蒙华铁路岩溶隧道设计与施工管理

张志明ZHANG Zhi-ming

（川藏铁路四川有限公司，成都610081）

0 引言

蒙西至华中地区铁路煤运通道工程（以下简称为“蒙华铁路”）是中国“十二五”规划纲要中的重大交通基础设施。蒙华铁路隧道穿越砂层、黄土、砂泥岩、板岩、花岗岩、灰岩等多种地层以及富水断层、岩溶、瓦斯、湿陷性黄土、高地应力水平岩层等不良地质，施工难度大、风险高，控制性工程多。蒙华公司在总结多年来铁路隧道修建经验和借鉴国内外先进技术的基础上，遵循隧道工程建设内在规律，结合蒙华铁路重载技术要求和建设管理机制，通过理论创新、管理创新、技术创新机制，推动隧道设计、施工管理和技术进步，有效解决了隧道建设中一些突出的技术问题。工程安全、质量、工期、投资得到合理有效控制。本文主要介绍蒙华铁路岩溶隧道设计与施工管理经验[1]，以期促进隧道技术进步。

1 工程概况

蒙华铁路湘赣指挥部管段岩溶隧道共计14 座，总长21.84km，主要分布于宜春至新余地区。隧道地质以灰岩为主，岩溶发育，主要形态有岩溶洼地、溶沟、溶槽、溶洞。施工过程中开挖揭示溶洞多达57 个，溶洞主要位于隧道拱顶、拱腰、边墙、隧底，溶洞类型主要为洞穴型溶腔、管道型溶腔、大型富水充填型溶腔、大型干溶洞等，个别隧道岩溶水极其发育。蒙华铁路湘赣段岩溶统计见表1。

表1 蒙华铁路湘赣段岩溶统计表

2 岩溶隧道处理原则

隧道结构简单、小型岩溶洞穴的处理，根据现场踏勘情况，在四方会议纪要中明确处理措施；岩溶管道、大型溶洞等地质复杂地段应由设计单位牵头组织补充勘探[2]，施工单位协助完成，查明岩溶发育情况后，设计单位研究处理方案，召开专家评审会，根据专家意见完善方案，其处理措施在四方会议纪要中明确，并要求设计单位出变更设计图。

3 岩溶隧道设计与施工管理创新要点

3.1 健全施工管理体系、完善现场管理制度

指挥部编制下发了《蒙西华中铁路湘赣指挥部超前地质预报管理细则》、《蒙西华中铁路岳阳至吉安段岩溶隧道隧底岩溶探测实施方案》及《蒙华公司湘赣指挥部岩溶处理管理办法（试行）》，成立了以指挥长为组长的岩溶处理管理领导小组，建立了会勘确认制度、监理旁站制度、抽检制度、专家咨询制度。

3.2 建立健全组织机构，加强现场施工管控

指挥部成立了以指挥长为组长，总工程师、分管质量安全的副指挥长为副组长，工程技术部、质量安全部、设计单位负责人、监理单位负责人、施工单位负责人为组员的岩溶处理管理领导小组。施工单位成立了岩溶施工领导小组，监理单位成立了岩溶施工监管领导小组，设计单位成立了岩溶施工配合领导小组，组织机构和人员名单报指挥部工程部核备。

3.3 做实超前地质预报、监控量测，真正指导现场施工[3-4]

湘赣指挥部编制并下发了《蒙西华中铁路湘赣指挥部超前地质预报管理细则》，明确了指挥部负责地质预报实施细则的审批，并对地质预报工作的实施情况进行监督和检查。

3.4 发挥参建人员智慧、全面深入方案研究

根据超前地质预报揭示的岩溶，首先施工单位提出建议处理方案[5]，然后指挥部组织四方现场踏勘，设计单位进一步勘察及研究处理方案，根据岩溶分类及复杂程度，分别通过四方会勘、专家评审会等形式分级进行方案确定，群策群力，充分发挥参建人员集体智慧，必要时借助专家的力量。

