伍從浪

1 工程概況

靛口隧道是湖南省永藍(lán)高速公路的一座小凈距分離式隧道，隧道開(kāi)挖寬度12.6 m，最大埋深68 m，中夾巖柱凈寬15.5 m～18 m。隧道右線(xiàn)長(zhǎng)645m，左線(xiàn)長(zhǎng)605m，隧道洞身圍巖主要為微風(fēng)化灰?guī)r，巖溶強(qiáng)發(fā)育，圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)。隧道進(jìn)口自然坡度10°～15°，出口自然坡度20°～25°，進(jìn)出口主要由坡積碎石土，強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r組成，土體結(jié)構(gòu)疏松，巖體破碎，穩(wěn)定性差，易坍塌跨落，成洞性差，進(jìn)出口段圍巖為V級(jí)。巖溶為隧道主要不良地質(zhì)。

2 巖溶隧道圍巖分級(jí)

由于影響巖溶隧道圍巖的因素較多，尤其在時(shí)間和空間上表現(xiàn)出的非線(xiàn)性，使得巖溶隧道圍巖分類(lèi)難于統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)圍巖采取定性、定量、定性與定量相結(jié)合的方法將隧道圍巖穩(wěn)定性等級(jí)由好到壞分為Ⅰ～Ⅵ六級(jí)，但巖溶對(duì)圍巖的影響沒(méi)有設(shè)置專(zhuān)門(mén)的條文，石灰?guī)r地區(qū)在確定隧道圍巖分級(jí)時(shí)，如何考慮巖溶作用受主觀認(rèn)識(shí)影響較大。在靛口隧道爆破開(kāi)挖時(shí)，加強(qiáng)了地質(zhì)素描、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及監(jiān)控量測(cè)工作。對(duì)巖溶的形態(tài)、發(fā)育部位，掌子面溶蝕灰?guī)r的穩(wěn)定狀態(tài)，溶洞充填情況，巖溶水等情況，根據(jù)工程類(lèi)比修正巖溶隧道圍巖等級(jí)后合理確定開(kāi)挖支護(hù)參數(shù)、襯砌參數(shù)及治水措施。

3 巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

在施工過(guò)程中，采用技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的方法，探明掌子面前方一定長(zhǎng)度內(nèi)的地質(zhì)狀況，核對(duì)原地勘結(jié)果，使設(shè)計(jì)和施工能按照實(shí)際地質(zhì)狀況的變化而改變，保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)和施工措施適合實(shí)際圍巖的地質(zhì)狀況，完成動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和施工過(guò)程，保證工程結(jié)構(gòu)和施工安全。

探測(cè)斷面設(shè)置和要求:

1 )在設(shè)計(jì)Ⅴ級(jí)深埋段和Ⅳ級(jí)圍巖區(qū)段，采用探地雷達(dá)(GPR)每20 m～30 m一個(gè)探測(cè)斷面。Ⅴ級(jí)淺埋、偏壓、加強(qiáng)段不探測(cè);Ⅴ級(jí)深埋段、Ⅳ級(jí)加強(qiáng)、淺埋、偏壓段:20 m/次;Ⅳ級(jí)深埋段: 30 m/次。2)在設(shè)計(jì)Ⅲ級(jí)，Ⅱ級(jí)圍巖區(qū)段，采用TSP202/203地震波法長(zhǎng)距探測(cè)，每150 m～200 m一個(gè)探測(cè)斷面，并在此探測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，在認(rèn)為有必要部位加測(cè)短距探測(cè)斷面。3)對(duì)巖溶段、斷層破碎帶等不良地質(zhì)，進(jìn)行認(rèn)真、細(xì)致的探測(cè)、研判和提出報(bào)告，提出施工鉆爆要求和安全警告;對(duì)可能發(fā)生突水，流泥和塌方的高風(fēng)險(xiǎn)地段，提出需要再進(jìn)行超前地質(zhì)鉆探探查范圍的建議，以準(zhǔn)確探明災(zāi)害性地質(zhì)條件的范圍、性質(zhì)和危害程度，便于采取相應(yīng)對(duì)策，防止突發(fā)事故發(fā)生。

4 巖溶隧道施工監(jiān)控量測(cè)

監(jiān)控?cái)嗝娴脑O(shè)置:

1 )拱頂下沉與周邊收斂量測(cè)。

a.Ⅴ級(jí)，Ⅳ級(jí)淺埋、偏壓、巖溶、斷裂帶斷面(見(jiàn)圖1)。拱頂下沉:三測(cè)點(diǎn);周邊收斂:二測(cè)線(xiàn);斷面縱向距離:10 m。b.各級(jí)圍巖深埋段斷面(見(jiàn)圖2)。拱頂下沉:一測(cè)點(diǎn);周邊收斂:Ⅴ級(jí)，Ⅳ級(jí):二測(cè)線(xiàn);Ⅲ級(jí):一測(cè)線(xiàn)(上測(cè)線(xiàn));斷面縱向距離:Ⅴ級(jí)20 m，Ⅳ級(jí)30 m，Ⅲ級(jí)50 m，Ⅱ級(jí)不設(shè)。

