公路隧道穿越溶蝕極發育段施工方案

馮國衛 蔣 亮

1 工程概況

貴州省崇溪河—遵義高速公路第八合同段涼風埡隧道位于貴州省桐梓縣境內，左右分別長 4 085m，為上下行分離式雙線四車道公路隧道，隧道凈寬 10.2m，凈高 7.0m，是整個貴州省最長的公路隧道。由于構造影響，本隧道有溶蝕發育帶、暗河、大型斷層破碎帶、瓦斯、涌水、原鐵路由于施工困難被迫改線后廢棄的坑道等不良地質帶及結構物，施工環境極為艱險。

在喀斯特發育帶施工，不可避免地會遇到不同程度的溶蝕發育現象，從不同程度填充的小型溶洞、溶槽、漏斗，直到大型的溶洞、暗河，均會對工程造成不同程度的影響，要對上述不同情況的溶蝕現象進行處理，必須根據實際情況，進行恰當的分類，然后再根據不同的情況，分別采用不同的方式處理。

2 小型溶蝕發育帶情況調查與判定

根據溶蝕發育帶中溶洞的空徑(溶槽的寬窄)、內部填充物類別及填充程度、有無水出露、覆蓋層厚度、與隧道的相對位置，可以將溶蝕發育帶分為不同的類別。

2.1 溶蝕發育帶的調查分類與鑒定

涼風埡隧道自進洞以來，在 170m內段始終位于二疊系棲霞組灰巖區，期間溶蝕現象十分發育，整個隧道的圍巖有 300余米，屬于溶蝕洼地填充軟質黃色粘土夾碎石段，各種大小不等的溶洞群、溶槽帶接連不斷，溶洞中填充黃色軟粘土及碎石，部分溶洞還存在不同程度的滲水現象。其中，許多溶洞與地面相連通(在施工中，曾發生局部小溶洞冒頂現象)。究其根本，整個隧道進洞段均位于小型溶蝕洼地上多年沉積的填充物上。

2.2 溶蝕發育帶小溶洞、溶槽類型的判別

隧道溶蝕發育帶小溶洞、溶槽類型判別見表 1。

2.3 溶蝕發育帶的處理

1)溶洞出露后，首先清除松動的填充物，如填充物數量大無法清除時，也可采用注漿加固等措施，阻止溶洞內的填充物進入隧道。

2)在溶洞靠近隧道部分洞壁，按原設計溶洞處理方案打設φ22藥卷錨桿，長度 3.5m，并及時掛網噴射 C20號混凝土加固。為防止坍塌體從高處掉落，沖擊損壞初期支護及二次襯砌，在施工初期支護時，在拱頂及拱腰部各預留兩根 φ125mm長鋼管，待上導坑初期支護通過溶洞后，通過預留的鋼管，采用混凝土輸送泵將C 20號混凝土壓入溶洞的部分空腔中，確保溶洞段頂部護拱有一定的厚度，對于隧道起拱線以下部分，一律采用干砌、漿砌片石回填。局部空腔較大地段，采用隧道碴、干砌、漿砌分層回填到隧道外輪廓線位置。

表1 隧道溶蝕發育帶小溶洞、溶槽類型判別表

對于溶洞內填充物為軟塑狀土質材料，由于其側壓力較大，極易擠垮整個初期支護，故根據原設計圖中“CRD法”施工原理，在上半斷面工字鋼架底部縱向鋪設工字鋼托梁，托梁與工字鋼架之間滿焊，同時，增設橫向卡口梁臨時支撐，開挖下半斷面時，一次只能開挖一榀，并及時進行噴射混凝土封閉。該溶洞段初期支護采用工字鋼架封閉成環，待工字鋼架封閉后，方可逐榀拆除橫向卡口梁。

在施工過程中，上半斷面掘進后，必然造成拱腳工字鋼架基礎懸空，因此，采用在工字鋼架底部設置軌束梁的方法處理。不同處理方案見表 2。

在冒頂溶洞或冒頂可能的地表處，設立觀測點，進行地表下沉觀測，發現問題，及時采用封閉地表、回填溶洞空腔、地表注漿等方法處理。

3 地下暗河

隧道右線施工至 K 48+626處灰巖與泥巖的接觸帶，發現有溶洞從隧道的正、側面出露，且隧道中有新鮮空氣涌入。經勘察，該溶洞發育十分復雜，位于隧道頂部的大型溶洞空腔有兩處，總溶洞空腔面積近 10 000m2，溶洞空腔高 2m～16m，空腔下方為溶洞頂板多年逐步剝落的層狀灰巖與流水夾帶入的黃色粘性土、碎石的混合堆積、沉積物，整個堆積層距隧道開挖后拱頂的高度為 2m～28m。其中，第二處空腔右側有一長 ×寬為 55m×27m的大型蓄水坑，平均水深約為4.7m。該蓄水坑橫跨左右兩線，水面標高距右線洞頂高程約為24m。

表2 隧道溶蝕發育帶小溶洞、溶槽不同類型處理方案表

由于隧道左、右線中線之間的間距僅為 33 m(開挖后最小隔離寬度為 20.5m)，根據溶洞的延伸情況，溶洞已連通左右兩線。掌子面圍巖屬于溶洞頂多年剝落的堆積物，再加上水的影響，受到施工擾動后，發生不同程度的坍塌，給施工造成極大的困難。

整個溶洞為一位于隧道拱頂上沿灰巖與泥巖分界層發育的季節性暗河的一段，其主排水方向背離隧道走向，施工中揭穿的僅是該暗河的一段。

鑒于整個溶洞影響段隧道絕大部分地段掌子面圍巖屬于松散堆積體，只有小部分地段屬于原狀泥質頁巖。因此必須對隧道進行超前預注漿加固，相對而言，小導管注雙液漿操作方便、速度快捷成為首選。為增大圍巖加固帶的厚度，盡量發揮圍巖自身的承載力，應采用徑向注漿，即將超前小導管預注漿的加固帶作為下止漿墻，對圍巖進行徑向注漿加固。由于松散堆積體容易坍孔，宜采用集鉆進與注漿于一體的大直徑自進式中空錨桿來注漿，比徑向小導管效果更好。同時，采用工字鋼架勁性支護，并加設縱向連接鋼筋，以增大工字鋼架之間的整體性。考慮到隧道二次襯砌在今后運營過程中可能產生的其他外力，在二次襯砌中布設鋼筋，以增強結構受力效果，防止結構開裂。

4 結語

在涼風埡隧道出現溶蝕發育帶及大型溶洞(季節性暗河)后，經過詳細分析評估后，整個溶洞的性質變得清晰明顯，僅僅采用常規方法組織施工，已順利地越過溶蝕發育段及特大溶洞(暗河)影響段，沒有發生任何意外，不僅節約了投資，更節約了極其寶貴的時間，充分說明進行詳實的工程調查評估的重要性。由于施工現場人員、設備儀器等條件極為有限，所做的一些調查也僅僅局限于一些小的側面，但對于常規工程，在時間緊、任務重的時候，也有一定的實用參考價值。

[1] JTJ 026-90，公路隧道設計規范[S].

[2] JTJ 042-94，公路隧道施工技術規范[S].

[3] 鐵路隧道與地下工程信息科技中心.隧道和地下工程第十屆科技動態報告文集[R].成都:西南交通大學出版社，2000.

[4] 李瑾亮.地質與土質[M].北京:人民交通出版社，1995.