復(fù)雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術(shù)

范志新

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

復(fù)雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術(shù)

范志新

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽 550001）

結(jié)合某鐵路溶洞隧道的實(shí)際情況，針對溶洞為隧道施工帶來的不利影響，提出了符合工程實(shí)際與要求的綜合處理方案，并對處理技術(shù)進(jìn)行了深入分析。旨在為隧道工程順利進(jìn)行提供可靠的技術(shù)支持。

復(fù)雜巖溶隧道；充填型溶洞；綜合處理技術(shù)

1　工程概況

某鐵路溶洞隧道位于市區(qū)和縣城之間，是整個鐵路沿線的重點(diǎn)工程之一，具有很大的施工難度。隧道長度為6 827 m，隧道中DK40+550（進(jìn)口）～DK41+255段是四線雙跨連拱式車站隧道，DK41+ 255～+DK41+437段是大跨雙線式寺車站隧道，DK41+437～+DK41+803段是燕尾隧道，其他區(qū)域均為單線隧道，右側(cè)設(shè)有長度為6854m的貫通平導(dǎo)。通過地質(zhì)勘察與超前預(yù)報得知，此隧道地質(zhì)情況較為復(fù)雜，巖溶較為發(fā)育，溶洞、暗河等典型巖溶現(xiàn)場較多。隧道沿線橫穿區(qū)域斷裂，需要穿過三個暗河，并伴有五條斷層，預(yù)計隧道涌水量最大可以達(dá)到427 314 m3／d，平均涌水量為167 354 m3／d。

2　巖溶形態(tài)

該隧道工程開挖施工到DK41+08段時，揭示出一個規(guī)模較大的充填型溶洞，此溶洞和隧道線路的軸線直接相交。溶膠主要呈現(xiàn)出楔形，下層寬度較上層大，長度為25 m，寬度為24 m，高度為30 m，溶洞頂部存在溶蝕裂隙，下層結(jié)構(gòu)一直延續(xù)到隧道底部，溶洞腔內(nèi)堆積了大量的碎石等堆積物，堆積物的表面較為濕潤，存在明顯的水流痕跡。通過地質(zhì)鉆探得知，溶腔位于隧道的深底部，深度可以達(dá)到10 m。

豎向與水平巖溶是水分補(bǔ)充的主要渠道，隧道位于水平巖溶的上端，溶洞中的溶腔下延與豎直溶隙直接相連，大多是過水通道，干旱季節(jié)雨水偏少，氣候干燥，而當(dāng)?shù)竭_(dá)雨季時，通道的過水量將明顯增加。

3　綜合處理方案

3.1處理原則

（1）該隧道屬于地四線連拱式大跨車站隧道，隧道的基本結(jié)構(gòu)與受力情況均較為復(fù)雜，尤其是隧道中的中隔墻，這是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以處理方法應(yīng)充分考慮隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性，進(jìn)而保證隧道結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全性。

（2）該隧道溶洞是一由多條巖溶管道構(gòu)成的排泄通道，為降低水對隧道造成的實(shí)際影響，確保地下水得到良好的排泄，應(yīng)適時采用防水、排水、截留以及堵漏等相結(jié)合的方式進(jìn)行處理，并將排水作為主要方法。

（3）技術(shù)應(yīng)切實(shí)可行，施工操作需簡單快捷，施工成本要科學(xué)合理。

3.2樁基托梁處理方案

由于該隧道溶洞縱向長度超過25 m，隧道底部的最大深度也超過了10 m，通過方案比選后，決定針對中隔墻運(yùn)用樁基托梁處理法。在此階段中，所用樁基選取規(guī)格為2.0×1.5 m的人工開孔灌注樁，相鄰兩個樁基需保持3.5 m間距，一共設(shè)置6個樁基。通過對施工現(xiàn)場的鉆探分析得知，樁基系統(tǒng)中的四號與五號樁溶洞下層存在三個規(guī)模較小的溶腔，因此樁基嵌入圍巖的實(shí)際深度通常大于寺1.5 m，樁基主要由強(qiáng)度等級為C25的鋼筋混凝土構(gòu)成。另外，托梁斷面的規(guī)格是2.0×1.5 m，托梁兩則作用在基巖上的有效長度不低于2 m。托梁主要由強(qiáng)度等級為C30的鋼筋混凝土構(gòu)成。

3.3鋼管樁注漿加固

隧道通常需作用在經(jīng)過加固處理的復(fù)合式地基之上，其底端充填溶腔應(yīng)使用壁厚度為4.5 mm的Ф76鋼管群樁，并對其進(jìn)行注漿加固處理，按照1.0×1.0 m的間距進(jìn)行布置，整體呈梅花狀，鋼管嵌入基巖的實(shí)際深度不得低于1.0 m。注漿所用漿液選用水泥砂漿，配比為1∶1，壓力保持在1.5～2.0 MPa范圍內(nèi)。運(yùn)用這種方法進(jìn)行加護(hù)，不僅具有基礎(chǔ)穩(wěn)定，沉降量較小等優(yōu)點(diǎn)，還可有效提升系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

