营盘隧道洞顶路面开裂处置研究

田宏月

摘要：随着我国山区高等级公路的发展和建设规模的不断扩大，山区公路隧道的建设也日益增多。隧道在修建过程中的爆破开挖或不良地质引发的次生灾害会对其相邻构建筑物产生一定的影响。本文通过对贵州省盘兴高速公路中营盘隧道洞顶公路路面开裂情况的具体分析，通过地质雷达初步探测溶洞位置及规模，地表注浆结合洞内管棚确保顺利通过路面开裂段，为类似工程事故的处理提供参考和借鉴。

关键词：公路隧道；地质雷达；超前地质预报

0.引言

贵州省盘县至兴义高速公路项目主线起于六盘水市盘县的海铺，与沪昆国家高速公路和六盘水至盘县高速公路相接，终点接已建成的汕昆国家高速公路黔西南州兴义东互通。盘兴高速公路主线全长88.943公里，设计时速80km/h，全线共设置上下行分离式隧道（含小净距）13座，全长15849m（双幅平均长）。本项目营盘隧道在开挖过程中由于溶洞填充物塌落引起地表路面下沉及开裂，本文依托贵州省盘兴高速公路营盘隧道洞顶路面开裂事故的实际处理方法和经验，总结一种切实可行的处理方案。

1.工程概况

营盘隧道从山体下部穿越山体，隧道穿越山体地属高原中山区。根据区域地质资料、野外地质调查并结合钻探、物探成果，隧址区地层为从上至下为：第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）、第四系全新统坡洪积层（Q4dl+p1）、二叠系下统茅口组（P1m）及二叠系上统峨眉山玄武岩（P2B）。根据区域地质资料，隧址区构造部位位于普安山字形构造区，主要构造线呈北东向展布，由一系列褶皱和断裂组成，控制了测区河流峡谷的主要走向及岩溶发育基本特征。隧址区主要不良地质现象为岩溶。

2.开裂情况

盘兴高速公路营盘隧道左幅自出口向进口掘进，掘进至Z4K27+730里程时，隧道掌子面上方左侧出现一直径约3米的溶洞，在施工过程中，溶洞填充物自溶槽内涌出，掌子面上方公路外侧半幅发生沉降，并拉裂公路路面。

（1）隧道洞内情况

营盘隧道左洞自出口向进口掘进至Z4K27+730里程，掌子面左侧上方出现溶洞，溶腔内填充黏土及碎石，含水量较大，并有大量填充物自溶腔内涌出，现场第一时间对溶洞情况进行处理，方案如下：①采用C20混凝土对溶腔进行封堵，并预留注浆管向溶腔内注浆，固结溶洞松散土石：②对溶腔所在左半侧采用超前双层小导管对掌子面前方岩体进行加固，形成稳定保护壳后方可进行隧道的开挖掘进，确保安全。

（2）路面情况

Z4K27+730里程掌子面正上方地表位于省道填方边坡下方，埋深约40米，大体位置如图5。省道公路在开挖掌子面后方，埋深约70米。公路填方边坡坡度较陡，坡度约60。。省道路面山体外侧半幅发生明显沉降，拉裂路面，裂缝宽度最大处约为6cm，见图4。

3.开裂原因分析

路面开裂事故发生的原因主要有以下两方面：

（1）地质情况较为复杂，隧道掌子面洞顶埋深较浅，围岩为灰岩、玄武岩交界处，该处岩溶发育，隧道开挖后由于爆破施工扰动导致溶洞填充物涌出，在路面以下形成空腔，空腔塌落最终导致路面下沉，产生裂缝：

（2）事故发生于隧道埋深较浅的段落，利于地表水的下渗，该处溶洞受雨水的溶蚀作用，填充物松散且含水量较高，填充物一旦向外涌出必然导致大规模空腔的形成，引起地表下沉。

4.处理方案

（一）地表处理

在洞内工作施做之前，对原有公路进行交通管制，只允许小型车辆靠山侧半幅通车。同时，对沉降半幅及路基边坡进行小导管注浆加固，小导管长度6m，间距1m，梅花形布置。

（二）溶洞探测及注浆

采用地质雷达探测手段初步探测溶洞规模及位置，并利用钻探手段进行核实，根据地质雷达探测结果确定钻孑L位置，钻孔核实确定存在溶洞或溶蚀区域后，通过钻孔向溶洞和溶蚀区内灌注C10混凝土，直至灌满钻孔为止。

（三）洞内处理

待隧道顶路面地表注浆及溶洞注浆结束，监测数据显示沉降稳定后方可恢复洞内施工，洞内溶洞处理分为三个步骤：

（1）超前支护采用φ76中管棚进行注浆加固，管棚长度15m，环向间距40cm，洞顶120°范围内布设。并于隧道轮廓线外做1m厚C20混凝土护拱，护拱上方存在空腔则采用吹砂作为缓冲层，吹砂厚度2m。超前支护确保后续施工安全后进行隧道的开挖支护。

（2）加强隧道衬砌支护参数，溶洞开始里程后续20m采用最强衬砌支护参数Vb，并将120工字钢架间距加密至50em/榀。

（3）为确保开挖安全，后续围岩开挖工序采用上下台阶预留核心土法，并加强洞顶路面沉降监测及洞内监控量测，监测数据发现异常立即停止施工，采取措施，防止事故再次发生。

5.处理结果

地表注浆结束后10天内对隧道洞顶路面进行沉降监测，监测数据显示监测点沉降稳定后即开始隧道洞内的后续施工。

通过上述处理方案对溶洞沉降段进行处理，并对后续施做的断面初期支护进行监测，从监控量测数据中可以直观的发现，经由本方案对该事故段处理后，拱顶沉降及周边收敛值均在正常范围以内，说明该方案是合理的。

6.结语

（1）隧道施工可能对其临近构建筑物产生不利影响，甚至导致安全事故的发生，应当对发生事故的原因进行深入分析了解，从而制定合适的处理方案。

（2）在隧道内恢复施工前必须保证路面情况稳定后方可进行，地表小导管注浆结合溶洞钻探注浆加固是行之有效的方法。

（3）本处理方案已在该隧道顶路面开裂处理中得到了很好的应用，从现场施工情况来看，施工过程中洞顶路面基本稳定，未发生大的沉降，隧道洞内初期支护施做后拱顶沉降及水平收敛均满足施工安全监控量测要求，该施工方案具有较高的技术水平和参考价值。