2 )洞口淺埋段地表沉降觀測(cè)(見(jiàn)圖3)。

根據(jù)各洞口地形、地貌及淺埋偏壓段長(zhǎng)度，設(shè)置1個(gè)～3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。第一斷面設(shè)于仰坡開(kāi)挖頂外1 m～2 m，與隧道縱軸線(xiàn)垂直。斷面間距5 m～20 m，小凈距隧道左右線(xiàn)監(jiān)測(cè)斷面貫通布置。

測(cè)點(diǎn)布置:從隧道中心向兩側(cè)布置，間距5 m，斷面設(shè)置寬度為隧道最大開(kāi)挖寬度兩側(cè)45°線(xiàn)范圍。

地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察，在各隧道全長(zhǎng)度范圍開(kāi)挖和初支后，對(duì)巖性、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，出水情況等觀察并與設(shè)計(jì)地勘資料對(duì)比其異同;對(duì)初期支護(hù)總體情況及裂縫的觀察，結(jié)合各型斷面監(jiān)測(cè)分析成果，提交監(jiān)控量測(cè)成果報(bào)告，提出圍巖級(jí)別變化建議，施工注意事項(xiàng)，初期支護(hù)安全評(píng)價(jià)，設(shè)計(jì)初期支護(hù)參數(shù)修正建議等。

5 巖溶隧道動(dòng)態(tài)變更設(shè)計(jì)

為了快速、經(jīng)濟(jì)、安全的施工靛口巖溶隧道，永藍(lán)高速成立了以聯(lián)合指揮部為首，業(yè)主總工辦、工程部，設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)代表，高級(jí)駐地辦、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，項(xiàng)目部、施工隊(duì)，獨(dú)立的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)等單位隧道工程技術(shù)人員組成巖溶隧道動(dòng)態(tài)變更的參會(huì)方。根據(jù)巖溶地質(zhì)的異常情況，及時(shí)現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)變更會(huì)，共同研究處理巖溶地質(zhì)異常而采取的變更設(shè)計(jì)方案，以現(xiàn)場(chǎng)會(huì)議紀(jì)要的形式，確保了及時(shí)、科學(xué)、安全的施工。靛口巖溶小凈距隧道變更處理主要有進(jìn)出洞口的開(kāi)挖進(jìn)洞方案，洞身巖溶的處理，冒頂?shù)奶幚淼取?/p>

6 巖溶隧道巖溶處治

6.1 突水突泥的處理

由于靛口隧道埋深淺，地表無(wú)匯水集中的溪流，僅在隧道進(jìn)出口路基下約6 m出露地下溶洞水。實(shí)際施工主要考慮地表水通過(guò)巖溶通道、裂隙滲流到隧洞內(nèi)造成的突水突泥問(wèn)題。采取的處理措施主要為排、堵、截相結(jié)合。在隧道內(nèi)溶洞通道過(guò)水的情況下盡量維持溶洞過(guò)水通道，采取以排為主，水量小時(shí)考慮加密防水板后盲管排水，水量大時(shí)考慮設(shè)置排水管排水;對(duì)巖溶裂隙滲水的情況，采取壓漿堵水為主、以截為輔。有突水突泥的隱患時(shí)采取超前壓漿固結(jié)溶洞充填物、加強(qiáng)開(kāi)挖支護(hù)參數(shù)，并采取以上治水措施處理。

