关于某隧道溶洞的处理方法

1、关于某隧道溶洞的处理方法 摘要：进入到新世纪以后，我国的社会主义经济建设已经发展到了一个新的阶段，我国的公路工程行业也在不断的发展和进步，其中隧道工程是公路工程行业的重要组成部分，也受到了越来越多的关注和重视。而在隧道工程的施工过程中，一旦遇到溶洞塌方情况，就会给整个工程带来非常大的危险和财产损失，也给整个工程的施工带来了不稳定和不安全的因素。本文以某高速公路隧道为例，对岩溶地区隧道的溶洞处理工程进行探讨，以提供一定的工程实践参考。 关键词：岩溶隧道；溶洞；处理方法 中图分类号：p642.25文献标识码： a 文章编号： 1、前言 在岩溶发育的卡斯特地区修建高速公路时，隧道常遇到发展或者衰亡阶

2、段的岩溶中的大型溶洞。由于岩溶地质的复杂性、差异性及高风险性，岩溶地层的隧道施工始终是隧道建设的一项关键技术。一般溶洞规模大，洞内填充物较松软，基础处理工程耗资大，修建困难，该类型溶洞隧道的处理应本着“确保隧道的衬砌结构有足够的安全保证、在可预见期内洞穴的稳定性有保证、原有水流通道不会被阻断、方案比较经济适用”的通用原则，可采用换填、桩基及注浆等处理措施以加固周围岩体。 2、隧道概况 隧道为起讫桩号为zk42+480zk43+957，l=1477m；yk42+425yk43+965，l=1540m。 本隧道为双洞单向交通隧道，左右线测设线间距16.524.5m，左线出口段洞身曲线半径为r950

3、m，路面最大超高为-3；右线出口段曲线半径为r1100m,路面最大超高为3。 隧道左线为单向坡：+2.86%；右线为单向坡：+2.86隧道区属溶蚀构造中山区。隧道出口靠近陡峭的山崖下斜坡中部，洞门与地形线斜交，隧道出口位于地形陡峭的悬崖底部。洞门与地形线正交，山体表层植被覆盖率低，灰岩大多裸露。 隧道里程桩号yk42+880yk42+790原设计为iv级围岩，衬砌支护形式为s4d复合式衬砌。掌子面开挖施工至yk42+880里程处时，在掌子面正前方出现一个大型溶洞（图1），该溶洞规模较大，并且历时久远。 图1 溶 洞平面示意图 3、溶洞地质特征 3.1 区域地质构造 该隧道场地中溶洞区围岩为灰岩

4、，受区域性兰花菁断裂（f1）的影响，灰岩中垂直向与水平向节理裂隙发育，多数呈闭合状，少数呈张开状，且发育成垂向溶洞。根据本次调查，该溶洞地表为亚粘土及碎石土，覆盖层厚度约3-8m，地表未见与该溶洞有联系的岩溶现象。隧道左幅zk42+900左约45m处，有一条南东转北西向溶洞，延伸约70m， 最大宽度（洞口）9.5m，最小宽度约0.5m，最大高度（洞口）约35m，最小高度约1.9m，进入洞内70m后沿85方位角向上延伸约25m，再垂直向下呈张开裂隙状，人无法进入其中，深度不详，推测与y42+880大溶洞相连。 3.2 水文地质条件 隧道场地中溶洞区地表水贫乏。 场地内地下水类型主要为孔隙水和岩溶

5、裂隙水。孔隙潜水主要赋存在第四系亚粘土层中。第四系分布广泛，但厚度小，地下水量贫乏。岩溶裂隙水主要赋存于灰岩溶蚀裂隙中。隧道场地内溶洞区溶蚀裂隙发育，岩石完整性较差，含岩溶裂隙水，水量较贫乏，但季节性变化十分明显，雨季时水量较大，干旱季节枯竭。本次调查时有少量滴水现象。 场地内地下水主要接受大气降水和地表水垂直补给。隧道中溶洞区地表水欠发育，冲沟中均为季节性溪流。根据调查，该区内冲沟，仅在暴雨季节才有雨水流出，但时间很短，一般在一天左右溪沟内水流消失。本次调查时未见地表水。 场地内地形切割强烈，地下水位埋深较大。场地内地下水排泄方向受地形和构造发育方向控制，由高向低迳流，大部份地下水排入场地南

6、侧及北东侧冲沟中。 3.3 地勘结果 经过对溶洞实地进行地质雷达探测并结合地质钻孔勘察后，地勘资料显示： 1）隧道左右幅里程桩号k42+880k42+855段从设计隧道路面标高以下9m范围皆为黄色淤泥质粘土，软塑状，可搓条，扣除路面、仰拱及仰拱回填高度1.9m，基底下淤泥7.1m厚。 2）整个隧道右幅在溶洞之内，该溶洞纵向向小里程方向延伸发育约90m，横向向两侧发育，横向宽47-63m。路线右侧超出边墙开挖轮廓线4-6m，路线左侧超出边墙开挖轮廓线15.4-24.3m，两个隧道间净距15.4m，左幅隧洞右半部基本也在溶洞之内。 3）该溶洞纵剖面上呈阶梯状，主要由两个台阶构成： 桩号yk42+8

