復雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術

范志新

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

復雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術

范志新

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州貴陽 550001）

結合某鐵路溶洞隧道的實際情況，針對溶洞為隧道施工帶來的不利影響，提出了符合工程實際與要求的綜合處理方案，并對處理技術進行了深入分析。旨在為隧道工程順利進行提供可靠的技術支持。

復雜巖溶隧道；充填型溶洞；綜合處理技術

1　工程概況

某鐵路溶洞隧道位于市區和縣城之間，是整個鐵路沿線的重點工程之一，具有很大的施工難度。隧道長度為6 827 m，隧道中DK40+550（進口）～DK41+255段是四線雙跨連拱式車站隧道，DK41+ 255～+DK41+437段是大跨雙線式寺車站隧道，DK41+437～+DK41+803段是燕尾隧道，其他區域均為單線隧道，右側設有長度為6854m的貫通平導。通過地質勘察與超前預報得知，此隧道地質情況較為復雜，巖溶較為發育，溶洞、暗河等典型巖溶現場較多。隧道沿線橫穿區域斷裂，需要穿過三個暗河，并伴有五條斷層，預計隧道涌水量最大可以達到427 314 m3／d，平均涌水量為167 354 m3／d。

2　巖溶形態

該隧道工程開挖施工到DK41+08段時，揭示出一個規模較大的充填型溶洞，此溶洞和隧道線路的軸線直接相交。溶膠主要呈現出楔形，下層寬度較上層大，長度為25 m，寬度為24 m，高度為30 m，溶洞頂部存在溶蝕裂隙，下層結構一直延續到隧道底部，溶洞腔內堆積了大量的碎石等堆積物，堆積物的表面較為濕潤，存在明顯的水流痕跡。通過地質鉆探得知，溶腔位于隧道的深底部，深度可以達到10 m。

豎向與水平巖溶是水分補充的主要渠道，隧道位于水平巖溶的上端，溶洞中的溶腔下延與豎直溶隙直接相連，大多是過水通道，干旱季節雨水偏少，氣候干燥，而當到達雨季時，通道的過水量將明顯增加。

3　綜合處理方案

3.1處理原則

（1）該隧道屬于地四線連拱式大跨車站隧道，隧道的基本結構與受力情況均較為復雜，尤其是隧道中的中隔墻，這是整個系統的關鍵環節，所以處理方法應充分考慮隧道結構的穩定性與可靠性，進而保證隧道結構在施工過程中的安全性。

（2）該隧道溶洞是一由多條巖溶管道構成的排泄通道，為降低水對隧道造成的實際影響，確保地下水得到良好的排泄，應適時采用防水、排水、截留以及堵漏等相結合的方式進行處理，并將排水作為主要方法。

（3）技術應切實可行，施工操作需簡單快捷，施工成本要科學合理。

3.2樁基托梁處理方案

由于該隧道溶洞縱向長度超過25 m，隧道底部的最大深度也超過了10 m，通過方案比選后，決定針對中隔墻運用樁基托梁處理法。在此階段中，所用樁基選取規格為2.0×1.5 m的人工開孔灌注樁，相鄰兩個樁基需保持3.5 m間距，一共設置6個樁基。通過對施工現場的鉆探分析得知，樁基系統中的四號與五號樁溶洞下層存在三個規模較小的溶腔，因此樁基嵌入圍巖的實際深度通常大于寺1.5 m，樁基主要由強度等級為C25的鋼筋混凝土構成。另外，托梁斷面的規格是2.0×1.5 m，托梁兩則作用在基巖上的有效長度不低于2 m。托梁主要由強度等級為C30的鋼筋混凝土構成。

3.3鋼管樁注漿加固

隧道通常需作用在經過加固處理的復合式地基之上，其底端充填溶腔應使用壁厚度為4.5 mm的Ф76鋼管群樁，并對其進行注漿加固處理，按照1.0×1.0 m的間距進行布置，整體呈梅花狀，鋼管嵌入基巖的實際深度不得低于1.0 m。注漿所用漿液選用水泥砂漿，配比為1∶1，壓力保持在1.5～2.0 MPa范圍內。運用這種方法進行加護，不僅具有基礎穩定，沉降量較小等優點，還可有效提升系統的運行安全。

