隧道大溶洞冒顶处理技术研究

左 杰

(贵州路桥集团第一工程有限公司)

随着隧道工程的快速发展，隧道施工技术发展迅速。但是，隧道工程受各方面因素的影响，隧道大溶洞冒顶现象经常发生，如果没有得到科学合理的处理，后期不仅会造成严重的经济损失，而且还会影响其质量和安全。因此，人们必须要分析溶洞冒顶现象发生的原因，采取切实可行的措施加以解决，保障隧道工程取得良好的经济效益。

1 工程概况

松河隧道是贵州水盘高速公路上的一座特长隧道，位于盘县特区雨格乡与松河乡境内，全长高达4 760 m。隧道进口位于距道路起点K53+830 m位置，出口位于距道路起点K58+590 m的位置。

松河隧道的地形和地质条件比较复杂，它穿越中山区，海拔的上限在2 628 m左右，形成的主要作用是岩溶剥蚀、侵蚀。在隧道穿过的山顶中，其标高高达2 308 m，距离雨格沟谷底大致在573 m上下，其一侧的地貌主要有岩溶沟槽、峰丛以及沟谷;山顶距离松河沟底约640 m，其一侧主要的地质是陡坡和陡崖，主要是由于玄武岩剥蚀而成，其地表大多被开垦成旱地，也有一些较少的村寨分布其中。

松河隧道穿越的地层有两种，一种是玄武岩，隧道出口段的玄武岩受风化影响严重，大多处于一种破碎状态，且以柱状发育;洞身部分的玄武岩，其与灰岩接触地带，由于受到各方面因素的影响，岩体也出现破碎的情况。另外一种是灰岩，它主要分布在隧道的进口段，延伸性比较好，属于一种节理发育，其地表因为常年受到岩溶的影响，有些地方的熔岩处于张开状态，岩体也不复完整，而是处于一种比较破碎的现象。松河隧道大角度穿过普股枢纽断层，总体说来，其工程地质条件比较差，岩体的强度不够高。

2 隧道大溶洞冒顶处理技术

2.1 大溶洞冒顶处理的原则

自从松河隧道的大溶洞被发现之后，引起参建各方的高度关注，其中包括建设单位、监理单位、设计单位、施工单位等，经各方现场察看后，召开专题讨论会。经过各方的研究和讨论，确定了总体的处理原则:注重安全、优化设计、提高效益，从而能够以最低廉的成本达到高效的成果。因此，在对其进行处理时，必须要进一步观察大溶洞的变化情况，掌握其特点，即加强地质资料的补充和勘测。为了保障隧道工程的顺利施工，隧道的相关操作尽量绕过溶洞。从左线开挖一横洞继续开挖掘进工作。

2.2 大溶洞冒顶处理技术

(1)随底回填加固

经过雨季观察，了解其具体的水文地质条件:大溶洞底部互相畅联，受季节影响较小;其蓄水能力比较差，排泄的速度较快，最终确定对大溶洞进行加固处理，即在隧道以下，依照浸水路基采取填方措施。具体措施如下:

①在溶洞底部已有的标高以及此标高5 m以上的地方，分别埋设两根钢筋混凝土圆管，该管的直径在1 m左右，一根管的长度为34 m，另一根管的长度则为28 m，那么两层就有4根钢筋混凝土圆管。为了有效保障其效果，钢筋混凝土圆管的设置方向必须与溶洞的主轴方向一致;管的两端距离洞壁的间距控制在2 m左右;管间采用M7.5号水泥砂浆以及C15混凝土进行支座连接。为了有效防止脱节和开裂现象的发生，还必须做好支座的基础。

②在松河隧道大溶洞回填处理中，为了进一步保障其施工质量和钢筋混凝土管的安全，需要在回填前对钢筋混凝土圆管采取一些处理，即在混凝土管周围用M7.5号浆砌片石码砌防护，防止回填过程中损坏混凝土管，其高度要控制在钢筋混凝土管顶上方大约1 m处，其两端则按照1∶1的坡率进行码砌，这些操作完成之后，才可以采用比较大的块石、片石进行回填。

