论述谢家峒巨型溶洞处理方案.docx

北京市公路桥梁建设集团有限公司项目管理公司 谢家峒巨型溶洞处理方案2011年12月7日 论述谢家峒巨型溶洞处理方案摘要：文章通过广西省河池至都安高速公路第一合同段谢家峒隧道施工中所遇巨型溶洞处理方案的论述，介绍在该类巨型溶洞处理方法，可供类似隧道处理溶洞过程中参考。关键词：谢家峒巨型溶洞 隧道 车行横通道谢家峒隧道位于广西省宜州市龙头乡境内，进洞口位于横财峒村西侧，出洞口位于闷水蔸水库一侧。由于征拆原因，施工采用从出口都安端进行掘进。本隧道为双向分离式隧道，洞高7.25米，洞宽11.7米，右线起止桩号为YK27+735YK29+057，设计长度为1322米，进出洞设计高程分别为189.914米、162.500米，最大埋深345米左右，左线起止桩号为ZK27+735ZK29+002，设计长度为1267米，进出洞路面设计高程分别为190.153米、163.848米，最大埋深330米左右；本隧道为长隧道，隧道断面采用单心圆曲墙式断面，半径为R=5.85米。隧道建筑界限净宽为10.75米，净高为5米。隧道区属岩溶峰丛谷地，隧道穿越三座连体山峰，山峰间为洼地，地形呈锯齿状，局部呈瓶状，整体中部高，两侧低。隧道区岩溶不甚发育，主要发育有溶洞、落水洞、溶蚀裂隙。地表水主要为冲沟水，流量及水位受降雨及地下河水位高程影响。地下水主要以基岩裂隙水为主，水量贫乏，在旱季，洞身有少量的滴水或渗水现象；在雨季，洞身开挖时可能以点滴状或者雨淋状的形式涌出。一、谢家峒隧道溶洞情况介绍谢家峒隧道出口端在施工中出现了大量的溶洞，估计有些与贯穿隧道底部的地下河有关：4月17日，YK29+045隧道正中底板位置出现溶洞，溶洞长约14米、宽约13米、深约35米，溶洞底部水位高程约为154米，水位在下暴雨时上涨约2米，后经指挥部开会讨论确定采用回填片石先行跨越后继续掘进；4月18日ZK28+958.5进洞右侧出现溶洞，隧道开挖边墙刚好从溶洞边缘穿过，不影响隧道掘进施工，溶洞向右侧延伸约10米，高约8米； 5月12日，ZK28+952进洞右侧底板位置出现溶洞，溶洞口直径约3米，深约10米，开挖时落石已将其填满；5月21日，ZK28+842进洞右侧拱腰位置出现溶洞，溶洞规模大，水位随雨天变化，最高水位距离仰拱底仅4米；6月2日，ZK28+817左侧出现一个溶洞，溶洞规模大，向右洞方向延伸约70米，溶洞高度从隧道地面起约30多米跨度约10米，深约10米。 6月23日，右洞YK28+910拱顶部位发现直径约2米的小溶洞2个；7月1日右洞在YK28+878揭露一最大的溶洞，当时溶腔高出隧道地面约30多米、跨度约50米，与左洞ZK28+817溶洞相连通，长约70米，溶洞底有水。8月8日，溶洞顶板整体坍塌，坍塌很突然，几乎整个顶板瞬间垮塌下来，一次性坍塌的层厚不少于6米。坍塌后，坍方将洞底堆满至隧道地面以上3米，估计不少于3万立方米，坍塌后洞顶高度拉高至46米，顶板呈水平状，整体坍塌的可能性很大。以上就是目前谢家峒隧道所揭露的溶洞，溶洞众多，根据设计院提供的隧道底板的物探资料显示，底部也存在大量的、大小不一的溶洞，足以说明谢家峒隧道出口端是位于溶洞群里通过。谢家峒巨型溶洞正面右侧图二、巨型溶洞处理方案研讨会10月15日，谢家峒隧道地下暗河、大溶洞处理方案研讨会在南宁召开。会议成立了由中国工程院王梦恕院士为组长的谢家峒隧道大溶洞处理方案研讨会专家组。会议讨论了谢家峒隧道目前施工所面临的困难形势，分析了谢家峒隧道大溶洞存在问题的原因，并对此提出了具体的处理意见。（一）溶洞的分析会议认为谢家峒隧道大溶洞属浅埋的溶腔，发育时间比较短。溶洞顶板为水平状围岩，围岩较破碎。溶洞受裂隙面、溶蚀面控制，因埋深浅，故揭穿时容易垮塌。