隧道隐伏岩溶处理施工技术

2019-01-09佘志亮

石家庄铁路职业技术学院学报 2018年4期

佘志亮

(中铁十八局集团第四工程有限公司天津 300222)

1 成贵铁路工程概况

成贵铁路14标中铁十八局集团第四工程有限公司管段位于贵州省黔西县，正线公里17.56 km。其中：桥梁工程21座共计9 129.761延长米；隧道9座共计3633延长米；涵洞10座182.23横延米；路基总长度为4.64 km,土石方共计115 m3，地处喀斯特地貌，岩溶较发育。

2 隐伏岩溶主要处理原则

对于岩溶发育地段，通过辅助坑道设置，尽量实现顺坡施工。结合施工要求及运营期间排水，优先选用横洞或平道，以降低施工风险。施工中应加强可溶岩地段的超前地质预报，探明岩溶发育程度，岩溶形态，岩溶水量、水压等情况，根据结果，合理确定支护措施。考虑到岩溶水的无规律性、突发性及排水系统可能淤堵失效后引起地下水位抬高，为保证衬砌结构及运营安全，富水岩溶段及有环境要求需以堵为主的地段实施超前注浆措施，必要时采用钢筋砼加强衬砌。

对于隧道施工中揭示的溶洞、岩溶管道等，应视其性质、与隧道的关系，确定综合处理方案，建立完善可靠的排水系统，确定合理的衬砌结构，空溶洞不得随意回填，同时为保证施工安全及施工中超前探测条件，加强安全防护措施。

3 岩溶处理的安全防范措施

岩溶处理过程中存在极大的安全隐患，为保证施工安全，要防患于未然，将施工风险降到最低，首先，加强超前预报工作，确保预报的专业化、针对性，并按照现场实际情况调整超前预报手段；采取合理可靠的措施。其次，为岩溶处理提供安全空间，对判识有突水风险的风险源，视情况采取排水措施。对判识受断层影响或溶蚀破碎，自稳性差的地段超前预加固，防止充填物坍塌，吐泥。要及时采取临时封闭措施，加强初期支护。

4 一般岩溶处理方式

4.1 停止发育的干溶洞处理方式

当溶洞发育为隧道拱部，发育比较小时，一般处理原则为：按照设计施做初期支护，初支背后预留泵送气孔和排气孔，泵送混凝土回填密实。发育比较大时，一般处理原则为：对溶腔范围进行防护，确保施工安全；施做拱部砼护拱，内设钢架及锁脚锚杆固定；通过预留泵送孔泵送砼至护拱以上1 m左右，作为包含层，同时预留排气孔；通过预留吹沙孔吹沙至砼保护层以上2 m，作为缓冲层。

溶洞发育为隧道边墙，向下呈长方体发育，洞内无填充物，洞闭基岩基本稳定洞内无过水痕迹。一般处理原则为：

（1）对溶洞洞壁喷射C25混凝土封闭，厚8 cm。

（2）在确保安全后于开挖轮廓线外2.0 m范围使用C25混凝土填筑，形成混凝土保护墙，并预留Ф22钢筋与岩壁连接。保护墙分俩阶段施工，首先先做下半部分护墙，护墙顶部厚度2.0 m，外侧坡度为1:0.3，护墙外侧使用弃碴回填。下部回填完毕后施做上半部分护墙，于护墙预留吹沙管，吹沙管采用Ф100PVC管，伸入护墙顶以上2 m。于上部护墙底预留排气管，排气管采用Ф100PVC管，兼做排水管，四周打孔，外裹无纺布，排气管伸入至溶洞顶部，在初支内侧顺接到侧沟。保护墙完成后利用拱部吹砂至护墙顶以上2.0 m。

溶洞发育为隧道底部，发育比较小时，一般处理原则为回填砼密实。发育比较大时一般处理原则为：溶腔底至隧底以下2 m范围回填石碴，并压浆充填；隧底以下2 m范围采用砼回填密实。

4.2 有过水痕迹的空溶洞、半填充溶洞处理方式

该中溶洞处理方式一般与干溶洞处理方式相同，半填充溶洞需清除充填体，且处理过程中需考虑必要的排水性，位于拱部及边墙情况，利用预留排气管作为排水管，沿隧道初支内侧通过环向盲管顺排至侧沟。为保证吹砂管的刚度和排水性，排气管采用四周打孔的PVC管，外裹无纺布；位于仰拱范围的对充填物清理，于隧底预留排水盲沟，顺接溶洞上下游，排水盲沟可采用预制的涵管或混凝土槽，内充填碎石、软石；当溶洞位于边墙和仰拱范围时，可同时考虑底部和边墙的排水系统。

