中坝岩溶隧道突水突泥施工处治技术研究

田珂

中铁十五局集团第三工程有限公司 四川 成都 611731

1 工程概述

在100多年的国内外隧道建设历程中，在岩溶分布的地区，由于岩溶地质的复杂性使得其中潜在的风险因素非常多，特别容易诱发突水突泥等风险事故。因此，突水突泥必须作为岩溶隧道勘测设计阶段以及施工阶段重点考量的地质灾害现象之一[1-2]。

中坝隧道属于叙（永）—大（村）铁路线，建设在四川泸州市的古蔺县境内，隧道的全长为4001m，隧道最大埋深达415m。隧道所处区域山高谷深，地形起伏较大，区内岩溶沟槽及冲沟较发育，水流量受季节的影响变化大[3]。隧道于2010年12月开工，至2012年7月14日，施工至里程D9K55+221，完成隧道开挖1600米，完成衬砌1480米。2012年7月14日上午11时，掌子面发生高压涌水，至2015年8月，累计发生突泥突水20余次。

2015年8月6日，当施工至D9K55+240，在施作喷浆作业时，废弃的左侧平导发生突泥，突泥填满左侧支洞约150米，正洞178米，右侧救援通道173.5米平均厚度2米。为尽快完成突泥治理，恢复施工，并确保后期施工安全，经仔细研究提出以下治理措施。

2 突泥突水施工技术方案

依据中坝隧道突水突泥灾害情况及前期已施工的处治措施，制定突泥突水灾害处理采用施工泄水导洞、超前释能降压、固结填充物、注浆止水等组合措施，具体的施工工序为：释能降压排水→向填充物注浆→清除突出物→施作止浆墙→左侧导坑开挖→施作大管棚工作室及导向墙→施工大管棚→洞身开挖、支护→临时仰拱及隧底施工→托梁施工→衬砌结构施工→桩基施工。

施工过程中，结合突水突泥处治原则，加强超前地质预报和围岩量测，在雨季时减少施工频次，以旱季施工为主，并确保二衬与掌子面处于安全距离范围内。

2.1 钻孔排水降压、注浆

溶洞内突出物为淤泥夹巨型孤石，成孔困难，设计采用前进式注浆，其施工方案如下。

（1）钻孔、注浆

在迂回导坑内向溶洞钻孔，孔径50～120mm，按照设计孔位由自下而上进行；

分三段自下而上施作D9K55+222～溶洞发育边界段钻孔、注浆，形成低压封堵墙，孔间距2m*2m，梅花形布孔，孔深20米，钻孔注浆下部达到大管棚下3米。

（2）注浆参数

注浆材料采用水泥浆，结合注浆经验水灰比采用0.5:1～0.8:1（重量比），按水泥用量（重量）掺加5～8%的速凝控制液。

2.2 施作止浆墙

在距掌子面5米施作止浆墙，3m厚C20钢筋混凝土，高至隧道拱顶，胸坡1：0.1，上部预埋Φ159带闸阀的排水管，全断面安设注浆孔口管，拱顶预埋Φ200泵送混凝土钢管。从预埋的泵送混凝土管向墙后及溶洞灌注混凝土，填充墙后空腔及溶洞。

2.3 大管棚施作

大管棚采用地质钻成孔，Φ127（壁厚6mm）钢管，拱部设双层管棚，边墙和仰拱设单层管棚和单层Φ42小导管。管棚纵向过溶洞进入前方基岩不小于5m，环向间距0.3m，拱部管棚层间距0.5m。钢管周壁钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距15～20cm，呈梅花形布置。

2.4 洞身开挖及初支

溶洞两端5m范围内台阶开挖，每循环进尺1～1.5m，1榀/0.5m的25b工字钢加强支护；主洞溶洞段开挖采用CRD法施工。

2.5 临时仰拱及隧底施工

注浆及洞身开挖完成后即进行原临时仰拱至隧道底部施工，开挖采用错台阶施工，弱爆破，一次开挖1～2m。开挖至隧道底部后，接长25工字钢，连接底板25工字钢横撑，施做锁脚锚管，焊接连接钢筋、钢筋网片，喷射C25混凝土进行封闭，纵向施工5m后，施做钢筋骨架、二衬混凝土。

2.6 托梁施工

鉴于处治工期时间紧，且前期溶洞段治理注浆效果理想，围岩情况较为稳定。故采用先托梁、衬砌结构施工，后桩基施工。

（1）清理干净托梁基础，在基础上做5cm的砂浆垫层，浇筑完成后进行专人养护。

（2）桩基托梁基础底板厚1.7m，左右纵梁2.6m（宽）×1.7m（高）。

（3）由于托梁有预留桩基位置，故托梁钢筋混凝土分三次浇筑。

（4）紧靠二衬边缘以桩中心为中点，在托梁位置预留3m（纵向）×6.5m（横向）的长方形孔。预留部位填充泡沫，然后在预留部位（桩基中心一边预留1.5m）进行托梁钢筋的割除，拆除至二衬底板位置。预留孔内泡沫拆除后采用碎石回填密实，回填碎石高度为2.09m，回填高度至底板顶面高度，以便后续施工中台车、铺架车通过。

2.7 衬砌结构施工

托梁完成后，待强度满足后续要求时，开始进行二次衬砌结构施工，二次衬砌结构采用独立防水层，环向主筋为φ28的钢筋层，及C35钢筋砼。

2.8 钻孔桩施工

钻孔桩施工采用冲击钻机，施工工艺与洞外常规施工一致。

3 总结与结论

2015年10月开始实施的突泥突水隧道加固施工技术方案，中间经历了2016年雨季突水突泥事故停工，但采取了处治措施后，灾害预判提前，未发生人员伤亡事件。现场施工人员在施工过程中，结合现场情况多次对方案进行了微调和补充，但一直坚持方案的实施，于2017年3月7日实现了中坝隧道贯通，10月完成铺轨。中坝隧道在经历了2017年4～10月的雨季后，主洞未继续发生突水突泥灾害，排水通道正常工作。

由此可以看出，突泥突水灾害处理采用施工泄水导洞、超前释能降压、固结填充物、注浆止水等措施根据隧道现场实际情况单一或组合施工能够起到较好的治理效果，为以后类似岩溶隧道施工提供借鉴意义。

参考文献

[1] 吕康成,崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京:人民交通出版社,2005:77.

[2] 李遽,梁富清.高速公路隧道施工中岩溶的研究[J].工程力学,2000,(a02):764-768.

[3] 贾汝涛.中坝岩溶隧道突水形成机理及防治措施研究[D].成都:成都理工大学,2013.