隧道隱伏巖溶處理施工技術(shù)

佘志亮

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300222)

1 成貴鐵路工程概況

成貴鐵路14標(biāo)中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司管段位于貴州省黔西縣，正線公里17.56 km。其中：橋梁工程21座共計(jì)9 129.761延長(zhǎng)米；隧道9座共計(jì)3633延長(zhǎng)米；涵洞10座182.23橫延米；路基總長(zhǎng)度為4.64 km,土石方共計(jì)115 m3，地處喀斯特地貌，巖溶較發(fā)育。

2 隱伏巖溶主要處理原則

對(duì)于巖溶發(fā)育地段，通過(guò)輔助坑道設(shè)置，盡量實(shí)現(xiàn)順坡施工。結(jié)合施工要求及運(yùn)營(yíng)期間排水，優(yōu)先選用橫洞或平道，以降低施工風(fēng)險(xiǎn)。施工中應(yīng)加強(qiáng)可溶巖地段的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，探明巖溶發(fā)育程度，巖溶形態(tài)，巖溶水量、水壓等情況，根據(jù)結(jié)果，合理確定支護(hù)措施?？紤]到巖溶水的無(wú)規(guī)律性、突發(fā)性及排水系統(tǒng)可能淤堵失效后引起地下水位抬高，為保證襯砌結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)安全，富水巖溶段及有環(huán)境要求需以堵為主的地段實(shí)施超前注漿措施，必要時(shí)采用鋼筋砼加強(qiáng)襯砌。

對(duì)于隧道施工中揭示的溶洞、巖溶管道等，應(yīng)視其性質(zhì)、與隧道的關(guān)系，確定綜合處理方案，建立完善可靠的排水系統(tǒng)，確定合理的襯砌結(jié)構(gòu)，空溶洞不得隨意回填，同時(shí)為保證施工安全及施工中超前探測(cè)條件，加強(qiáng)安全防護(hù)措施。

3 巖溶處理的安全防范措施

巖溶處理過(guò)程中存在極大的安全隱患，為保證施工安全，要防患于未然，將施工風(fēng)險(xiǎn)降到最低，首先，加強(qiáng)超前預(yù)報(bào)工作，確保預(yù)報(bào)的專業(yè)化、針對(duì)性，并按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整超前預(yù)報(bào)手段；采取合理可靠的措施。其次，為巖溶處理提供安全空間，對(duì)判識(shí)有突水風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)源，視情況采取排水措施。對(duì)判識(shí)受斷層影響或溶蝕破碎，自穩(wěn)性差的地段超前預(yù)加固，防止充填物坍塌，吐泥。要及時(shí)采取臨時(shí)封閉措施，加強(qiáng)初期支護(hù)。

4 一般巖溶處理方式

4.1 停止發(fā)育的干溶洞處理方式

當(dāng)溶洞發(fā)育為隧道拱部，發(fā)育比較小時(shí)，一般處理原則為：按照設(shè)計(jì)施做初期支護(hù)，初支背后預(yù)留泵送氣孔和排氣孔，泵送混凝土回填密實(shí)。發(fā)育比較大時(shí)，一般處理原則為：對(duì)溶腔范圍進(jìn)行防護(hù)，確保施工安全；施做拱部砼護(hù)拱，內(nèi)設(shè)鋼架及鎖腳錨桿固定；通過(guò)預(yù)留泵送孔泵送砼至護(hù)拱以上1 m左右，作為包含層，同時(shí)預(yù)留排氣孔；通過(guò)預(yù)留吹沙孔吹沙至砼保護(hù)層以上2 m，作為緩沖層。

溶洞發(fā)育為隧道邊墻，向下呈長(zhǎng)方體發(fā)育，洞內(nèi)無(wú)填充物，洞閉基巖基本穩(wěn)定洞內(nèi)無(wú)過(guò)水痕跡。一般處理原則為：

