澜沧江第一隧道溶洞处理方案探讨

2017-04-11李家赟

设备管理与维修 2017年1期

关键词：泵送溶洞围岩

李家赟

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳111000）

澜沧江第一隧道溶洞处理方案探讨

李家赟

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳111000）

隧道施工中溶洞处理根据工程地质环境的差别，有着不同的处理方案和工艺。通过对澜沧江第一隧道的溶洞处理方案的介绍，探讨隧道溶洞施工的一般性原则和岩溶地段的施工技术。

隧道；溶洞；处理方案；掌子面

0 前言

岩溶作为一种不良地质，在石灰岩地区普遍存在。在我国的西南山区，施工中遇到岩溶问题是常有的事。隧道在溶洞地段施工时，应根据设计文件、有关资料及现场实际，查明溶洞分布范围、类型情况（溶洞大小，有无水，是否在发育中，有无充填物）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增长）等，分别采取不同措施进行处理。

1 工程概况

1.1 工程概况

澜沧江第一隧道位于杂多县至昂寨乡多那村西，为单洞双向行驶隧道，隧道起讫桩号为K128+450～K130+530，长2080 m，最大埋深383 m，进口设计高程4012.25 m，出口设计高程4027.85 m，设计纵坡1.5%～2.0%；洞门型式进口和出口均为端墙式洞门。

1.2 技术标准

隧道按二级公路双向行驶2车道设计，采用的主要技术标准有2项。

（1）设计速度。隧道部分采用了60 km/h，路基横断面宽采用10 m。

（2）隧道建筑限界。①主洞、紧急停车带建筑限界；布设方式为单洞2车道。②主洞建筑限界，1+0.5+3.5×2+0.5+1=10 m；③紧急停车带建筑限界，1+0.5+3.5×2+3.5+1=13 m。④限界高度5 m。

1.3 工程地质水文条件

（1）隧道围岩体主要为强-中风化灰岩组成，隧址区未发现全新世深大断裂构造，区域稳定性较好，适宜隧道修建。

（2）该隧道围岩主要由强风化～中风化灰岩组成，围岩级别一般，拱部支护不当或不及时易产生坍塌，设计时应注意洞顶和侧壁的支撑和防护措施。

（3）隧址区地震动峰值加速度为0.1 g，隧址区地震基本烈度为Ⅶ度区。按《建筑工程抗震设防分离标准》的规定，隧道属重点设防类，故抗震设计应按Ⅷ度设防。

（4）隧址区主要基岩为灰岩，节理裂隙发育，属弱~强透水层，围岩中有滴漏水现象，雨季可能出现股状或线状出水，隧道设计时应重视防排水措施。

（5）隧道洞口边坡、仰坡岩土体的稳定性差，施工先修明洞再进暗洞，反压填土，洞口边坡、仰坡应根据实际情况采取加固防护措施。应尽量避免破坏洞口段的原始地形，边坡开挖坡率∶残坡积物1∶1.25，强风化灰岩为1∶1，并按“早进洞，晚出洞”的原则修筑明洞。

（6）隧道地处寒温带高海拔高原山地，隧道进出口段冬季积雪、结冰将非常普遍，隧道排水或洞门设计应充分考虑。隧址区最大冻土深度按2.5～2.89 m考虑。

（7）据水质分结果，地表水、地下水对混凝土均无腐蚀性。

2 溶洞概述

2013年5月8日，澜沧江第一隧道出口在K129+646掌子面开挖时，在拱顶偏左遇到一大型溶洞，溶洞纵向长度42 m，横向宽度38 m，高度15 m溶洞虽然较大，但对隧道影响范围较小，只有溶洞的右侧一小部分侵入隧道。溶洞走向与隧道轴线接近平行，溶洞与隧道有影响的段落为K129+638～K129+656段。溶洞由于多年滴水形成的，洞内多为堆积物，悬挂钟乳石，在溶洞左前方最低处有一积水坑，水深9.5 m，溶洞内积水都汇集于此，水坑距离隧道边线约12 m，在已完成开挖支护K129+646～K129+656段10 m的段落拱顶岩石覆盖层厚度为0.5～6 m。

3 工程地质条件

隧道中出现溶洞段埋深约220 m，围岩主要为中、强风化灰岩，青灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，局部呈碎块状，岩质较坚硬，锤击声脆。节理裂隙较发育，岩体呈块状镶嵌结构，较破碎但较完整。围岩稳定性一般，拱部无支护时可能产生坍塌，侧壁有时失去稳定。中风化灰岩属弱透水层，开挖时围岩有滴水现象，雨季会出现线状出水。岩溶发育，存在岩溶裂隙水。

