王繼剛

（濟(jì)青高速鐵路有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

1 工程概況

太焦鐵路玨山隧道區(qū)位于晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)，地貌形態(tài)總體屬中山區(qū)。進(jìn)口處地面標(biāo)高約為717.927m，出口處海拔約554.417m。中間地段主要以中山為主，地形切割較淺，其中溝谷發(fā)育，海拔一般在511.93～850.0m，隧道在此位于深切溝谷的小里程，埋深152m。隧道區(qū)域內(nèi)地表水、地下水均不發(fā)育，勘察、施工期間未見地表水和地下水。溶洞充填物為黏土（含碎石、塊石），可塑，掌子面無滲水現(xiàn)象。玨山隧道DK313+350～DK313+375段洞身穿越地層為奧陶系中下統(tǒng)交界面，巖性為石灰?guī)r，此段施工過程中遇一大型半填充干溶洞，溶腔縱向長(zhǎng)度約25m，橫向最大寬度約20m，溶洞頂板最高點(diǎn)在拱頂以上約6～8m，溶洞底板最低點(diǎn)在隧底開挖輪廓以下22m，頂板以下9m左右為空溶洞，9m以下溶洞充填物為黏土（含碎石、塊石），可塑，黏土（含碎石）承載力基本值100kPa。黏土（含塊石）承載力基本值300kPa。

2 需解決的課題

（1）隧道拱頂上方空洞處理。隧道拱頂開挖線上方最大8m溶洞為空腔，全部填充或加固難度極大，需采取合理可靠的措施解決溶洞上方掉落石塊破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)，保證施工階段和運(yùn)營(yíng)階段的安全是需要解決的問題。

（2）溶洞內(nèi)黏土（含碎石）承載力基本值最小為100kPa，地基承載力不能滿足要求。隧道內(nèi)施工空間狹小，尤其是靠近邊墻部分，一般的擠密樁處理設(shè)備無法施工。溶洞底板最低點(diǎn)在隧底開挖輪廓以下22m，無法完全采用換填處理。需采用合理可行的方式提高地基承載力，保證隧道安全。

3 處理措施

3.1 隧道拱頂上方及側(cè)面空洞處理措施

DK313+350～DK313+375段的措施有：

（1）按設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程要求設(shè)置應(yīng)急救援管道，設(shè)專人觀察警戒。

（2）對(duì)拱部上方已揭示的溶洞，采用15cm厚C25噴射混凝土封閉加固溶洞洞壁。

（3）溶腔范圍內(nèi)結(jié)合溶洞發(fā)育形狀拱墻開挖輪廓外0.25m和1.5m分別設(shè)置I20環(huán)向鋼架支撐，環(huán)向鋼架末端分別采用6根鎖腳錨管錨入圍巖，環(huán)向鋼架縱向間距0.6m，相鄰環(huán)向鋼架采用ф22HRB400鋼筋連接，連接筋長(zhǎng)0.8m，環(huán)向間距1.0m，內(nèi)外側(cè)交錯(cuò)布置。外側(cè)環(huán)向鋼架外設(shè)I20縱向連接鋼架，縱向連接鋼架長(zhǎng)0.8m，環(huán)向間距1.0m。溶洞內(nèi)預(yù)埋廢舊短工字鋼和廢舊短鋼筋。

（4）結(jié)合鋼架支護(hù)體系，拱頂預(yù)埋排豎向ф125mm鋼管，鋼管縱向間距1.5m，環(huán)向3根，間距1.5m，沿隧道中線對(duì)稱布置，鋼管末端距溶洞壁不大于0.5m，中心一排鋼管用于泵送混凝土，兩側(cè)鋼管用于排氣兼后續(xù)吹砂。

（5）支護(hù)措施采用Vb型復(fù)合式襯砌，施工工法采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，具體支護(hù)參數(shù)詳見“表1”，初期支護(hù)采用雙層鋼筋網(wǎng)交錯(cuò)布置，便于噴射混凝土附著。超前支護(hù)采用超前雙層小導(dǎo)管。

表1 Vb隧道復(fù)合式襯砌參數(shù)表(無砟軌道)

（6）待初期支護(hù)施做完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，后通過預(yù)埋豎向ф125鋼管泵送C25混凝土，泵送回填混凝土回填線距開挖輪廓4m，混凝土分層泵送，每層泵送混凝土厚度不大于2m，混凝土泵送作業(yè)需待上一次泵送混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行下一層混凝土的泵送施工。

（7）為防止溶洞內(nèi)掉下石塊破壞襯砌，對(duì)拱頂進(jìn)行吹砂作為緩沖層，砂子采用粒徑為2.3～3.1mm的中粗砂，厚度不小于2m。使用人工配合空壓機(jī)吹進(jìn)，兩側(cè)分層對(duì)稱吹進(jìn)，完成后對(duì)吹砂口進(jìn)行封堵處理。