3.4襯砌結(jié)構(gòu)

初始設(shè)計方案選用曲墻式襯砌，由強(qiáng)度等級為C30的鋼筋混凝土構(gòu)成，其厚度為40 cm，鋪底選用強(qiáng)度等級為C25的混凝土，厚度同樣為40 cm，中隔墻由強(qiáng)度等級為C30的鋼筋混凝土構(gòu)成，厚度為25 cm。由于溶洞的存在對隧道造成了較為嚴(yán)重的影響，需要對初始設(shè)計方案進(jìn)行必要的調(diào)整：首先，襯砌結(jié)構(gòu)不變，但厚度增加至65 cm；其次，底板選用強(qiáng)度等級為C30的鋼筋混凝土，厚度為80 cm，鋪底方案不變，襯砌與底板及時進(jìn)行封閉；最后，中隔墻組成、結(jié)構(gòu)與尺寸保持不變。除此之外，襯砌結(jié)構(gòu)需要在溶洞處設(shè)置一個一定長度的沉降縫，同時最好防排水。隧道外側(cè)的空腔中，應(yīng)該先進(jìn)行回填，回填材料選用強(qiáng)度等級為C20的混凝土，回填深度不得低于1.5 m，混凝土材料回填完畢后，再鋪上一層厚度同樣為1.5 m的廢棄輪胎，非空腔區(qū)域采取噴射鋼纖維混凝土的方法進(jìn)行支護(hù)。

3.5防排水設(shè)計

通過對隧道水文地質(zhì)資料的深入了解，為滿足防排水需求，需順延溶洞右側(cè)洞壁設(shè)置透水管，按4.0 m間距進(jìn)行布置，將拱頂上層的地下水全部引入到排水管中。縱向排水管是在溶洞右側(cè)邊墻高3 m處布置的透水管，管型一致，并在其外包裹PVC管，進(jìn)而將溶腔中的積水由二號通道引出平導(dǎo)。

整個隧道的拱墻均使用EVA防水板，在二次襯砌的后方設(shè)置透水盲溝，相鄰兩個盲溝間的間距應(yīng)保持在8～12 m范圍內(nèi)。此外，在溶洞兩側(cè)的側(cè)溝泄水孔位置上等高設(shè)置透水盲溝，同時和環(huán)向盲溝保持相連。

該隧道防水系統(tǒng)較為可靠，不僅提高了隧道的防滲透性，還能有效保證地下水排泄效果，不會對襯砌結(jié)構(gòu)造成不良影響。

4　左線臨時施工方案

由于本隧道工程的工期較為緊張，在對導(dǎo)洞進(jìn)行開挖的過程中，需同時進(jìn)行左線施工。因此，針對溶搶中存在的不穩(wěn)定基巖，應(yīng)選用砂漿錨桿或局部網(wǎng)噴的方式進(jìn)行加固，清理腔中堆積的雜物，中導(dǎo)洞的前后分別按照5 m間距設(shè)置臨時支護(hù)，主要為格柵鋼架，相鄰兩個格柵間的間距為0.5 m，鋼架兩側(cè)均處于溶洞充填物之上。為確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，需在其兩側(cè)布置長度為5 m，直徑為52 mm的導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固。為避免拱頂出現(xiàn)落石，需要在不穩(wěn)定的位置預(yù)先進(jìn)行錨噴，并鋪裝一層廢舊輪胎，以起到良好的緩沖作用。溶腔在通過臨時處理之后，方可繼續(xù)中導(dǎo)洞施工。此時應(yīng)注意，需要在導(dǎo)洞的周邊預(yù)留規(guī)格為1.0×1.0 m的單元觀察窗，創(chuàng)建觀測點(diǎn)位。由于隧道溶洞中的中隔墻未進(jìn)行施工，所以左洞不能開展施工，因此需要在邊墻的左側(cè)開挖出一條導(dǎo)坑臨時進(jìn)入溶洞，然后再進(jìn)行開挖，其中，左洞應(yīng)及時開通，作為主要施工通道。

5　結(jié)束語

通過規(guī)范的綜合處理，該溶洞隧道得到了良好的改善，借助防水、排水、截留以及堵漏等相結(jié)合的方式，隧道原有水文地質(zhì)情況得到了很好的保持，不僅有效的保證了隧道施工的安全性與可靠性，還為隧道事業(yè)的發(fā)揮提供了可靠的技術(shù)支持。

［1］ 張勇.復(fù)雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術(shù)［J］.鐵道建筑技術(shù)，2007，（5）：30-32.

［2］ 羅瓊.巖溶隧道施工技術(shù)［J］.鐵道工程學(xué)報，2005，（3）：65-71.

U457.3

C

1008-3383（2016）10-0145-01

2015-12-02

范志新（1980-），男，河北張家口人，工程師。