③为了进一步提高回填质量，从回填表面至隧底3 m的范围之内，需要额外增设三层台阶形基础，厚度均为1 m，材料分别是M7.5号、M10号浆砌片石以及C20钢筋混凝土底板。在回填处理中设置两层钢筋混凝土管，主要的作用是确保溶洞底部周围的排水顺利，避免出现积水现象带来的一系列麻烦，从而有效提高浸水路基填方的质量。在松河隧道的隧底加固中，其范围在距道路起点YK55+100～YK55+127间，长度共计27 m。

(2)溶洞壁加固

距道路起点K55+100～YK55+127间的加固施工中，溶洞顶部的掉块现象非常严重，而且洞壁的坍塌范围不断扩大，最终造成溶洞与左线出现导坑贯通的情况。因此，必须要对大溶洞的洞壁进行加固处理，其具体的处理方案是:先将溶洞所有倒悬体炸掉，然后再将隧底以上溶洞壁依照现有的断面作为喷锚支护，其作用是对围岩表面进行封闭处理，从而防止坍塌现象的再次发生。具体的加固措施如下:对大溶洞洞壁的四周表面进行喷混凝土处理，厚度控制在15 cm左右，锚杆长度为3.5 m，在孔口处设置垫板。为了有效保障加固质量，锚杆间距按1 m×1.5 m的梅花形布置，钢筋网格的间距为20×20 cm。

(3)在溶洞穿过地段空腔位置增设50 cm厚的C25混凝土护拱，护拱中用20B工字钢架作为骨架支撑，每榀拱架应用钢筋连接牢固后才能浇筑混凝土，目的是防止大的掉坏砸坏二次衬砌混凝土，确保施工及后期营运安全。

(4)衬砌加固处理

经过设计单位人员的检算，距道路起点YK55+099～YK55+129之间的拱墙需要进行加强衬砌处理，具体的措施如下:

在该段里程范围内按Ⅵ级围岩支护参数进行加固处理，初支采用I20B工字钢架封闭成环，间距50 cm每榀，系统锚杆长3.5 m，间距为50×100 cm，加设钢筋网喷射混凝土支护。

该段二次衬砌混凝土采用C30钢筋混凝土，主筋采用双层Φ20钢筋，主筋间距15 cm，衬砌厚度加厚为60 cm。

3 隧道大溶洞冒顶处理的注意事项

在隧道大溶洞冒顶处理过程中，需要特别注意处理好以下几个方面的问题。(1)在处理的过程中，需要根据处理的事项采取合理的材料，比如需要的钢筋混凝土的强度要求、片石等，从而有效保障质量。(2)在处理的过程中，需要考虑成本和效益的关系，争取以最小的代价获得最大的经济效益，既能保证质量，又能保证成本。(3)做好后期的维护。人们完成一系列的加固、回填之后，需要在后期做好维护，保障其质量。此外，在施工的过程中，需要进一步加强监控，一旦发现问题，则要及时采取措施加以解决，确保溶洞冒顶处理质量。(4)在隧道溶洞冒顶处理中，切实提高对水的重视，加强引导，避免积水现象的发生，从而确保隧道能够顺利通过软弱地带，保障隧道安全。

4 结束语

综上所述，随着交通行业的快速发展，很多崎岖山区的交通逐渐发展起来，有效推动经济的蓬勃发展。隧道工程的溶洞冒顶问题，严重影响了隧道工程的施工质量和安全。在松河隧道的溶洞冒顶处理中，从发现到处理，经过了多方的研究和讨论，属于比较可行的方案。人们在以后的隧道溶洞冒顶处理中，同样需要根据其地质水文条件，综合考虑各方面的影响因素，有效提高处理技术，保障隧道施工质量和安全，推动我国隧道工程的又好又快发展。

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