3.1 溶洞段衬砌临时支护、加固方案

（1）由于掌子面围岩不稳定，属于土夹石组成，首先对K129+ 646掌子面进行封闭，采用C25喷射混凝土，喷15 cm厚。

（2）溶洞影响范围较大，K129+671～K129+646段对应的溶洞底板有出现开裂现象，该段落围岩已有扰动，为了确保该段初期支护的稳定，对该段落进行环向临时支撑。采用I18钢拱架，纵向间距1.5 m，采用直径22 mm的钢筋纵向连接，环向间距1 m，每榀钢架两侧边墙各施做两根锁脚锚杆，锁脚锚杆采用直径22 mm锁脚药卷锚杆，长度3.5 m。拱脚基础要求立于实处，确保钢架稳定。

（3）围岩扰动后K129+651处初期支护与溶洞底板之间形成空洞，为了确保加固段落注浆效果，对K129+651端头处形成的空洞采用C25喷射混凝土进行封闭，厚度20 cm。

（4）对K129+671～K129+651段围岩采用径向注浆加固，具体参数如下：采用直径42 mm注浆小导管，梅花形布置，布置间距1.5×1.5 m，K129+671～K129+661段小导管采用3.5 m，K129+ 661～K129+651段由于覆盖层薄小导管采用2 m，施做小导管时要求钻孔不能穿透溶洞底板。注浆材料为1∶1水泥浆，小导管注浆压力为0.5～1 MPa，孔口要求设置止浆阀，注浆量每延米按照5 m3控制。该段注浆在溶洞范围内，极有可能发生跑浆现象，一旦个别孔发生跑浆，要及时更换孔位，原则按照设计注浆量控制，个别孔根据情况可适当增加，注浆量以现场实际发生量确认为准。

（5）为了确保该段加固的顺利进行，该段落施工期间加强监控量测工作，发现裂缝、变形等情况要及时处理。必须加强现场的施工管理，尤其是要确保小导管注浆效果。

3.2 溶洞治理方案及施工步骤

（1）暂停掌子面施工，加强洞内照明，对洞内情况以DV及照片方式进行影像记录。加强现场管理，闲杂人员不得进入洞内，严禁破坏洞内钟乳石。对溶洞情况进行详细测量，搞清溶洞与隧道的关系，尤其是洞内的积水坑，要求测量其深度，预估其方量。

（2）在进行治理之前应先对K129+638～K129+649段溶腔上部进行锚喷支护加固，横向加固范围至隧道左边墙外3 m范围内。具体加固参数：直径22 mm药卷锚杆，长度3 m，梅花形布置，布置间距1.2×1.2 m，挂设直径6.5 mm钢筋网片，网格20× 20 cm，喷C25混凝土厚度10 cm。

（3）溶腔段落加固完，确保上部安全稳定后再掘进，掘进时按照Ⅴ级浅埋支护参数施工，对初期支护钢拱架间距进行调整，由原设计75 cm调整为50 cm，原设计系统锚杆调整为直径42 mm注浆小导管，间距、长度设置不变，注浆材料为1∶1水泥浆，小导管注浆压力初压为0.5 MPa，终压为1 MPa，孔口要求设置止浆阀，其余支护参数不变。

（4）从K129+646掘进时要求对溶腔预留混凝土泵送钢管，泵送钢管采用直径108 mm钢管，具体预留位置根据现场需要设置，隧道左侧、溶腔内安设模板，模板可采用木模，待该段二衬施做完后再进行泵送混凝土，要求拱顶泵送混凝土厚度按照1.5 m控制。

（5）K129+671～K129+646段已按照Ⅲ级围岩加固衬砌施工，该溶洞影响范围较大，要求该段二衬采用钢筋混凝土结构，同时增加仰拱。

（6）该段溶洞发育，要求第三方检测单位从K129+671开始，对隧道的底板、拱脚、边墙、拱顶范围内进行溶洞探测，一旦发现距离隧道开挖线5 m范围内存在溶洞，要求施工单位采取各种措施探测溶洞大小，根据溶洞大小采取不同的处理方案。

3.3 隧底溶洞治理方案及施工步骤

（1）通过钻孔探测，溶洞内没有存水，就不必考虑回填溶洞会造成溶洞内水路堵塞，回填溶洞后排水可以通过别的通道。

（2）利用探测溶洞的钻孔，安设合适孔口尺寸的钢管，作为泵送管对溶洞进行回填处理，要求泵送C15细石混凝土。由于泵送混凝土无法振捣，流动性受阻力影响较大，无法达到有效填充，且泵送向下无力，考虑在泵送期间进行注浆，分次泵送、分次注浆。初步预计第一个溶洞75.8 m3，第二个溶洞26.8 m3。具体数量以发生计量。

（3）注浆时要求逐孔注浆，先注溶洞较深处，再注溶洞较浅处，要求对隧道底板下溶洞完全充填，确保将来隧道运营安全。