隧道穿越大型半充填溶洞施工技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 隧道穿越大型半充填溶洞施工技术 【摘要】云桂铁路富宁隧道 D4K341+050D4K341+176 段揭示大型 半充填溶洞，纵向长度 126m，推测溶 洞横向宽度 4054m、高度 2050m、 隧底充填物厚度 1015m，最厚达 32m，溶洞走向复杂多变，各段形态各 异。因隧址位于地下水位线附近，充填 物在地下水冲刷下容易流失，基底不稳， 通过多种方案比选，采用桩板结构刚性 过度，桩基置于完整基岩一定深度，确 保隧道基底及右侧边墙稳定。 中国论文网 /6/view-12984849.htm 【关键词】富宁隧道；充填溶洞； 处理技术 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 云桂铁路云南段富宁隧道全长 13625 米，为全线 I 级风险隧道之一， 该隧道采用“ 两横洞+两平导+ 一斜井”的 辅助坑道模式组织施工。隧道不良地质 有断层破碎带、危岩落石、堆积体、岩 溶、岩体破碎、软岩大变形、松软土和 膨胀岩土。其中在 D4K341+050D4K341+176 段揭示一大 型半充填溶洞，在堆积物中有未充填的 空间及通道，充填物主要为碎块石土夹 砂土及黏性土夹碎块石土等，为溶洞坍 塌、溶蚀及流水携带来的堆积物为主， 块石成份为灰岩，大小不一，无胶结， 呈松散状，稳定性极差。因隧址位于地 下水位线附近，受季节变化，充填物在 地下水冲刷下容易流失，基底不稳，通 过多种方案比选，采用桩板结构刚性过 度，桩基置于完整基岩一定深度，确保 隧道基底及右侧边墙稳定。本文针对该 溶洞的整治技术进行了研究，为今后遇 到类似情况，确保快速通过溶洞，且确 保结构稳定提供参考。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.富宁隧道工程概况 1.1 工程概况 云桂铁路云南段 I 标富宁隧道位 于云南省富宁县新华镇那农村境内，设 计为客货共线双线隧道（开行双层集装 箱） ，隧道起止里程 D4K339+026D4K352+651，全长 13625m。隧道一般埋深 100400m， 最大埋深 455m，最小埋深为 10m。 全隧揭示溶洞共 10 余处，其中 大型溶洞两处，分别为 D4K340+760D4K340+840 段的大型全 充填溶洞和 D4K341+050D4K341+176 段的大型半充填溶洞，其整治方案均为 桩板结构刚性过度。本文结合 D4K341+050D4K341+176 段大型半充 填溶洞的初支防护、衬砌结构和排水系 统以及基底处理的关键技术进行研究。 1.2 溶洞规模 通过施工开挖揭示、物探以及钻 探等综合勘察分析，该溶洞纵向发育里 程为 D4K341+050D4K341+176，主要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 发育于线路右侧及右侧基底，溶洞长度 126m，推测溶洞横向宽度 4054m、 高度 2050m、隧底充填物厚度 1015m，最厚达 32m，溶洞走向复杂 多变，各段形态各异。 D4K341+050D4K341+150 段岩 溶发育于线路右侧及右侧基底，充填物 为块石土夹砂土、黏性土，充填物厚月 2030m；D4K341+150D4K341+176 段线路左侧填充面至隧道拱顶以上亦有 岩溶发育，充填物为块石土、粉质黏土， 其中粉质黏土占较大比例，该段充填物 厚约 2550m。溶洞在纵向呈瓶状，瓶 口朝向小里程，瓶底朝向大里程，平面 近似长方向，主要发育于线路右侧。推 测溶洞平面范围约 5300m3，体积约 149000m3。 1.3 工程地质 溶洞发育于泥盆系下统芭蕉箐组 （D1b）白云质灰岩地层中，为大型半 充填溶洞，在堆积物中有未充填的空间 及通道，充填物主要为碎块石土夹砂土 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 及黏性土夹碎块石土等，为溶洞坍塌、 溶蚀及流水携带来的堆积物为主，块石 成份为灰岩，大小不一，无胶结，呈松 散状，局部可见砂土及黏性土充填，稳 定性极差。 1.4 水文地质 岩溶区域处于岩溶水季节变动带， 雨季地下水位可能会上升高于隧道洞身， 旱季无地下水补给，地下水位下降后低 于隧道洞身，因此，隧址位于地下水位 线附近，受季节变化，充填物在地下水 冲刷下容易流失，基底不稳。该段隧道 汇水面积较大，地下水发育，正常涌水 量为 4454m3/d，雨季最大涌水量 8908m3/d。该溶洞是地下水的主要排泄 通道，且水位上升后形成较高水压，对 隧道衬砌及防排水不利。 2.岩溶整治方案 2.1 超前地质预报 富宁隧道主要采用物探结合钻探 的手段进行超前地质预报，主要包括 TSP、红外探水、地质雷达、超前钻探、 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 加深炮孔等。对多种预报手段收集的资 料进行综合分析，相互印证，结合现场 实际揭示地质情况、变化规律进行预测 和判断，进一步调整施工措施和方案。 （1）物探：每隔 100 米采用地 震波探测仪对掌子面前方 100 米范围内 的不良地质位置、规模作较详细的预报， 粗略探测围岩情况和地下水情况，每循 环搭接 10 米；在地震波探测仪的基础 上采用红外探水和地质雷达对前方 30 米范围内地下水和围岩情况做较详细判 断，每循环搭接 5 米。 （2）钻探：在物探预报结论的 基础上采用钻探手段进一步进行验证， 更直观反映前方地质情况，超前钻探每 循环 30 米，与上一循环搭接 5 米，每 次钻探 3 孔；每循环施钻炮眼时，利用 部分周边眼施作加深炮孔，准确探测较 近距离的危险源，确保施工安全万无一 失。 2.2 开挖支护 （1）开挖：因该溶洞主要发育 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 于线路右侧，左侧为完整性较好的弱风 化灰岩，隧道洞身结构处于偏压状态， 为防止沉降变形超限及确保运营期间结 构安全，隧道开挖断面较原设计放大 100cm。 （2）加强支护：为防止岩溶在 开挖过程中发生坍塌，该溶洞段由 IV 级 B 型复合衬砌变更为 V 级 C 型复合 衬砌。采用全环 I22b 型钢钢架加强支 护，间距 0.6m/榀； （3）超前支护：拱顶至线右边 墙部位采用 108管棚超前支护，环向 间距 0.3m，每循环施作长度根据钻进情 况确定，管棚根数根据右侧溶洞向下发 育情况确定，每循环搭接长度不得小于 2m。同时拱顶至线右边墙部位增设 42 大外插角（45 ）小导管，环向间距 0.4m，大外插角布置，每 1.2m 一环， 每根长 4.5m，施作根数由现场实际确定； 拱顶偏线左至起拱线处采用 42超前小 导管，环向间距 0.4m，每环 19 根，每 1.2m 一环，每根长 4.5m。管棚及小导 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 管内注水泥、水玻璃双液浆，注浆压力 为 0.51.0MPa，并根据注浆效果优化 调整注浆参数。取消拱部系统锚杆。 （4）系统支护：左侧边墙系统锚杆采 用 22砂浆锚杆，长 4.0m，间距 1.2m（环向）*1.0m（纵向） 。取消右侧 边墙系统锚杆，右侧边墙径向采用 60 钢花管注浆加固，钢花管长 6.0m，间距 1.2m（环向）*1.0m（纵向） ，注水泥砂 浆。注浆压力不小于 0.5MPa，并根据 开挖揭示情况、超前地质预报及管棚揭 示情况优化调整支护参数，根据注浆效 果优化调整注浆参数。 （5）溶腔整治：对初支背后空 腔采用 C25 砼回填密实。 2.3 基底整治方案 根据富宁隧道 D4K341+076+176 段开挖揭示地质、 超前地质预测预报及补勘地质情况，经 经济技术比选，对隧底 D4K341+076+176 段基底溶洞采用钻 孔桩-托梁 -底板衬砌结构，结构形式见 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 图 1。具体措施如下： （1）桩采用直径 1.5m 钻孔桩， 桩长 631m，桩横向设置一排，纵向 间距 5m，共设置 19 根，桩采用 C35 钢 筋砼，桩底嵌入基岩不得小于 3m，桩 顶伸入横梁 1.5m，桩长自横梁底算起。 （2）桩顶设置横向梁，梁长 9.0m，梁截面尺寸 2.0m（宽） *2.0m（高） ，梁一端置于钻孔桩上、一 端置于稳定基岩上，并对梁端设置 1m（高）*1m（宽）*2m（长）的楔子 嵌入基岩，梁采用 C40 钢筋砼。 （3）考虑 821#桩桩长较长， 钻孔桩长细比较大，为提高桩-托梁基 础结构整体刚度，821#桩间设置纵向 连系梁，梁截面尺寸 1.0m（宽） *1.0m（高） ，梁长 65m，梁采用 C40 钢 筋砼。 （4）筏板与二衬结构底板共用， 厚度 1.5m，宽 14.02m，筏板采用 C35 钢筋砼，双向双层配筋，筏板 10m 一单 元，每隔 10m 设置横向施工缝。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 （5）D4K341+076+176 段分 别于 D4K341+076、D4K341+106、D4K341+ 126、D4K341+146、D4K341+166 处共 设 5 道变形缝。 2.4 衬砌及防排水 2.4.1 衬砌防水 （1）D4K341+076+176 段段 二次衬砌拱部、边墙及仰拱混凝土抗渗 等级不低于 P10。 （2）初期支护与二次衬砌之间 拱部及边墙部位铺设防水板加无纺布防 水。 （3）D4K341+076+176 段拱 墙环向施工缝设中埋式橡胶止水带加外 贴式橡胶止水带；底板环向施工缝设中 埋式橡胶止水带加遇水膨胀橡胶止水条； 纵向施工缝设中埋式钢边橡胶止水带加 遇水膨胀橡胶止水条；施工缝环向数量 按 10m 一道计列，纵向施工缝数量按 2 道计列。 （4）变形缝宽度 2cm，变形缝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 填充聚苯板并加设钢边橡胶止水带和外 贴式橡胶止水带，变形缝内缘采用双组 分聚硫密封膏嵌缝。 2.4.2 衬砌排水 （1）D4K341+076+176 段排 水采用双侧沟加中心水沟的方式。侧沟 主要汇集地下水，同时起到沉淀和兼顾 排水的作用，中心沟采用盖板沟的形式， 主要用于排水。侧沟与中心沟之间每隔 3m 设置一道横向 100PVC 排水管。 （2）D4K341+076+176 段二 次衬砌背后设 50 环向盲沟，每 3m 一环； 两侧边墙脚设 80 纵向透水盲沟，并每 隔 3m 将地下水引入洞内侧沟。环向盲 管、纵向盲管直接弯入隧道侧沟。 2.5 监控量测 隧道开挖后，随着应力释放和重 新分布，围岩呈现出不同程度的位移和 性质变化，在结构受力复杂，地质情况 差的条件下，更应该建立严密可靠的监 控量测体系，一是为施工安全提供准确 信息，二是为调整预留沉降量提供数据 -精选财经经济类资料