7、80yk42+855为第一台阶（溶洞充填区），由软塑状淤泥质粘土构成，台阶高出隧道设计路面约1.2m，溶洞充填区纵向长约25m，横向宽约37m，溶洞充填物较深，该段拱顶溶洞空腔高度约1.2-2.5m； 桩号yk42+855yk42+790为第二台阶，表面主要为钟乳石石质结构，二级台阶中部有宽20m，长约30m米的岩溶发育区段，台阶高出隧道设计路面标高4-11m，沿小里程方向呈上升趋势，逐步与溶洞顶部围岩汇合连接，该段拱顶溶洞空腔高度约3-5m。 4）yk42+830yk42+810段右侧边缘，发现三个小型溶洞，洞宽2-3m，洞高0.5-1m。向西走向285方向，向下延伸，洞内可见长度大于50m

8、，为溶洞内的地下水通道。 5）溶洞顶板岩层产状很平缓，节理裂隙及岩溶发育，局部存在张开裂隙及小溶洞空腔，并有滴水，整个溶洞内布满钟乳石。其中yk42+833k42+853段，由于垂直向与水平向节理裂隙发育，受节理切割，溶洞顶板分布有几组走向145的横向宽约40m，厚约1.5-2m，呈微张状的危岩体，稳定性较差，易产生塌落。 4、溶洞处理方案 根据实地勘察资料，针对该隧道右幅溶洞的具体问题，经过各方共同认真分析研究，形成了如下处理方案（图2）： 1）为了保证洞内的施工安全及结构安全，右幅隧道yk42+880yk42+790段支护形式调整如下：采用明洞直墙式支护形式，初期支护调整为i20a工字钢（

9、纵距50cm，仰拱部位不封闭成环），外铺8钢筋网一层；采用无纺布及石棉瓦遮挡，在内侧施作26cm厚的喷射砼，形成第一层保护层；取消系统锚杆。二次衬砌由40cm厚调整为80cm厚（45cm厚的c25钢筋砼+35cm厚的c25模筑砼），40cm厚的c25模筑砼仰拱调整为45cm厚的c25钢筋砼仰拱。 yk42+880yk42+855段周边裸露，没有围岩受力，因此在拱脚部位左右侧各增设m7.5浆砌片石挡墙一道（长25m、高2.0m、宽1.5m）对初支进行加固。 2）为了保证洞内的施工安全,对右幅隧道yk42+853yk42+833段拱顶上方危岩先进行人工清理，而后在拱顶8m范围增设22的药卷锚杆（长

10、度l=4.5m，纵环间距100*100cm，梅花形布置），局部增设钢支撑加固拱顶围岩。 3）软基处治方法有以下两种：碎石桩及清淤换填。前者施工周期较长，费用低；后者施工对围岩扰动较大，且会增大临空面，但效果优于前者。经过对比，决定采取后者。对隧道k42+880k42+855段软基采用清淤换填处治方案：对隧道轮廓线外两米范围内进行换填，路面至仰拱及仰拱以下3m范围采用c15片石砼回填，36 m范围采用m7.5浆砌片石回填，6-7.1m范围采用洞渣回填（拱脚对应位置须用m7.5浆砌片石回填），要求确保达到路基换填压实度要求（形成基底盲沟）；隧道轮廓线两米外采用洞渣换填至路面标高。 先对右线进行换填

11、，左线待开挖至此再换填。 换填之前应将淤泥清理干净；换填时采取分段换填，减少对围岩扰动。 4）对yk42+830-yk42+810段右侧边缘原有的地下水通道进行维护，保证水系畅通，将yk42+855yk42+790段水量引排至此；通过修建排水沟、沉淀池及预埋排水管道将yk42+880yk42+855段水量引排至中心排水管排出洞外；根据水量、水向定期观测资料再决定中心排水管是否需要加大。 5）鉴于溶洞内地质情况复杂，施工之前先对yk42+853yk42+833段洞顶危石进行排查清理，加强溶洞顶部围岩监控量测等预报工作。yk42+855yk42+790段开挖时，尽量减少扰动，控制放炮与开挖进尺，尽量减少施工部位的作业人员，降低安全隐患。 图2 溶洞处理平面示意图 5、结语 岩溶地区的隧道溶洞如果处治不当，会给隧道施工和运营带来各种问题和危害，因此，在岩溶发育地区进行隧道施工时，进行详细的地质勘探，合理确定溶洞的处理方案，及时进行隧道溶洞加固处理是非常重要的。 通过运用前述方法，对该隧道的溶洞进行了合理处理，处理