溶洞位于龙家大坡隧道隧底 DK428+676～DK428+710间，斜向发育，与线路斜交呈约 60°至65°交角，向线路两侧延伸。溶洞沿线路方向发育长约34 m，高12 m，洞内大部份为空溶洞，洞顶及洞底钟乳石发育，洞底有薄层充填物，局部为半充填，充填物为硬塑状黏土，洞内有过水痕迹,水流方向由隧道线路右侧流向左侧，水量较小。钻孔揭示，溶洞底以下5 m深度内溶蚀破碎较严重，局部发育串珠状空溶洞及半充填溶洞。从前期地表勘察显示，该段地形右侧高左侧低，在位于隧道进口左侧沟槽发育多处落水洞，且在DK428+650左右发育弯田坎断层，断层倾向大里程端；从本次隧道揭示该溶洞情况分析，其溶洞走向与该断层走向一直，且位于断层带附近，实测该溶洞底面标高高于地表线路左侧落水洞标高，该溶洞为地下水垂直渗流带通道，应考虑雨季地表水下渗溶洞过水排泄问题，因此建议隧道洞碴不堵塞过水通道或设计过水通道，防止雨季地下水位涌高造成隧底水压增大破坏隧道结构。

为确龙家大坡隧道隧底DK428+675～DK428+710段溶洞影响范围施工及结构安全，需采取可靠措施，具体要求如下：

清整及回填施工场地至轨面以下 3.80 m，作为施工平台及各钻孔桩桩顶标高。DK428+675～DK428+710段范围隧底施作1 m直径的钻孔桩工程，桩长6～22 m，平面间距4 m×3.5 m（纵向×横向），具体布置如图1。

图1 钻孔桩具体布置图

为确保施工安全，埋管前对DK428+684～+688上台阶钢架采用φ42锁脚锚管加固，锚管长5 m，每榀增设两组，每组2根。为确保安全，在施工前应对溶洞壁采用锚网喷防护，采用φ6的钢筋网片，间距25 cm×25 cm，厚8 cm。在隧道DK628+685设置一检查通道，并设置踏步，便于运营期间对过水通道的检查、清理。经各检查，确保安全的情况下，预埋直径1.5m的钢筋砼管，并在转角处设置转向井，转向井尺寸为2.5 m（高）×2.1 m（长）×2.1 m（宽）。转向井盖板厚20 cm。并在进水口设置沉淀池。由于不是逐孔钻了，施工中桩基工程挖至设计标高后通知设计地质专业进行验孔。

隧底筏板基础开挖面采用锚网喷临时防护，采用φ22砂浆锚杆，间距1 m×1 m，交错布置，每根长3 m，挂设φ8钢筋网片，网格间距20 cm×20 cm，喷射C20砼，厚8 cm。

桩孔口设置钢护筒2 m长（每根桩一个），钻孔方式优先考虑冲击钻。

考虑到现场处理范围较大，施工单位可根据施工组织及场地布置分段施工，分段施工需设置沉降缝。

钻孔桩、筏板基础设计见附件，该段衬砌、筏板基础及钻孔桩采用C35钢筋砼（T2）。

4.3 无明显过水痕迹的充填式溶洞处理方式

当溶洞发育为隧道拱部时，一般处理原则为：施作钎探工作，以6 m长度为限；若能探明溶洞发育边界，清理后处理方式参照干溶洞处理方式；若溶腔发育很大不能探明发育边界，首先施做89大管棚超前支护，大管棚长度根据现场实际情况确定，溶洞充填段采用42注浆锚管代替系统锚杆，钢架支护加强，衬砌形式加强。

溶洞发育为隧道边墙，一般处理原则为：施作钎探工作，以6 m长度为限；若能探明溶洞发育边界，清理后处理方式参照干溶洞处理方式；若溶腔发育很大不能探明发育边界，加强上台阶钢架锁脚，采用60钢花管，长度6 m，具体根数根据现场实际情况确定，溶洞充填段采用42注浆锚管代替系统锚杆，钢架支护加强，衬砌形式加强。

溶洞发育为隧道底部，一般处理原则为施作钎探工作；若能探明溶洞发育边界，清理后回填砼密实；若溶腔发育很大但能探明发育边界，整体旋喷平台后对隧底充填物进行旋喷桩加固，若无法探明发育边界，旋喷桩控制在一定的加固深度。对有明显过水痕迹的充填式溶洞处理方式与无过水痕迹的充填式溶洞处理方式相同，单该段环向盲管要适当加密。