百色至靖西高速公路陇内隧道特大溶洞处理技术浅析

谢远耀 郑冰林

［摘要］文章主要分析和探讨隧道特大溶洞处理技术和方法。

［关键词］公路；隧道；特大溶洞；处理技术

［作者简介］谢远耀，百色至靖西、靖西至那坡高速公路工程建设指挥部助理工程师，广西靖西，533800；郑冰林，百色至靖西、靖西至那坡高速公路工程建设指挥部工程师，广西靖西，533800

［中图分类号］ U415 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）04-0079-0003 百色至靖西高速公路是广西高速公路网布局中“横4”苍梧（龙眼嘴）至龙邦高速公路的重要组成部分，起于百色市田阳县那坡镇那音村，与建成通车的南宁（坛洛）至百色高速公路相接，路线经过百色市的田阳、德保、靖西三县，止于靖西县新靖镇亮表村附近。陇内隧道位于百色至靖西高速公路的K18+525处，全长350m。隧址区位于盆地西缘低山丘陵及峰丛洼地、谷地中，地处低纬度，靠近北回归线，隧道轴线大致呈南北走向，穿越东西向的山体，地形起伏较大，进口处地面高程462m，出口处地面高程470m，隧道轴线最高点高程592m，相对高差约122～130m，地表植被稍发育。进口侧山坡自然坡度约30～40°，出口侧山坡自然坡度约25～35°。

设计主要技术标准：（1）道路等级：高速公路；（2）设计行车速度：100km/h；（3）建筑界限净宽10.75m 【2×3.75m，行车道＋0.5m，左侧向宽度＋1.00m，右侧向宽度＋0.75m，左检修道（含0.25m 余宽）＋1.00m 右检修道（含0.25m 余宽）】，净高5.0m；（4）洞内中间段照明亮度：4.5cd/m2；（5）洞内卫生标准：纵向通风时，CO 设计浓度为286 PPm；烟雾允许浓度K≤0.0070m-1；（6）路面设计标准轴载 ：BZZ-100。

一、特大溶洞情况

陇内隧道中导洞施工至K18+525处出现大溶洞。溶洞的情况为：沿中导洞纵向方向长30m，净高24m，溶洞顶距中导洞拱顶约2.5m，中导洞底距溶洞底约16m（高程438.9m），主洞纵向跨度约30m，溶洞向左右延伸发展，水流方向从右至左。洞内存有淤泥，V型沟槽，底部为硬泥。中导洞右侧13～15m处开始明显变小，左侧20m左右开始明显变小。中导洞右侧30m外又有大溶洞，右侧延伸有通天井。详见附图1。

陇内隧道内左侧末端有一个落水洞，落水洞连接坡洪至桥业县道的右侧有一个深沟（主线K18+400左侧）。测量隧道内过水痕迹最大过水面积3m2，2011年6、7月观测溶洞内最大水深20cm。附近是漏斗集中区，可能存在地下暗河，平常水都从漏斗渗流下去的，隧道内纵向高低起伏很大，且断面大小不一，应同样为漏斗内上下起伏状，不存在大的流水现象。

二、溶洞处理原则

（一）安全性

这一原则是工程施工的最基本要求，确保施工安全与运营安全，这一点是保证施工正常有序进行的最根本保证。

（二）灵活性

根据石灰岩地质的不同断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不只是局限于某一种固定的模式，狭隘地进行施工设计和运行。一旦一种方案不能实施或实施效果差时，能较好地转换为替代方案。同时，这种灵活性还要求隧道施工各部门的通力合作与沟通，只有这两方面结合起来，方可达到隧道施工过程中的灵活有效。

（三）科学性

合理性，首先必须符合相关隧道施工的法律法规的规定，严格按照法规的基本要求进行施工与建设。科学性则是指对溶洞处理的设计方案要是可行的，是可操作的，处理方案要建立在目前的溶洞处理技术的水平之内，要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，来可能降低施工难度。例如围岩累计变形量不大于10cm。

（四）连续性

需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。更为重要的一点是，隧道建设是一项长远的工程，必须着眼于它的使用质量及周期，要从可持续的角度出发，充分考虑溶洞的潜在危险进行具体的施工处理，保证隧道运行的最长周期。