3.4襯砌結構

初始設計方案選用曲墻式襯砌，由強度等級為C30的鋼筋混凝土構成，其厚度為40 cm，鋪底選用強度等級為C25的混凝土，厚度同樣為40 cm，中隔墻由強度等級為C30的鋼筋混凝土構成，厚度為25 cm。由于溶洞的存在對隧道造成了較為嚴重的影響，需要對初始設計方案進行必要的調整：首先，襯砌結構不變，但厚度增加至65 cm；其次，底板選用強度等級為C30的鋼筋混凝土，厚度為80 cm，鋪底方案不變，襯砌與底板及時進行封閉；最后，中隔墻組成、結構與尺寸保持不變。除此之外，襯砌結構需要在溶洞處設置一個一定長度的沉降縫，同時最好防排水。隧道外側的空腔中，應該先進行回填，回填材料選用強度等級為C20的混凝土，回填深度不得低于1.5 m，混凝土材料回填完畢后，再鋪上一層厚度同樣為1.5 m的廢棄輪胎，非空腔區域采取噴射鋼纖維混凝土的方法進行支護。

3.5防排水設計

通過對隧道水文地質資料的深入了解，為滿足防排水需求，需順延溶洞右側洞壁設置透水管，按4.0 m間距進行布置，將拱頂上層的地下水全部引入到排水管中。縱向排水管是在溶洞右側邊墻高3 m處布置的透水管，管型一致，并在其外包裹PVC管，進而將溶腔中的積水由二號通道引出平導。

整個隧道的拱墻均使用EVA防水板，在二次襯砌的后方設置透水盲溝，相鄰兩個盲溝間的間距應保持在8～12 m范圍內。此外，在溶洞兩側的側溝泄水孔位置上等高設置透水盲溝，同時和環向盲溝保持相連。

該隧道防水系統較為可靠，不僅提高了隧道的防滲透性，還能有效保證地下水排泄效果，不會對襯砌結構造成不良影響。

4　左線臨時施工方案

由于本隧道工程的工期較為緊張，在對導洞進行開挖的過程中，需同時進行左線施工。因此，針對溶搶中存在的不穩定基巖，應選用砂漿錨桿或局部網噴的方式進行加固，清理腔中堆積的雜物，中導洞的前后分別按照5 m間距設置臨時支護，主要為格柵鋼架，相鄰兩個格柵間的間距為0.5 m，鋼架兩側均處于溶洞充填物之上。為確保結構穩定，需在其兩側布置長度為5 m，直徑為52 mm的導管進行注漿加固。為避免拱頂出現落石，需要在不穩定的位置預先進行錨噴，并鋪裝一層廢舊輪胎，以起到良好的緩沖作用。溶腔在通過臨時處理之后，方可繼續中導洞施工。此時應注意，需要在導洞的周邊預留規格為1.0×1.0 m的單元觀察窗，創建觀測點位。由于隧道溶洞中的中隔墻未進行施工，所以左洞不能開展施工，因此需要在邊墻的左側開挖出一條導坑臨時進入溶洞，然后再進行開挖，其中，左洞應及時開通，作為主要施工通道。

5　結束語

通過規范的綜合處理，該溶洞隧道得到了良好的改善，借助防水、排水、截留以及堵漏等相結合的方式，隧道原有水文地質情況得到了很好的保持，不僅有效的保證了隧道施工的安全性與可靠性，還為隧道事業的發揮提供了可靠的技術支持。

［1］ 張勇.復雜巖溶隧道充填型溶洞綜合處理技術［J］.鐵道建筑技術，2007，（5）：30-32.

［2］ 羅瓊.巖溶隧道施工技術［J］.鐵道工程學報，2005，（3）：65-71.

U457.3

C

1008-3383（2016）10-0145-01

2015-12-02

范志新（1980-），男，河北張家口人，工程師。