黃君文

（中鐵十八局集團第三工程有限公司 河北涿州 072750）

1 工程概況

1.1 地形地貌

該隧道位于中低山嶺地區(qū)，高程為350～940 m，相對高差為240～600 m，屬于典型越嶺隧道。地表為溶丘洼地和丘陵地貌，主要為巖溶溶丘、石峰地貌，地形起伏較小，小型溝谷縱橫，山丘呈峰叢狀成排分布， 溝谷內(nèi)溶洞，漏斗發(fā)育，巖石表層溶槽溶痕等溶蝕現(xiàn)象嚴重。

1.2 地層巖性

隧道該段地層巖性主要為三疊系中統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r夾白云巖(T，ls+Om)：灰色、灰白色，礦物成分以方解石、白云石為主，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層-厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅硬，巖體較完整。巖石溶蝕嚴重，溶蝕溝槽發(fā)育。風化層厚1～2 m，四級軟石，σ0=500 kPa；完整巖石，①級次堅石，σ0= 1000 kPa。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

隧道該段位于二戶溪背斜東南側(cè)。隧址區(qū)域巖層大致走向為N-S方向，該處地層為整合接觸，巖層產(chǎn)狀變化較小，局部存在扭曲、揉皺現(xiàn)象。

1.4 水文地質(zhì)特征

（1）地表水

隧道該段地表水主要補給來源為季節(jié)性降水山坡地表匯水以及高出基巖裂陳水及巖溶水的出露。

（2）地下水

隧道該段地下水主要為碳酸鹽巖巖溶裂隙溶洞水，賦存于三疊系下統(tǒng)大冶群灰?guī)r溶裂隙及溶洞中，主要受大氣降水補給。

1.5 巖溶

隧道該段地表為巖溶洼地與溶丘相間分布的地貌，巖溶發(fā)育強烈。山坡巖石表層溶槽、溶痕等溶蝕現(xiàn)象嚴重。出口緊鄰沖積型河谷區(qū)域，受外部侵蝕基準面較低，巖溶裂隙水發(fā)育呈水平形態(tài)，形成網(wǎng)狀巖溶系統(tǒng)，但巖溶裂隙水規(guī)模相對較小，溶蝕面受高程控制埋深較淺、垂直滲流帶較短。隧道洞身附近溶洞、溶隙發(fā)育，隧道開挖存在雨季遭遇突水、突泥的可能。

2 溶洞情況

2.1 施工現(xiàn)場情況及溶洞形態(tài)

在掌子面里程DK151+504右邊墻位置揭示出該溶洞，溶洞口橫向?qū)?～10 m，豎向深度約50 m，溶洞向上發(fā)育規(guī)模逐漸變小，在拱項以上2～4 m后尖滅為巖溶裂隙及小型溶洞，主要向隧道基底下部延伸，豎向發(fā)育，水平發(fā)育方向與隧道基本平行，根據(jù)測量資料溶洞與線路縱向影響長度約75 m；溶洞由兩個較大的洞室連通構(gòu)成的，總體呈“人”字形，其中一洞室順巖層產(chǎn)狀的傾向(向大里程)約45°角斜下發(fā)育，橫向?qū)?4～24 m，延伸斜長度約大于75 m；另一洞室約70°(向小里程)豎向發(fā)育，堅向高約為48m，橫向?qū)捈s20 m。另外，掌子面拱部以及溶洞內(nèi)向上發(fā)育多處小型溶腔及巖溶裂隙。

2.2 與隧道關(guān)系

溶洞發(fā)育地段隧道埋深約43 m，溶洞縱向發(fā)育基本與隧道縱向平行且重疊，有測量資料對比，影響長度大于75 m ，且溶洞主體主要位于隧道基底以下，其對隧道整體影響較大。

2.3 溶洞穩(wěn)定性

該溶洞洞壁光滑，無充填，洞內(nèi)巖壁受水流侵蝕明顯，局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶腔周圍巖體局部較破碎，兩洞室相交處有巖層塌落堆積體，圍巖整體穩(wěn)定性較好，但受到爆破震動后可能會產(chǎn)生局部順層坍塌、掉塊的危險。

2.4 水文條件對隧道的影響

該溶腔位于垂直滲流帶內(nèi)，主要通過的是大氣降水入滲所形成的過路水。目前隧道地下水不發(fā)育，洞壁局部有滲水現(xiàn)象，但降水后可能產(chǎn)生暫時性水流，流量與降水量密切相關(guān)。采用大氣降水入滲法預(yù)測隧道涌水量。巖溶段降水入滲法最大涌水量采用五年一遇(P=20%)的計算結(jié)果預(yù)測最大用水量6000 m3/d。