（8）對(duì)溶洞內(nèi)可能存在的地下水采取引排處理，泵送回填混凝土前緊貼溶洞兩側(cè)壁預(yù)埋ф90mm透水盲管，縱向間距3～4m，盲管一端用土工布包裹引至泵送混凝土回填線外，另一端引至側(cè)溝?；炷帘盟屯瓿珊?，保證透水盲管暢通。

（9）拱部144°以下邊墻范圍的溶洞采用ф42鋼花管注漿，鋼花管環(huán)向0.8m，縱向1m，呈梅花型布置，注漿管長(zhǎng)≥4m，管端焊于鋼筋網(wǎng)上，注漿參數(shù)：①水泥漿液水灰比：1：1（重量比）或根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定；②注漿壓力：0.5～1.0MPa。③注漿前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注漿試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整注漿參數(shù)。

（10）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，觀測(cè)點(diǎn)縱向間距不大于5m。

3.2 隧道基底處理措施

（1）為提高地基承載力，防止隧道沉降，在初期支護(hù)閉合成環(huán)后立即對(duì)于隧道基底下方采用樹根樁加固基底。

（2）設(shè)計(jì)參數(shù)。樹根樁設(shè)計(jì)橫向間距0.6m，縱向間距0.6m，梅花型布置。鉆孔孔徑：ф300mm，樹根樁：C25細(xì)骨料鋼筋混凝土，注漿壓力：0.5～3.0MPa，水泥漿：1：0.8，鋼筋：主筋采用HRB400鋼筋，箍筋采用HPB300鋼筋。鋼管護(hù)壁：樁用螺旋焊縫鋼管，標(biāo)稱外徑D=273.1mm，標(biāo)稱壁厚T=7mm。具體樹根樁配筋設(shè)計(jì)見圖1。

圖1

（3）樁位布置。根據(jù)探明的溶洞形態(tài)，具體樁位布置見樁位布置平面圖、縱面圖和橫斷面圖（如圖2）。

圖2

（4）DK313+350～DK313+375樹根樁地基處理段鉆孔施工過程中，充分利用鉆孔作為勘探孔繼續(xù)探查，進(jìn)一步摸清了溶洞邊界范圍，隧底溶洞邊界距隧底開挖輪廓小于2m范圍內(nèi)的淺層溶洞采用C25混凝土換填；鉆孔顯示隧底溶洞邊界距隧底開挖輪廓大于2m范圍內(nèi)仰拱填充面投影以下的隧底采用豎向樹根樁加固，水溝側(cè)壁兩側(cè)隧底采用斜向樹根樁加固，豎向斜角2.5～5°。樹根樁豎向主筋與仰拱初期支護(hù)鋼筋網(wǎng)焊接聯(lián)為一個(gè)整體，以增強(qiáng)樹根樁的整體穩(wěn)定性。

（5）樹根樁設(shè)計(jì)橫向間距0.6m，縱向間距0.6m，梅花型布置，樁長(zhǎng)不小于3m，每根樁樁尖深入基巖內(nèi)0.5m。土工試驗(yàn)報(bào)告含水率及界限含水率試驗(yàn)結(jié)果顯示該段溶洞內(nèi)黏土處于可塑狀態(tài)，由于該段鉆孔較深，為防止鉆孔過程中縮孔、塌孔，鉆孔內(nèi)設(shè)樁用螺旋焊縫鋼管護(hù)壁，以保證成樁質(zhì)量。

（6）鋼筋籠和注漿管吊裝完成后，填灌粒徑10～25mm碎石。

（7）注漿過程中合理安排注漿順序，采用先中間后兩邊的間隔注漿方式。注漿過程中應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力，防止隧道基底底鼓，破壞結(jié)構(gòu)，施工過程中根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果隨時(shí)調(diào)整注漿壓力。

（8）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：①單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：注漿壓力逐步升高至設(shè)計(jì)終壓，并繼續(xù)注漿10min以上；注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于5L/min。②全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象；漿液有效注入范圍大于設(shè)計(jì)值。

（9）注漿過程中和結(jié)束后，對(duì)處理工程質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，隧底注漿后樹根樁單樁豎向容許承載力不小于87kN，復(fù)合地基承載力不小于180kPa。

（10）溶洞段開挖應(yīng)采用控制爆破技術(shù)或機(jī)械開挖，嚴(yán)格控制超欠挖，以達(dá)到坑道周邊圓順平整，減少爆破對(duì)周邊圍巖的擾動(dòng)和降低勞材消耗，以保證施工及運(yùn)營(yíng)安全。

4 結(jié)語

通過對(duì)溶洞周邊及基底采取了合理的處理措施，隧道在較短時(shí)間內(nèi)順利通過了此段半填充大型溶洞段落，目前，太焦鐵路已開通運(yùn)營(yíng)，此巖溶處理地段在軌道沉降、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等方面均滿足高鐵運(yùn)營(yíng)需求。充分說明在處理半填充大型溶洞段落時(shí)，采用樹根樁加固溶洞填充物提高承載力及空腔段采用封閉溶洞面、外設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)+吹砂形成緩沖層的處理措施是合適的。