試論山嶺隧道溶洞處理施工方法

劉寶慶 鄭久碩 呂亮

摘要：溶洞指的主要是溶性巖層在受到化學作用和機械作用后，在地表水和地下水的作用下而形成的溶蝕現象。在溶洞內產生巖溶現象，會使得結構物發生全部或者是一部分的懸空，使得隧道使用的可靠性大大的降低。針對隧道施工過程中遇到的溶洞現象，必須要制定科學、合理的處理方案，才能夠確保隧道施工的順利進行，確保施工的安全性。

關鍵詞：山嶺隧道；溶洞處理；質量控制

1、工程概況

1.1工程背景

平贊高速項目6標段主線起訖里程樁號為K23+305～K31+613，線路總長8.308km，位于太行山余脈東麓井陘縣境內。南王莊1號隧道為分離式隧道，隧道凈空為12.25×5m。南王莊1號隧道隧址區屬構造剝蝕低山丘陵地貌，起伏較大。地勢總體由北東向南西降低，隧道通過區最高點位于K25+460，高程為458.87m，該處隧道埋深為80.80m。

1.2隧道溶洞處理施工特點

（1）所用的施工機具及材料比較常見且容易采購，而且施工工藝較簡單質量可控。

（2）節省工期，溶洞對掌子面進尺造成了一定的影響工法通過合理的施工組織，不影響正常掘進的情況下處理溶洞。

（3）采用合理的方法，處理溶洞過程中不需要停止掌子面正常掘進。

2、隧道溶洞處理施工技術

2.1 隧道溶洞處理工藝原理

（1）溶洞段隧道圍巖強化支護

在溶洞段前小里程方向15m范圍內增設環向鋼架支撐，采用I16工字鋼，間距60cm，鋼架間加連接鋼筋。鋼架與壁面間用混凝土噴填密實。以此來增加對溶洞上部圍巖進行加固。

（2）溶洞內填充加固處理

先做危石安全支撐，然后施做150cm后C25混凝土護墻。防止護墻侵入隧道初支范圍內。混凝土護墻達到設計強度要求后，開始進行墻后片石回填施工，并灌注砂漿自流。待片石灌漿穩定后，往溶洞內泵送C25混凝土直至隧道拱頂處1米以上作為護拱，加固溶洞。

2.2 隧道溶洞處理施工前期準備

2.2.1 施工人員、機械、材料配置

根據施工需要，設施工負責人1名，下設3個工班，臨時作業隊、拌合站、機械班，并設安全員一人，負責洞內外安全工作。并項目設置管理人員8人，保證施工的平穩進行。

2.3 隧道溶洞處理施工工藝

2.3.1 施工工藝流程

溶洞處理采用溶洞內填充加固處理+臨時環向鋼架支撐+基礎注漿加固+危巖安全支撐+混凝土護墻+墻后片石回填+溶洞頂泵送混凝土相結合的施工技術。

2.3.2 施工方法

（1）增設臨時環向鋼架支撐

由于溶洞段圍巖裂痕多，破碎嚴重，容易發生坍塌，故在溶洞段前小里程方向15m范圍內增設環向鋼架支撐，采用I16工字鋼，間距60cm，鋼架間加連接鋼筋。

（2）基礎注漿加固

用鉆機鉆孔就位，小導管采用梅花形布置，橫縱間距均為1米，將提前制作好的小導管打入孔內，并清理鋼管內的雜物和水，注漿時全孔一次性注入，根據實際情況可采用群管注漿。漿液采用水灰比為1：1的水泥漿液，罐車運輸至溶洞外。在注漿加固完成后，已回填表面用C25混凝土硬化15cm作為安全支撐基礎。

（3）增設危巖安全支撐

溶洞頂部有一塊危石存在較大安全隱患，采用5.5m長16b工字鋼進行支撐加固。在鋼筋加工廠加工相應長度工字鋼，工字鋼兩端焊接鋼板。中心點支撐固定后逐一向兩端以間距1m支設支撐。工字鋼之間采用鋼筋剪刀撐焊接，使其成為穩固整體。

（4）混凝土護墻澆筑

混凝土護墻高距溶洞頂部2m處。護墻采用C25混凝土澆筑，厚度150cm，在澆筑混凝土之前，先打入小導管注漿，并露出1米與護墻一起澆筑。在澆筑過程中測量要嚴格控制護墻位置，防止護墻侵入隧道初支范圍內。

（5）墻后片石回填

護墻后溶腔采用片石回填，并灌注砂漿自流。片石分層回填，每層厚度150cm，每層回填后，用輸送泵泵送M10水泥砂漿加固，直至護墻高度。

（6）溶洞頂泵送混凝土

待護墻后片石灌漿穩定后，用輸送泵沿預埋管道往溶洞內泵送C25混凝土直至隧道拱頂處1米以上作為護拱，加固溶洞。

（7）隧道圍巖施工

將溶洞段前后15m三級圍巖支護調整為Ⅳ級淺埋支護，加強支護強度。掌子面開挖掘進時按照Ⅳ級淺埋支護形式進行施工。

3、隧道溶洞處理施工質量控制

3.1 隧道溶洞處理質量控制要點

4、工程實例

平贊高速項目6標段南王莊1號隧道右線在施工過程中于K25+481處發現一大型溶洞，位于上臺階左側。該處隧道埋深為78m，溶洞長12m，最寬處10m。溶洞上方圍巖破碎，裂痕較多，溶洞內干燥，無積水。溶洞內部上方有兩個深度較大孔洞，溶洞內壁巖石強度較大，局部巖石裂隙較大，有掉落隱患。本次溶洞處理嚴格按照工藝施工步驟和設計及規范要求，期間做好施工記錄。

5、結束語

處理之后的溶洞外部支護與隧道支護整體融合較好，且溶洞內部填充密實，解決了由于溶洞的不穩定對隧道的安全性造成威脅，溶洞段隧道圍巖支護等級加強，使隧道的可靠性、安全性更有保障，由本項目的實際處理過程可知，工藝可以很好的處理溶洞等地下洞穴，能夠指導之后的施工。

參考文獻：

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（作者單位：中建六局軌道交通公司平贊高速項目經理部六分部）