淺談中梁子隧道溶洞冒頂塌方處理方案

王彬永

摘要：隧道溶洞填充物滑落造成塌方冒頂是隧道開挖施工后，原先平衡的山體壓力遭到破壞而造成山體上部巖層自然塌落的現象。因此制定合理、科學、有效的溶洞塌方處理方案對隧道順利穿越巖層地段非常重要。本文通過對中梁子隧道溶洞塌方冒頂的處理進行實例分析，研究隧道溶洞冒頂的處理方案，可供類似隧道處理溶洞施工借鑒。

關鍵詞：公路 隧道 溶洞 處理

1 概述

隨著對山區進行不斷地開發，高速公路逐漸取代崎嶇的盤山公路。在山區建設高速公路的隧道時，隧道的施工質量、施工安全、施工進度等，通常會受到山體溶洞坍塌的影響。在巖溶地區，隨著興建工程數量的不斷增多，在公路隧道建設中，處理山體溶洞坍塌問題逐漸成為熱點問題，如何確保處理措施的合理性、經濟性，研究這一問題具有重要的意義。

本文通常闡述中梁子隧道ZK3+883處溶洞填充物滑落造成坍塌冒頂的處理過程，同時對該地區水文地質情況和溶洞的實際情況進行認真分析，試圖尋找發生坍塌的原因，并且針對這些問題，提出相應的政策建議，進而為確定溶洞坍塌處理方案提供參考依據。

2 工程概況

中梁子隧道為分離式的四車道高速公路長大隧道，位于會澤縣待補鎮境內。隧道為分離式隧道，右洞全長4509m，左洞全長4587m。隧道進口左右幅洞門均為削竹式洞門，洞門長8m，明洞均為對稱式明洞（SFma）。隧道右洞最大埋深437m，左洞最大埋深446m。隧道進口段為淺埋段，圍巖主要為薄層狀硅質巖、角礫狀白云巖、粉砂巖、灰巖、玄武巖，屬較軟巖～硬巖，中風化～強風化，節理較發育～發育，巖體較破碎～破碎，結合面結合一般，結合力差，拱部易失穩，側壁容易掉塊。地下水以基巖裂隙水為主，開挖時以出現淋雨狀或涌水狀出水。

3 隧道溶洞坍塌后現場

隧道施工現場，為了提高掘進速度，通常情況下，在進、出口兩個工作面同時進行掘進作業，并且按照上、下導坑法進行隧道開挖，在施工過程中當開挖到ZK3+883時遇見溶腔，黃褐色泥質物充斥在溶腔內。對于溶洞來說，當冒頂口周邊的土體穩定后，這時隧道洞室內坍塌物已涌至ZK3+880處，溶洞冒頂陷孔口從地表看呈圓形狀，半徑約為2.5m，深度約為5米。

4 隧道溶洞坍塌冒頂處理方案

根據隧道地質預報和相應的地質勘察資料，在施工過程中，雖然隧道施工現場發生塌方，但是現場并沒有發生涌水，開挖掌子面周邊圍巖情況與預報資料基本保持一致，在這種情況下，根據超前地質預報可以斷定該隧道溶洞為小溶洞，沒有貫穿到隧道洞頂。為了防止溶洞坍塌量變大，按照“治塌先治水、治塌先加強”的原則，對冒頂處地表水流進行治理，然后加固穩定隧道內拱頂坍塌堆積物，待松散物體凝結穩定后，再對隧道內的坍落物進行邊開挖邊清理，同時監控量測隧道圍巖，進一步確保工程的安全性。

4.1 溶洞冒頂處地表水和雨水防治

通常情況下，地表水和雨水會沿著隧道冒頂處滲入到隧道頂部的地面，在這種情況下，隧道頂部地面溶洞內容易發生塌陷，其地質環境遭到進一步的破壞，影響隧道結構的穩定性，因此隧道溶洞塌方冒頂后，必須確保冒頂處地表水和雨水不能進入隧道頂部地面。按照宜疏不宜堵的原則對巖溶水進行處理，在處理方案中，具體處理方法為：

①采用注漿填充和加固的方式對地表沉陷和裂縫處進行處理，在溶洞塌穴口上方周圍12米外開挖截水溝，進一步防止雨水地表徑流沖刷塌穴孔周邊土體。

②在塌穴口周邊1米處開挖排水溝，并硬化溝底，防止水流滲入，在塌穴口的上方搭設雨棚進行遮蓋，并且雨棚落水緣處的雨水滴落到排水溝中，避免穴孔內滲入雨水和地表滲水，引發塌落。

4.2 加強圍巖支護，提高圍巖承載能力

根據現場勘察發現坍塌體為溶洞填充物滑落，溶洞填充物為黃褐色泥質填充物，承載能力比較低，并且該段圍巖預報等級屬于Ⅴ級，對圍巖的穩定構成影響，如果處理不當，坍塌體可能會繼續滑落。一旦坍塌再次發生，將會增加后續隧道施工的難度。

在本隧道溶洞塌方冒頂處理過程中采取以下加固方案：

①使用洞渣對掌子面進行反壓回填，確保掌子面穩定。同時在掌子面附近搭設工作平臺，在緊靠掌子面處施工一榀I22a工字鋼架。在掌子面上預留向塌方空腔內泵送填充料的Φ89×8mm鋼管，鋼管前端靠近塌方空腔頂部。

②超前支護加強，采用兩層Φ89×8mm小管棚進行支護，第一排緊靠掌子面進行布設，外插角10°～15°，長度4.5m，環向間距30cm，鋼管根數45根/循環，202.5m/循環。第二排后退一榀工字鋼進行布設，外插角30°，長度4.5m，環向間距30cm，鋼管根數45根/循環，202.5m/循環。管棚施工完畢后及時進行注水泥漿，水泥漿水灰比0.5：1（重量比），注漿時先注第一排，第一排注漿完畢后再注第二排。超前小管棚3榀鋼架一循環，搭接長度2.5m。

③初期支護施工中，工字鋼采用I22a工字鋼通過塌方區，工字鋼間距50cm。鋼筋網片采用φ20 HPB300圓鋼，網格間距5cm×5cm。噴射混凝土厚度30cm。初期支護施工完成后，向塌方空腔內泵送C10混凝土進行回填，保證空腔密實。

④二襯混凝土厚度按60cm進行施工。

4.3 冒頂塌穴處回填

隧道二襯澆筑完混凝土達到設計強度后，對溶洞塌穴口回填?；靥钸M行人工分層夯實，塌穴口處用漿砌片石封閉并與原地形地貌相接順。

4.4 監控量測

在該段溶洞塌方施工處理過程中，在ZK3+883前后20m處加設了8個監控量測斷面。在塌方處理過程中由于受到施工震動等影響監控量測數據顯示變形較大，但在塌方處理完成后經過一段時間監測初支變形基本穩定。

5 結束語

在中梁子隧道施工過程中，通過對溶洞冒頂進行科學的處理，進而為以后類似工程積累了豐富的實踐經驗。在公路隧道施工過程中，由于溶洞的地質情況不同，所以導致坍塌的原因也存在一定的差異，在這種情況下，需要根據工程的設計要求，結合現場地質情況，確定溶洞的處理方案，進一步確保坍塌處理方案的科學性、合理性，確保工程進度有序進行。

參考文獻：

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