（五）经济性

即在保证施工安全和工程质量以及可持续并不破坏环境的前提下减少溶洞处理的成本。

三、溶洞处置技术方案

针对现场实际情况，对该溶洞（DK18+524-DK

18+554段）采用LS-Vra衬砌，其前后各10m采用LS-Vrb衬砌，LS-Vra衬砌左右侧各10m范围采用网喷混凝土（含钢筋网）进行加固，喷射混凝土间采用轻型槽钢进行整体连接，锚杆与槽钢焊接。隧道仰拱以下的溶洞空腔采用洞渣和混凝土回填处理，溶洞最低处埋置管涵排水，对洞渣回填部分进行灌浆处理。

（一）上部结构处理方案

首先对DK18+524至DK18+554采用LS—Ⅴra衬砌，其前后各10m采用加强衬砌LS工Ⅴrb衬砌(即DK18+514~DK18+524、DK18+554~DK18+56

4段采用LS—Ⅴrb衬砌)，LS-Ⅴra衬砌左右侧各10m范围采用网喷混凝土(含钢筋网)进行加固，喷射混凝土间采用轻型槽钢进行整体连接，锚杆与槽钢焊接。

（二）下部结构处理方案

1.隧道仰拱以下的溶洞采用回填处理，回填坡率为1∶2，下部采用洞渣，回填至距离仰拱4m时，采用C20片石混凝土浇筑，浇筑厚度为2m，最后2m采用C25钢筋混凝土浇筑，在隧道边部4m处设置C20片石混凝土挡墙，挡墙浇筑至溶洞的顶部。

溶洞回填时边部采用片块石按照填石路堤要求码砌，码砌厚度为2m，当溶洞按照路基压实度要求填筑洞渣到C20片石混凝土垫层处，然后注浆。在路基下溶洞最低处埋置2m×2m方管涵引排上游来水。

2.压力灌浆处治方案。 溶洞回填时边部采用片块石按照填石路堤要求码砌，码砌厚度为2m，当溶洞按照路基压实度要求填筑洞渣到C20片石混凝土垫层底部时，开始注浆，灌浆孔按梅花型布设，间距为2.5m。灌浆纵向段落为溶洞洞渣填筑范围；横向长度为全幅溶洞按照坡率填筑宽度，即当溶洞填筑到C20片石混凝土垫层下部标高同时洞渣外侧码砌施工完成后，开始布置灌浆孔灌浆。

溶洞段填洞渣高度在10~15m之间，灌浆孔深度采用6m。为保证压力灌浆的有效性，减少压力灌浆浆液的窜冒，各排间距为2.5×2.5m。采用梅花形布置，具体布置方式见平面设计图。

表层1m深的钻孔不予灌浆，当钻孔深度超过1m时，设计灌浆量为0.9m3/m。以上灌浆量标准应根据现场试验结果进行调整和修正，才能作为实际设计灌浆量。对于本工程，灌浆压力分两个等级，即：表层以下1.0~2.0m的范围内灌浆压力为0.2Mpa；2.0m以下灌浆压力为0.5Mpa。

灌浆钻孔应采用无水钻进方式，钻孔深度不得小于设计深度，当钻孔完毕后，采用高压气清孔的方法，将孔内的土屑清洁干净，严禁孔内有残留物质；所有灌浆孔严禁采用水钻。

本工程灌浆采用下行式灌浆，每个灌浆孔分为两次灌浆，第一次灌浆为地面1.0～2.0m部分，第二次灌浆为地面以下2.0m以下的部分。为保证灌浆压力，灌浆时必须使用止浆塞，第二次灌浆必须在第一次灌浆结束后，浆液强度达到设计强度的50%后方可进行钻孔施工和相应的压力灌浆;当灌浆量达到设计要求的用浆量时，则在规定的压力下进行稳压，当稳压时间达10分钟时，压力不下降或压力下降不超过10%，则灌浆结束。当灌浆压力不稳定，则需继续灌浆，但当灌浆量超过设计浆量的20%时，则需立即停止灌浆，并变更浆液配比，在4~5小时后方可进行二次灌浆。地面1.0m范围内钻孔采用浓浆无压填塞封孔，并将孔口抹平。