6.2 溶洞充填物陷落冒頂、底板塌陷的處理

靛口隧道在進(jìn)出口淺埋地段，共發(fā)生過(guò)3次冒頂。特別是出口右洞，冒頂深度達(dá)40 m，起因是后行洞上臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)，對(duì)中夾巖拱腳部位所揭露的小溶洞未引起重視，開(kāi)挖未處理通過(guò)約10 m后發(fā)生冒頂，掌子面初支鋼拱架墻腳部位變形約1 m。采取的處治措施為:立即設(shè)置型鋼架加固初期支護(hù)，約束初支變形;在該段范圍內(nèi)增加地質(zhì)鉆探，鉆孔為中夾巖部位橫向孔、下臺(tái)階垂直孔，上臺(tái)階拱腳部位斜孔，以探明溶洞分布情況及坍塌情況。根據(jù)鉆探情況巖溶主要在中夾巖發(fā)育，采取沿隧道軸向?qū)χ袏A巖柱正面打入長(zhǎng)5 m，直徑50 mm，壁厚5 mm的小導(dǎo)管，小導(dǎo)管上設(shè)置梅花形注漿孔，注漿加固中夾巖。小導(dǎo)管設(shè)置間距1 m×1 m，拱腳以下部位設(shè)置。注漿采取水泥漿，注漿初壓0.5 MPa，終壓1.5 MPa。注漿結(jié)束后，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)確定中夾巖穩(wěn)定后方可開(kāi)始初支侵限換拱處理。另外兩次冒頂在隧道開(kāi)挖后，在進(jìn)口段淺埋地段，隧道開(kāi)挖安全通過(guò)后發(fā)生，但對(duì)隧道無(wú)影響。分析是爆破震動(dòng)導(dǎo)致不穩(wěn)定的隧道頂部空溶洞頂板塌陷。對(duì)冒頂?shù)牡乇砭扇』靥詈粚?shí)，并作防水滲流處理。

為防止隧道巖壁或拱部坍塌，在清除松動(dòng)巖石困難的情況下，采用注漿小導(dǎo)管或注漿錨管加固巖體。此時(shí)隧道襯砌還考慮了抗沖擊措施或設(shè)置護(hù)拱，其頂部設(shè)置回填體，回填體以上的溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土封閉處理。對(duì)隧底有充填的小溶洞采取壓漿加固處理;當(dāng)隧底溶洞由碎、塊石及淤泥土充填，充填物的松散密實(shí)程度不一時(shí)，考慮清除后回填片石混凝土處理;也可考慮隧底采用鋼筋混凝土底板，底板下清除松散體，回填碎石，并在底板下加設(shè)鋼筋混凝土樁進(jìn)行支頂。

6.3 強(qiáng)風(fēng)化土層與溶蝕灰?guī)r的“二元化”造成土層錯(cuò)動(dòng)滑塌的處理

靛口隧道進(jìn)出口都存在著一段強(qiáng)風(fēng)化土層與溶蝕灰?guī)r的“二元化”地質(zhì)結(jié)構(gòu)，土層在雨季擾動(dòng)后在土石分界部位錯(cuò)動(dòng)，給隧道施工增加了難題。該隧道進(jìn)出口原設(shè)計(jì)均采用32 m長(zhǎng)φ89 mm超前大管棚支護(hù)。隧道開(kāi)挖施工采取出口到進(jìn)口的施工順序，出口雙洞按照設(shè)計(jì)開(kāi)挖防護(hù)邊仰坡后施工大管棚，右洞按照設(shè)計(jì)采取“CRD”工法分四部開(kāi)挖，開(kāi)挖進(jìn)尺約15 m后，發(fā)現(xiàn)仰坡頂開(kāi)裂。通過(guò)監(jiān)控量測(cè)發(fā)現(xiàn)大管棚護(hù)拱有邊坡方向、仰坡方向的位移，位移超設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。召開(kāi)變更會(huì)議后立即采取土袋堆碼支擋掌子面及開(kāi)挖段，約束坡面變形;洞口段接長(zhǎng)初支明洞6 m，采取Ⅰ20a工字鋼拱架作骨架，間距0.75 m，再掛鋼筋網(wǎng)片并焊接骨架Φ20連接筋，間距1 m，掛底模噴C25混凝土，再回填固邊、仰坡坡腳;對(duì)隧道頂及左洞右側(cè)邊坡土層采取垂直坡面打入5 m長(zhǎng)，直徑50 mm，壁厚5 mm的小導(dǎo)管，間距1.5 m×1.5 m，小導(dǎo)管上設(shè)置梅花形注漿孔，注漿加固并封閉地表水處理。隧道另三個(gè)洞口由于邊仰坡土層薄，對(duì)隧道影響小，進(jìn)口雙洞將大管棚取消改為超前注漿小導(dǎo)管順利貫通隧道。

7 結(jié)語(yǔ)

巖溶隧道施工可采用“巖溶成因是基礎(chǔ)，巖溶預(yù)報(bào)是關(guān)鍵，巖溶處治是重點(diǎn)，監(jiān)控量測(cè)保安全，反饋施工降成本”的原則，及時(shí)動(dòng)態(tài)變更設(shè)計(jì)，快速處理，尊重“管超前，嚴(yán)注漿，短開(kāi)挖，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，早封閉”的開(kāi)挖支護(hù)原則，是可以確?？焖佟⒖茖W(xué)、經(jīng)濟(jì)、安全的完成隧道施工。

［1］ JTG D70-2004，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 胡啟軍.巖溶隧道施工關(guān)鍵技術(shù)及其工程應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35(27)：301-302.