3 處理方案

3.1 總體施工方案

根據(jù)施工揭示情況及斷面量測情況，正洞受溶洞大廳影響范圍為：DK151+532～DK151+477段。

施工方案順序：洞壁排險→拱頂初支外洞壁錨噴防護→仰拱底溶洞回填洞砟及片石混凝土→開挖支護→回填洞頂初支背后空洞→板梁施工→仰拱施工→襯砌施工。

3.2 具體施工措施

（1）為確保溶洞回填時機械、設(shè)備及人員施工安全，對溶洞上部及內(nèi)部巖壁局部存在的危巖落石予以清除，采用挖掘機及人工進行排危，排危結(jié)束后，采用濕噴機械手噴射C25混凝土進行防護，混凝土厚10cm。

（2）DK151+532至大里程段溶洞空腔、DK151+501～DK151+477段板梁底5 m以下溶洞空腔采用洞砟回填，剩余部分采用C20片石混凝土回填；DK151+532～DK151+501段溶洞空腔采用C20片石混凝土回填，回填時預(yù)留板梁位置。拱部溶洞采用C20混凝土回填。

①隧底溶洞回填洞砟之前，先清除溶洞底部黏土填充物。位于DK151+532至大里程段溶洞空腔、DK151+501～DK151+477段板梁底5m以下溶洞空腔采用洞砟回填；人工配合挖掘機、裝載機回填，保證砟體回填密實、平整，砟塊大小適中?；靥顣r預(yù)埋1根φ600市政波紋管深入洞砟底部并與上部溶洞相接，保證波紋管穩(wěn)定、不位移、不破損?；靥畹亩错膰澜^設(shè)計位置。

圖1 平面示意圖

圖2 側(cè)面示意圖

②DK151+532～DK151+501段溶洞空腔全部及DK151+501～DK151+477段板梁底5m范圍內(nèi)溶洞采用C20片石混凝土回填，混凝土采用泵送方式，將輸送管接入溶洞，保證管口距離溶洞底高差不大于2m。人工配合挖掘機拋填片石，片石由人工在砟場選取合格的石料采用自卸車拉至現(xiàn)場，拋填片石總量不大于總方量的20%?；炷翝仓r必須水平分層、連續(xù)進行，振搗時必須快插慢拔，振點均勻布置，嚴禁漏振、過振，如必須間歇澆筑時，應(yīng)在上次混凝土初凝前澆筑完本層混凝土。振搗至混凝土表面無氣泡，不再下沉且表面開始泛漿為止?；靥罨炷林涟辶旱撞浚A(yù)留板梁位置。詳見圖1、圖2。

③拱部溶洞采用C20混凝土回填，厚度為拱頂以上2m； 施做初支鋼架時預(yù)留混凝土回填管。泵送速度不宜過快，保證每小時泵送兩車，防止初期支護變形。

（3）DK151+507～DK151+477采用C35鋼筋混凝土板梁跨越，板梁截面尺寸為3m×2m（高×寬），板厚1.5m。見圖3。因板梁混凝土方量較大，施工過程中可分段澆筑，斷開處按施工縫鑿毛處理，保證混凝土整體質(zhì)量。

圖3 板梁截面尺寸

板梁鋼筋必須嚴格按照設(shè)計要求進行安裝，嚴格控制鋼筋間距及數(shù)量。內(nèi)層鋼筋的安裝由測量人員定出鋼筋的凈空控制點，控制點分別設(shè)置在已安裝好的外層鋼筋上，分段形成準確的鋼筋骨架。φ16以上鋼筋連接均采用冷擠壓套筒連接，同一截面鋼筋接頭數(shù)量不超過總量的50%。模板采用小鋼模安裝牢固。

（4）在洞身開挖支護及襯砌施工過程中，監(jiān)測點按5m間距布設(shè)，實時監(jiān)測初支及襯砌拱部沉降及邊墻水平收斂，針對變形情況及時進行分析及總結(jié)，進一步指導下步施工。

4 結(jié) 語

通過制定以上的處理措施，并嚴格按要求施作，順利通過了此處溶洞，經(jīng)后期對初支及二襯進行監(jiān)測表明，該段初支及襯砌變形已穩(wěn)定，初支結(jié)構(gòu)表面無明顯開裂及滲漏水等現(xiàn)象，襯砌表面無明顯裂紋等現(xiàn)象。盡管安全通過了此處溶洞，并且此次處理方案也直接為后期揭示的幾處溶洞的處理提供了借鑒經(jīng)驗。但是在今后的巖溶隧道施工中，必須加強超前地質(zhì)預(yù)報工作，對隧道前方巖溶進行準確預(yù)測，并做好施工過程中的監(jiān)控量測工作。

本標段主要為隧道工程，巖溶極其發(fā)育，遇到不同程度的溶洞、溶腔，巖溶整治需要地質(zhì)補勘、補充勘測或留置觀察等手段輔助設(shè)計，巖溶動態(tài)設(shè)計周期長，過程緩慢，對隧道工期有較大的影響，因此提前做好各類不同溶洞形態(tài)的設(shè)計預(yù)案或設(shè)計參考圖，方便現(xiàn)場安全、快速施工，以提高巖溶整治效率。