（1）對(duì)溶洞洞壁噴射C25混凝土封閉，厚8 cm。

（2）在確保安全后于開(kāi)挖輪廓線外2.0 m范圍使用C25混凝土填筑，形成混凝土保護(hù)墻，并預(yù)留Ф22鋼筋與巖壁連接。保護(hù)墻分倆階段施工，首先先做下半部分護(hù)墻，護(hù)墻頂部厚度2.0 m，外側(cè)坡度為1:0.3，護(hù)墻外側(cè)使用棄碴回填。下部回填完畢后施做上半部分護(hù)墻，于護(hù)墻預(yù)留吹沙管，吹沙管采用Ф100PVC管，伸入護(hù)墻頂以上2 m。于上部護(hù)墻底預(yù)留排氣管，排氣管采用Ф100PVC管，兼做排水管，四周打孔，外裹無(wú)紡布，排氣管伸入至溶洞頂部，在初支內(nèi)側(cè)順接到側(cè)溝。保護(hù)墻完成后利用拱部吹砂至護(hù)墻頂以上2.0 m。

溶洞發(fā)育為隧道底部，發(fā)育比較小時(shí)，一般處理原則為回填砼密實(shí)。發(fā)育比較大時(shí)一般處理原則為：溶腔底至隧底以下2 m范圍回填石碴，并壓漿充填；隧底以下2 m范圍采用砼回填密實(shí)。

4.2 有過(guò)水痕跡的空溶洞、半填充溶洞處理方式

該中溶洞處理方式一般與干溶洞處理方式相同，半填充溶洞需清除充填體，且處理過(guò)程中需考慮必要的排水性，位于拱部及邊墻情況，利用預(yù)留排氣管作為排水管，沿隧道初支內(nèi)側(cè)通過(guò)環(huán)向盲管順排至側(cè)溝。為保證吹砂管的剛度和排水性，排氣管采用四周打孔的PVC管，外裹無(wú)紡布；位于仰拱范圍的對(duì)充填物清理，于隧底預(yù)留排水盲溝，順接溶洞上下游，排水盲溝可采用預(yù)制的涵管或混凝土槽，內(nèi)充填碎石、軟石；當(dāng)溶洞位于邊墻和仰拱范圍時(shí)，可同時(shí)考慮底部和邊墻的排水系統(tǒng)。

溶洞位于龍家大坡隧道隧底 DK428+676～DK428+710間，斜向發(fā)育，與線路斜交呈約 60°至65°交角，向線路兩側(cè)延伸。溶洞沿線路方向發(fā)育長(zhǎng)約34 m，高12 m，洞內(nèi)大部份為空溶洞，洞頂及洞底鐘乳石發(fā)育，洞底有薄層充填物，局部為半充填，充填物為硬塑狀黏土，洞內(nèi)有過(guò)水痕跡,水流方向由隧道線路右側(cè)流向左側(cè)，水量較小。鉆孔揭示，溶洞底以下5 m深度內(nèi)溶蝕破碎較嚴(yán)重，局部發(fā)育串珠狀空溶洞及半充填溶洞。從前期地表勘察顯示，該段地形右側(cè)高左側(cè)低，在位于隧道進(jìn)口左側(cè)溝槽發(fā)育多處落水洞，且在DK428+650左右發(fā)育彎田坎斷層，斷層傾向大里程端；從本次隧道揭示該溶洞情況分析，其溶洞走向與該斷層走向一直，且位于斷層帶附近，實(shí)測(cè)該溶洞底面標(biāo)高高于地表線路左側(cè)落水洞標(biāo)高，該溶洞為地下水垂直滲流帶通道，應(yīng)考慮雨季地表水下滲溶洞過(guò)水排泄問(wèn)題，因此建議隧道洞碴不堵塞過(guò)水通道或設(shè)計(jì)過(guò)水通道，防止雨季地下水位涌高造成隧底水壓增大破壞隧道結(jié)構(gòu)。

為確龍家大坡隧道隧底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 3.80 m，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1 m直徑的鉆孔樁工程，樁長(zhǎng)6～22 m，平面間距4 m×3.5 m（縱向×橫向），具體布置如圖1。