3.5 加强方案交底培训、现场严格执行方案

施工前，编制岩溶处理专项施工方案，履行相关审批程序，组织施工人员进行交底、培训，现场严格按批准的方案及交底实施，监理单位过程进行旁站监控。

3.6 施工过程动态管理、异常情况及时反馈

充分利用信息化手段，采集必要的施工基础数据，实现过程跟踪管理、动态控制，地质条件发生重大变化时，及时将情况反馈指挥部，重新组织评估和方案研究。

3.7 加强施工效果验证、保证工程施工质量

岩溶处理完成后，由监理单位组织采集钻探或物探验证资料，开展效果评价，对注浆量大且地质复杂段落的注浆效果，及时组织召开注浆效果评审会。

3.8 加强施工风险防范、确保现场施工安全

及时开展岩溶隧道风险评估，制定风险防范措施，及时实施风险防控，建立风险预警机制，从方案决策、管理制度、风险识别、技术应对、风险规避5 个方面进行管理。

4 典型案例

4.1 洞穴型溶腔案例

①无充填或半充填型。

程家坊二号隧道出口开挖至DK1761+311 时，发现拱顶出现一处半填充型溶腔，溶洞大小为7m（环向长）×5m（纵向长）×9m（深度），呈倒漏斗型[6]。

施工中采取的主要措施：将Ⅲb 型复合式衬砌变更为Vc 型复合式衬砌，采用全环H180 格栅钢架，拱部增设5m长φ42 超前小导管。

②充填型洞穴。

程家坊一号隧道施工到DK1760+613 时，拱顶及边墙出现一处填充型溶腔，充填物为粉质黏土夹碎石，无水。经探测，溶洞大小为环向长8m×纵向长1m×深度3m。

施工中采取的主要措施：加强变更为Vc 型复合式衬砌，拱部预留混凝土泵送管及Φ50 排水管，待初期支护稳定后对背后进行C20 混凝土及水泥浆保护层回填。DK1761+613 隧道溶洞照片及处治方案见图1。

图1 DK1761+613 隧道溶洞处治方案

4.2 管道型溶腔实例

北山一号进口开挖至DK1761+940 时，发现一处直径约2m 的不规则溶腔，通过探测，溶腔高度为拱顶以上约10m，隧底以下约2m；同时掌子面正前方小型溶槽发育，呈管道状[7]。

施工中采取的主要措施：衬砌类型增强变更为Vc 复合式衬砌，拱部超前支护变更为Φ89 洞身长管棚；拱顶初期支护背后灌注1～2m 厚C20 混凝土护拱，设置径向锚杆，锚杆长4m，间距1.5m×1.5m，梅花形布置；预留φ50 注浆管及排水管，待混凝土达到强度后回填1m 厚水泥浆保护层。在护拱背后设置2 根直径φ400mm 打孔波纹管，隧底波纹管采用土工布包裹，四周用砂夹碎石回填，其余部份采用C20 混凝土回填。DK1761+940 隧道溶洞处治方案图2。

图2 DK1761+940 隧道溶洞处治方案

4.3 大型干溶腔实例

北山二号隧道进口开挖至DK1762+816 时，在上台阶发现一大型溶洞，溶洞高约25m，距地表最小垂直距离约30m。溶洞长60m，宽度约15m，隧道在DK1762+816～+822段横穿溶洞。

施工中采取的主要措施：拱部超前支护变更为φ89洞身长管棚；钢架由H130 格栅钢架变更为H150 格栅钢架；断面扩大30cm。DK1762+816 溶洞处治方案见图3。

图3 DK1762+816 溶洞处治方案

4.4 大型富水充填型溶腔

①掌子面富水溶腔。

彭家岭二号隧道DK1774+440～DK1774+470 段发育充填型溶洞，填充砂砾土，渗水较好，局部为溶洞空腔，岩溶水丰富。

施工中采取的主要措施：洞身采用5m 超前周边注浆加固，超前支护采用Φ89 洞身管棚。衬砌类型采用Vc 型复合式衬砌，施工工法采用台阶法，在每级台阶钢架接头连接处增设一组锁脚锚管，长度5m。

②隧底富水溶腔。

隧道施工以来，北山二号隧道出口、彭家岭二号隧道进口均出现了不同程度的涌水、突水、突泥现象[8]，超前预报揭示隧底出存在多层串柱状溶洞，且富水。

施工中主要采用的主要措施：Ф89 钢管桩注浆加固，孔深须钻至溶洞底板以下1m 以上。

5 结束语

针对蒙华铁路湘赣段岩溶隧道工程，隧道溶腔采用台阶法开挖，对不同类型的溶腔采用混凝土或注浆回填、超前注浆、超前管棚、预留排水管，加强衬砌结构等方法，有效的解决了施工难点，为隧道施工积累了丰富经验。有以下几点体会：

①溶地区的隧道溶洞如果处治不当，会给隧道施工和运营带来各种问题和危害，因此，在岩溶发育地区进行隧道施工时，一定要进行详细的超前地质预报，做到有疑必探、先探后挖、不探不挖。

②施工过程中要做到快决策、快到位、快开挖、快支护、快封闭。

③风险控制要认识到位、责任到位、监控单位、奖罚到位、落实到位，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，及时进行隧道溶洞加固处理，防止突泥和突水的发生。

④岩溶隧道施工一定要提前配置足够的排水设施，尽可能避免涌水淹井，进行注浆封堵施工时，严格按照注浆工艺要求，达到设计要求。

⑤加强岩溶隧道施工中的管理。建设指挥部在重大技术和施工方案的确定方面，以充分调研和听取参建各方、有关专家意见为基础，科学决策，充分发挥建设单位的主导和核心作用。