受早期爆破震动及外力作用，造成溶洞顶板的水平状围岩断板、掉落。目前大溶洞的水平围岩已趋于基本稳定。施工、设计各方应重点加强对溶洞的研究，可通过声波探测其反射率来判断围岩的完整率、整体性。设计方可先出具初步的施工方案，再根据探测结果予以逐步修改、完善。（二）地下河及底板的处理 会议认为目前地下河水量不大，不可将地下河道堵塞。谢家峒隧道与闷水蔸地下暗河存在一定交角，地下暗河与隧道的关系总体为穿越。可在隧道底板上部增设盖板，不需做专门处理。隧道左线左侧所看到的地下水对隧道结构不构成危害和影响。对谢家峒隧道右线因洞顶塌方而填埋的原YK28+828YK28+878溶洞段，塌方所形成的填石间为齿状咬合，经过35月 10 / 10的沉降，结构力强。可对隧道设计路面以下一定范围内的底板进行注浆加固处理。加固厚度可控制在35米。加固处理后的底板壳加上隧道路面板结构，可以承担运营期间的瞬间通过荷载。隧道路面是传力结构，并非受力结构，应该尽可能增设仰拱。为便于施工和设计及隧道建设管理，隧道的围岩划分不应太细，设计上可以只按照级、级两个围岩级别来考虑。岩溶地段的隧道可设计特殊级围岩，对岩溶地段的隧道进行特殊处理。根据此原则，为保障隧道安全，谢家峒隧道余下尚未施工的、级围岩应尽可能增设仰拱。（三）施工安全措施保证施工方案的确定应按照溶洞群发育、浅埋、无水的情况进行考虑，以达到保障施工及运营安全的目的。结合设计施工方案，可考虑施作保护壳，对施工人员起到防护作用。保护壳可按照钢结构进行设计，尺寸要大，壳内需有二衬，必须确保其扎实、牢靠。只要隧道限界满足则不需因保护壳的尺寸过大而对现有的围岩进行扩挖。如：方案设计的时候，可不扩挖右洞的左侧。架子可以为非对称的，结构上可以进行防缓冲设计，目的是缓冲砸在钢架上的溶洞顶部掉落物。右线在与溶洞相接的围岩段应考虑衬砌支护加强带，必要时可考虑管棚。应该让大溶洞在有外力作用逐渐稳定的情况下继续稳定。可先由左线向右线开挖导洞，再由右线进口方向向出口方向掘进。在溶洞里施作直径为100150的管棚,再使用混凝土或小石头等材料施作3米厚的缓冲层；在管棚内施作一个棚架，棚架用所的型钢间距为0.5米1米。溶洞内若有水，可用导管将水引至边墙排水管予以排出。在右线由进口方向向出口方向掘进的过程中，当施工至溶洞壁附近时，应采用微弱爆破，必要时使用冲击锤对开挖轮廓线进行反向破碎开挖。巨型溶洞施工安全保证措施图三、谢家峒巨型溶洞处理方案中国工程院王梦恕院士提出：从左洞往右洞方向掘进一个导洞，绕过右洞的巨型溶洞，右洞继续往前掘进，保证右洞工程进度。完成右洞贯通后再返回溶洞位置，用反开挖法打通隧道，采用大管棚来进行初支。（一）同意设计院的理念：大溶腔的边墙是稳定的，顶部已塌方到一定高度，覆跨比大于1是安全的，不需要在洞内、洞外进行处理；若在今后地震等影响下，可能会产生塌方，但不会落在隧道顶部。（二）隧道穿越48m段的支护设计应按无抗力结构设计和施工，一次支护按喷射混凝土+钢格栅或型钢+钢筋网+纵向连接系形成支护系统，承受全部荷载，二次模筑衬砌按平板及仰拱进行设计和施工。两层之间设防水隔离层和纵向、环向盲管。半包到边墙基础，不允许全包。（三）在溶洞线路两端应增设5米长的加强钢筋混凝土衬砌段和管棚支座。用50米长、直径为100左右的管棚跨越溶洞，为一次支护施工提供安全保护。（四）一次支护外设3米左右厚的缓冲层。（五）底部溶洞采用复合地基加固、形成基础。用水泥砂浆对基础下的地基块石进行加固，深度为35米。（六）地下水处理以排为主，将渗流水经原节隙流入暗河，在左洞左侧暗河可用盖板保护畅通，不需要增设泄水洞。（七）施工措施调整应从ZK28+552位置（具体桩号可根据实际情况调整）车行横通道尽快开挖