樁孔下人員的情況，互相呼應(yīng)，預(yù)防安全事故的發(fā)生。[2]鎖口及護(hù)壁采用鋼筋砼，開(kāi)挖后綁扎鋼筋立模，鎖口豎向鋼筋采用Φ12螺紋鋼，水平箍筋采用φ8圓鋼，厚度30cm；護(hù)壁豎向采用φ10鋼筋，間距25cm，環(huán)向采用φ8鋼筋，間距20cm，護(hù)壁厚度15cm；混凝土標(biāo)號(hào)均為C20。嚴(yán)格對(duì)樁基內(nèi)的有毒有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，樁基施工時(shí)對(duì)深度大于10 m的樁基采用活禽檢查。

4.5 樁基爆破施工安全措施

（1）嚴(yán)禁裸露爆破，打炮眼深度對(duì)軟巖不超過(guò)80cm，對(duì)于硬巖石炮眼深度不超過(guò)50 cm。炮眼位置、數(shù)量和斜插方向，中間一組集中掏心，四周斜插挖邊。以松動(dòng)爆破控制藥量，一般中間炮炮眼裝藥1/2炮眼深度，邊眼裝藥為炮眼深度的1/3～1/4。

（2）孔內(nèi)爆破后應(yīng)先通風(fēng)15min，并經(jīng)檢測(cè)無(wú)有害氣體后，施工人員方可下井作業(yè)。當(dāng)某個(gè)孔內(nèi)進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，其他孔內(nèi)的工作人員必須回到地面安全處。

（3）挖孔樁爆破時(shí)采用爆破測(cè)振儀進(jìn)行震動(dòng)檢測(cè)，隨時(shí)調(diào)整炮眼深度及裝藥量，減少對(duì)初期支護(hù)的干擾，確保施工安全。爆破測(cè)振儀采用成都交博科技有限公司生產(chǎn)的L20爆破測(cè)振儀，測(cè)點(diǎn)設(shè)置在隧道中軸線上，通過(guò)測(cè)出數(shù)據(jù)，采用測(cè)震儀分析軟件進(jìn)行分析回歸，隨時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

在巖溶隧道施工中，必須加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，充分掌握巖溶發(fā)育狀況及范圍，根據(jù)不同情況提出相應(yīng)的處理方法，并及時(shí)做好應(yīng)急方案，確保施工人員及設(shè)備的安全，減少經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)踐證明，龍家大坡隧道溶洞施工方案安全可靠，施工過(guò)程和安全措施合理，確保了工程順利進(jìn)行。為同類工程施工具有指導(dǎo)意義。