巖溶隧道溶洞防護及處理施工技術

田 育 慶

(中鐵(貴州)市政工程有限公司，貴州 貴陽 550025)

0 引言

巖溶是地下水和地表水經過不斷補給、徑流、滲透對可溶性地層進行化學和機械混合作用的產物，由于巖石存在裂隙以及水對巖石的侵蝕性和流通性，故在巖溶地區施工就會有很大的困難[1-3]。巖溶對山嶺隧道的施工危害主要表現在4個方面:洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞頂地表塌陷[4,5]。巖溶地貌在我國廣泛分布，巖溶的地質條件較為復雜。如果所修建的隧道穿越巖溶地區，就會給隧道工程加大施工難度[6,7]。針對這種情況，在巖溶地區施工時，應完善施工方案，采取有效的應對措施，并及時處理可能發生的突發狀況，有效的保障巖溶隧道施工效果和工程質量。本文通過對雞公山隧道巖溶區段施工進行探討，提出針對雞公山隧道巖溶區段施工的具體策略，指導該巖溶隧道施工。

1 工程概況

巖溶是雞公山隧道面臨的施工難題。雞公山隧道位于關嶺至普安區間，為雙線單洞隧道，最大埋深380 m，隧道設計縱坡為人字坡，隧道進口端接關嶺站，進口里程DK852+772，出口里程DK864+654，全長11 882 m，雞公山隧道為巖溶隧道，可溶巖長度為9 063 m，占全隧道長度的76%。雞公山隧道2號橫洞工區開挖至D1K862+196，開挖揭示出大型溶洞，溶洞揭示口處于線路方向左側，底板上高約3.5 m，該溶洞為一較大的空溶洞，整個溶腔形態復雜，由多個溶腔、大廳串通而成，經現場核實：溶腔縱向延伸長約60 m，橫向寬約30 m～100 m不等，高度約30 m～60 m不等，溶腔壁溶蝕破碎較嚴重，洞壁附著大量危巖，施工震動后掉塊及局部小坍塌較重，溶腔內無水，整個溶腔洞底堆積有大塊石及碎石土，無水流痕跡，詳見圖1。

2 過溶洞段防護措施

2.1 整體防護梁防護

貝雷架底部設置柔性鋼絲繩防護：鋼絲繩錨固在D1K862+202～D1K862+243兩端穩固地段的地梁上，鋼絲繩采用φ32，橫向間距為20 cm，鋼絲繩上鋪設雙層Φ12鋼筋網片，間距20 cm，兩層鋼筋網片網格應錯位布置，以確保施工安全。

根據溶洞形態，于D1K862+202～D1K862+243段采用1-60 m左右的雙層貝雷梁作為工作平臺，對該段洞頂及兩側一定范圍內采用錨噴加主被動防護網防護。貝雷梁采用雙層加強型，每層設置7組，每組3排。每組中貝雷梁橫向間距為0.45 m，組與組間距為0.6 m，具體詳見圖2。

2.2 溶洞頂部及洞壁防護

在貝雷梁上搭設支架，作為溶洞頂部處理工作平臺。同時在溶洞頂部采用主動柔性防護網(利用隧道兩端牢固地段設置緊貼壁面的鋼絲繩，鋼絲繩內側設置鋼筋網片)，同時施工中根據現場實際情況可對部分洞頂采用被動防護網加強防護，以確保施工安全。洞壁根據現場溶蝕情況，對局部嚴重部位采用錨噴加被動防護網加強支護。

溶洞洞壁采用錨噴參數：C30噴射混凝土厚30 cm，Φ8鋼筋網片，網格間距20 cm×20 cm，錨桿采用φ25中空注漿錨桿，每根長6 m，間距1.0 m×1.0 m，交錯布置。

施工過程中應加強洞壁圍巖穩定性的監控量測，縱向按3 m布設監控斷面，每個斷面根據圍巖巖性分布情況布置監控點，原則上每個斷面檢測點不得少于12個。

3 大型溶洞治理方案

雞公山隧道2號橫洞工區開挖至D1K862+196，開挖揭示出大型溶洞，該超大型溶腔采用自密實混凝土(具有高流動度、不離析、均勻性和穩定性，澆筑時依靠其自重流動，無需振搗而達到密實的混凝土)回填、腔頂豎向立柱加固等施工方法，避免了施工風險，解決了高速鐵路線路穿越高風險特長巖溶隧道超大型溶洞工后沉降等技術難題。

1)混凝土配合比設計。因進入溶洞底部施工作業安全隱患極高，必須盡量少安排作業人員進入溶洞底部，所以在進行C20普通素混凝土配合比設計時，要求混凝土具有高流動度、不離析、均勻性和穩定性，其坍落度控制在200 mm～240 mm范圍，坍落擴展度控制在550 mm～650 mm范圍。

2)混凝土澆筑。混凝土由混凝土罐車運輸到溶洞回填工作面，在回填工作面位置布置2臺HBT80型混凝土輸送泵，1號輸送泵布置在DK862+196處，2號輸送泵布置在DK862+235處，為確保安全，混凝土輸送泵距溶洞口不得小于5 m，如圖3所示。

分別將2臺輸送泵的泵管通過彎頭及軟管接至溶洞底部，之后1號輸送泵在小里程側溶洞、2號輸送泵在大里程側溶洞底部沿洞壁布置一周，如圖3所示，溶洞底部水平泵管搭設腳手架作為支撐，保證泵管標高高于混凝土回填層標高，且混凝土自由傾落高度不大于2 m。

2臺輸送泵同時工作，混凝土由遠及近澆筑，根據混凝土流動情況及時增減前端泵管數量，并調整軟管位置及方向，保證混凝土攤鋪均勻不離析。

混凝土分層澆筑溶洞除頂部局部連通外，其余地方為兩個單獨溶洞，混凝土回填必須對稱、分層回填，每層厚度不大于0.5 m。

4 結語

本文以雞公山隧道過溶洞段施工為背景，在分析溶洞可能造成的潛在危害及對施工的影響基礎上，提出了過溶洞段的防護措施及相應的整治措施，主要得到以下結論：

1)超大型溶腔首次采用自密實混凝土回填、腔頂豎向立柱加固等施工方法，解決了高風險特長巖溶隧道超大型溶洞工后沉降等技術難題。2)對巖溶洞穴處理的一般方法是通過使用多種注漿材料、注漿工藝和方案進行加固和堵水，巖溶隧道的施工要因地制宜，在經濟允許的條件下使用可靠的技術。注漿在溶洞周圍的軟黏土和空隙中只能起到填充、擠密、劈裂和置換作用，并不能形成穩定連續的加固圈，但是注漿后的地層參數得到了明顯提升。在溶洞的超前支護和注漿加固的共同作用下，可保證隧道開挖的安全。3)在巖溶隧道的施工中，施工單位和施工人員應制定合理的施工技術方案，明確施工中可能會遇到的難點問題并及時應對處理。對每一步施工進行有效監測，為巖溶隧道的動態設計、施工決策和安全檢測提供了詳實可靠的依據。

參考文獻：

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