圖1 鉆孔樁具體布置圖

為確保施工安全，埋管前對(duì)DK428+684～+688上臺(tái)階鋼架采用φ42鎖腳錨管加固，錨管長(zhǎng)5 m，每榀增設(shè)兩組，每組2根。為確保安全，在施工前應(yīng)對(duì)溶洞壁采用錨網(wǎng)噴防護(hù)，采用φ6的鋼筋網(wǎng)片，間距25 cm×25 cm，厚8 cm。在隧道DK628+685設(shè)置一檢查通道，并設(shè)置踏步，便于運(yùn)營(yíng)期間對(duì)過(guò)水通道的檢查、清理。經(jīng)各檢查，確保安全的情況下，預(yù)埋直徑1.5m的鋼筋砼管，并在轉(zhuǎn)角處設(shè)置轉(zhuǎn)向井，轉(zhuǎn)向井尺寸為2.5 m（高）×2.1 m（長(zhǎng)）×2.1 m（寬）。轉(zhuǎn)向井蓋板厚20 cm。并在進(jìn)水口設(shè)置沉淀池。由于不是逐孔鉆了，施工中樁基工程挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后通知設(shè)計(jì)地質(zhì)專業(yè)進(jìn)行驗(yàn)孔。

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1 m×1 m，交錯(cuò)布置，每根長(zhǎng)3 m，掛設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm，噴射C20砼，厚8 cm。

樁孔口設(shè)置鋼護(hù)筒2 m長(zhǎng)（每根樁一個(gè)），鉆孔方式優(yōu)先考慮沖擊鉆。

考慮到現(xiàn)場(chǎng)處理范圍較大，施工單位可根據(jù)施工組織及場(chǎng)地布置分段施工，分段施工需設(shè)置沉降縫。

鉆孔樁、筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)見(jiàn)附件，該段襯砌、筏板基礎(chǔ)及鉆孔樁采用C35鋼筋砼（T2）。

4.3 無(wú)明顯過(guò)水痕跡的充填式溶洞處理方式

當(dāng)溶洞發(fā)育為隧道拱部時(shí)，一般處理原則為：施作釬探工作，以6 m長(zhǎng)度為限；若能探明溶洞發(fā)育邊界，清理后處理方式參照干溶洞處理方式；若溶腔發(fā)育很大不能探明發(fā)育邊界，首先施做89大管棚超前支護(hù)，大管棚長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，溶洞充填段采用42注漿錨管代替系統(tǒng)錨桿，鋼架支護(hù)加強(qiáng)，襯砌形式加強(qiáng)。

溶洞發(fā)育為隧道邊墻，一般處理原則為：施作釬探工作，以6 m長(zhǎng)度為限；若能探明溶洞發(fā)育邊界，清理后處理方式參照干溶洞處理方式；若溶腔發(fā)育很大不能探明發(fā)育邊界，加強(qiáng)上臺(tái)階鋼架鎖腳，采用60鋼花管，長(zhǎng)度6 m，具體根數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，溶洞充填段采用42注漿錨管代替系統(tǒng)錨桿，鋼架支護(hù)加強(qiáng)，襯砌形式加強(qiáng)。

溶洞發(fā)育為隧道底部，一般處理原則為施作釬探工作；若能探明溶洞發(fā)育邊界，清理后回填砼密實(shí)；若溶腔發(fā)育很大但能探明發(fā)育邊界，整體旋噴平臺(tái)后對(duì)隧底充填物進(jìn)行旋噴樁加固，若無(wú)法探明發(fā)育邊界，旋噴樁控制在一定的加固深度。對(duì)有明顯過(guò)水痕跡的充填式溶洞處理方式與無(wú)過(guò)水痕跡的充填式溶洞處理方式相同，單該段環(huán)向盲管要適當(dāng)加密。

5 結(jié)語(yǔ)

在隱伏巖溶處理過(guò)程中，我們要在戰(zhàn)術(shù)上予以重視，戰(zhàn)略上予以藐視，對(duì)遇見(jiàn)的溶洞不論大小切莫馬虎大意；堅(jiān)持以人為本，確保安全施工，異常地段要進(jìn)行針對(duì)性驗(yàn)證，降低施工安全、質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，不留隱患；為隧道施工質(zhì)量及運(yùn)營(yíng)做好堅(jiān)實(shí)的支撐。