營盤隧道洞頂路面開裂處置研究

田宏月

摘要：隨著我國山區高等級公路的發展和建設規模的不斷擴大，山區公路隧道的建設也日益增多。隧道在修建過程中的爆破開挖或不良地質引發的次生災害會對其相鄰構建筑物產生一定的影響。本文通過對貴州省盤興高速公路中營盤隧道洞頂公路路面開裂情況的具體分析，通過地質雷達初步探測溶洞位置及規模，地表注漿結合洞內管棚確保順利通過路面開裂段，為類似工程事故的處理提供參考和借鑒。

關鍵詞：公路隧道；地質雷達；超前地質預報

0.引言

貴州省盤縣至興義高速公路項目主線起于六盤水市盤縣的海鋪，與滬昆國家高速公路和六盤水至盤縣高速公路相接，終點接已建成的汕昆國家高速公路黔西南州興義東互通。盤興高速公路主線全長88.943公里，設計時速80km/h，全線共設置上下行分離式隧道（含小凈距）13座，全長15849m（雙幅平均長）。本項目營盤隧道在開挖過程中由于溶洞填充物塌落引起地表路面下沉及開裂，本文依托貴州省盤興高速公路營盤隧道洞頂路面開裂事故的實際處理方法和經驗，總結一種切實可行的處理方案。

1.工程概況

營盤隧道從山體下部穿越山體，隧道穿越山體地屬高原中山區。根據區域地質資料、野外地質調查并結合鉆探、物探成果，隧址區地層為從上至下為：第四系全新統殘坡積層（Q4el+dl）、第四系全新統坡洪積層（Q4dl+p1）、二疊系下統茅口組（P1m）及二疊系上統峨眉山玄武巖（P2B）。根據區域地質資料，隧址區構造部位位于普安山字形構造區，主要構造線呈北東向展布，由一系列褶皺和斷裂組成，控制了測區河流峽谷的主要走向及巖溶發育基本特征。隧址區主要不良地質現象為巖溶。

2.開裂情況

盤興高速公路營盤隧道左幅自出口向進口掘進，掘進至Z4K27+730里程時，隧道掌子面上方左側出現一直徑約3米的溶洞，在施工過程中，溶洞填充物自溶槽內涌出，掌子面上方公路外側半幅發生沉降，并拉裂公路路面。

（1）隧道洞內情況

營盤隧道左洞自出口向進口掘進至Z4K27+730里程，掌子面左側上方出現溶洞，溶腔內填充黏土及碎石，含水量較大，并有大量填充物自溶腔內涌出，現場第一時間對溶洞情況進行處理，方案如下：①采用C20混凝土對溶腔進行封堵，并預留注漿管向溶腔內注漿，固結溶洞松散土石：②對溶腔所在左半側采用超前雙層小導管對掌子面前方巖體進行加固，形成穩定保護殼后方可進行隧道的開挖掘進，確保安全。

（2）路面情況

Z4K27+730里程掌子面正上方地表位于省道填方邊坡下方，埋深約40米，大體位置如圖5。省道公路在開挖掌子面后方，埋深約70米。公路填方邊坡坡度較陡，坡度約60。。省道路面山體外側半幅發生明顯沉降，拉裂路面，裂縫寬度最大處約為6cm，見圖4。

3.開裂原因分析

路面開裂事故發生的原因主要有以下兩方面：

（1）地質情況較為復雜，隧道掌子面洞頂埋深較淺，圍巖為灰巖、玄武巖交界處，該處巖溶發育，隧道開挖后由于爆破施工擾動導致溶洞填充物涌出，在路面以下形成空腔，空腔塌落最終導致路面下沉，產生裂縫：

（2）事故發生于隧道埋深較淺的段落，利于地表水的下滲，該處溶洞受雨水的溶蝕作用，填充物松散且含水量較高，填充物一旦向外涌出必然導致大規?？涨坏男纬?，引起地表下沉。

4.處理方案

（一）地表處理

在洞內工作施做之前，對原有公路進行交通管制，只允許小型車輛靠山側半幅通車。同時，對沉降半幅及路基邊坡進行小導管注漿加固，小導管長度6m，間距1m，梅花形布置。

（二）溶洞探測及注漿

采用地質雷達探測手段初步探測溶洞規模及位置，并利用鉆探手段進行核實，根據地質雷達探測結果確定鉆孑L位置，鉆孔核實確定存在溶洞或溶蝕區域后，通過鉆孔向溶洞和溶蝕區內灌注C10混凝土，直至灌滿鉆孔為止。

（三）洞內處理

待隧道頂路面地表注漿及溶洞注漿結束，監測數據顯示沉降穩定后方可恢復洞內施工，洞內溶洞處理分為三個步驟：

（1）超前支護采用φ76中管棚進行注漿加固，管棚長度15m，環向間距40cm，洞頂120°范圍內布設。并于隧道輪廓線外做1m厚C20混凝土護拱，護拱上方存在空腔則采用吹砂作為緩沖層，吹砂厚度2m。超前支護確保后續施工安全后進行隧道的開挖支護。

（2）加強隧道襯砌支護參數，溶洞開始里程后續20m采用最強襯砌支護參數Vb，并將120工字鋼架間距加密至50em/榀。

（3）為確保開挖安全，后續圍巖開挖工序采用上下臺階預留核心土法，并加強洞頂路面沉降監測及洞內監控量測，監測數據發現異常立即停止施工，采取措施，防止事故再次發生。

5.處理結果

地表注漿結束后10天內對隧道洞頂路面進行沉降監測，監測數據顯示監測點沉降穩定后即開始隧道洞內的后續施工。

通過上述處理方案對溶洞沉降段進行處理，并對后續施做的斷面初期支護進行監測，從監控量測數據中可以直觀的發現，經由本方案對該事故段處理后，拱頂沉降及周邊收斂值均在正常范圍以內，說明該方案是合理的。

6.結語

（1）隧道施工可能對其臨近構建筑物產生不利影響，甚至導致安全事故的發生，應當對發生事故的原因進行深入分析了解，從而制定合適的處理方案。

（2）在隧道內恢復施工前必須保證路面情況穩定后方可進行，地表小導管注漿結合溶洞鉆探注漿加固是行之有效的方法。

（3）本處理方案已在該隧道頂路面開裂處理中得到了很好的應用，從現場施工情況來看，施工過程中洞頂路面基本穩定，未發生大的沉降，隧道洞內初期支護施做后拱頂沉降及水平收斂均滿足施工安全監控量測要求，該施工方案具有較高的技術水平和參考價值。