隧道施工中溶洞处理措施浅谈

隧道施工中溶洞处理措施浅谈
1.工程基本概况
洞湾隧道地处习水县回龙镇洞湾村境内，呈东西走向。

该隧道的右线起讫桩号YK66+205-YK68+290，总长度为2085m，其中开挖至YK66+488位置时，发现一大体积溶洞，经调查，确定该溶洞空间形态的发育，与构造带保持相同方向，而且在构造带控制下，溶洞的底顶呈现缓突变陡的走向。

溶洞包含1-6号互相连接的洞腔，其中隧道左线YK66+459-YK66+516和右线ZK66+460-ZK66+486横穿1号溶腔上方，长度分别为57m和26m，顶板与隧道底板相隔距离大约为3-29m 和17-32m。

右线溶洞位置的拱顶为17.5m高的空腔，左侧墙体外面为落水洞，落水洞和空腔互相连接。

至于溶洞的走势，表现为溶洞底部平缓，最小高程为1004.25m，而沿着大里程方向，底部呈高度和陡度增加趋势，最大高程可达1021.50m，高程落差为17.25m，成30.7°斜坡。

2.溶洞处理前工作
2.1地质、水文调查
关于地质和水文的调查，采用地质调绘和测量相配合的方法，建立8个水文观测点和19个地质观测点，分别确认地质和水文条件，详情如下：
2.1.1地质条件
地层岩性：为第四系土层和基岩组成，其中第四系土层结构特征为3-1-1角砾土和6-2-3粘土，均分布在隧道的出口位置，而且围岩都属于V级，而基岩为志留系下统龙马溪组泥岩、奥陶系中统+上统灰岩、奥陶系下统湄潭组灰岩夹泥岩和页岩，分别分布在出口位置山体顶部、K67+100出口位置、K67+000m入口位置；地质构造：为单斜地层，影响隧道右线施工的安全性。

2.1.2水文条件
对隧道施工影响比较大的地下水为构造裂隙水和岩溶水，前者贮存在断层带的基岩裂隙中，不仅水文不稳定，而且分布不均匀，而后者富水性强，在岩性、岩溶发育的影响下，以非均匀状态分布，并有6条流水通道，对隧道施工形成不同程度的影响。

至于岩溶水水力的联系体征，根据非溶洞原生动物的螃蟹、鼠类
尸骸判断外界地表水可直接涌入溶洞，另外溶洞溶槽底部有一定深度积水，具有冲刷和腐蚀隧道构筑物的作用。

2.2工程物探
工程利用地震仪NZ24、EH-4型大地电磁仪、DUK-2B高密度电法仪，分别查明隧道底板下岩溶发育情况、已知溶洞发育范围情况、溶洞1号洞腔小里程延伸趋势、未开挖段泥岩与灰岩接触段岩溶发育情况、隧道底板及掌子面附近岩溶发育情况。

经物探，确定YK66+205-YK68+290每个里程桩号的围岩等级和地层构造等，主要的工程地质问题为围岩自稳能力差、节理裂隙发育、局部坍塌侧壁失稳坍塌、无支护时拱顶局部坍塌、地基沉陷等，为下文溶洞处理方案的选择提供足够的依据。

3.右线溶洞处理具体施工工艺
右线溶洞施工处理，其具体施工工艺体现在右线溶洞立面、横断面、衬砌断面几个环节：
3.1右线K66+480—+520桥梁跨越溶洞
经谨慎选择，选定回填方案作为溶洞处理方案，该方案所需工程造价890.32万元，不仅结构安全系数高，而且具有较好的结构耐久性和较短的施工期，可与隧道出口开挖同步施工。

右线K66+480——+520采用桥梁跨越溶洞，桥台采用桩基支撑溶洞顶板后，在顶板上做扩大基础。

分为立面处理和横断面处理两个部分，具体施工内容如下：
3.1.1洞腔防护
YK66+459-YK66+476：洞湾隧道右线溶洞位置的顶部和厚度14.89-29.52m 的底板之间岩体属于中风化灰岩，该位置不需要做防护处理。

YK66+476-YK66+516：在回填减跨底板之后，并经过缜密计算，确定底板岩柱的承载水平符合规范要求，只需要喷锚加固受到开挖爆破影响的溶腔顶板，其中选用φ22锚杆和φ6.5钢筋，同时喷射一定厚度的混凝土。

除此之外，工程还需要做好危石处理、测量放样、勾缝处理、顶面找平等一系列的工作。

TK66+488-YK66+515：边墙和拱部位置存在大面积空洞，对该段洞腔防护，不需要设置仰拱，但要利用钢筋混凝土、厚钢拱架衬砌明洞，形成空洞段的支护
结构，其中钢筋混凝土的厚度为45cm、拱架内设距离60cm的工字钢骨架。

其他的加固防护方法，与YK66+476-YK66+516段洞腔防护方式一致。

YK66+500-YK66+510：该位置的顶板厚度最薄，并且分布不同厚度的危岩，在加固支护之前，需要将裸露的危岩清除干净，然后再以喷锚加固的方式，稳定溶腔的顶板，并噴射钢筋混凝土和搭设厚钢拱架。

YK66+510-YK66+516：彻底清除溶洞腔顶部的危岩，并在清除位置喷锚钢筋混凝土，以及搭设明洞衬砌支护结构，其余施工细节，可参照以上其他溶洞段的施工方法。

3.1.2右线溶洞衬砌断面溶洞处理
S-Ra衬砌断面的施工，以右行车道中心线和右线衬砌中心线为基准点，在其下布置φ40cmHDPE中央排水管，并在测设中心点的右侧下方，分别喷射10cm 厚的沥青混凝土面层、设置26cm水泥混凝土板、回填C15水泥混凝土。

而隧道的方法，主要布置长3.0m的φ22药卷锚杆，其间距控制为120×120（纵×环），呈梅花形布置，以及设置网格间距25×25cm的φ6.5钢筋网和喷射10cm厚的C20混凝土，预留出4cm的变形量。

S-Ra衬砌每延米工程数量，具体如下表1所示：表1：S-Ra衬砌每延米工程数量
材料单位数量
土石开挖（IV级围岩）m3 83.09
二次衬砌
（C25防水混凝土）拱部及边墙m3 10.76
仰拱m3 0.00
二次衬砌背后注浆（M20水泥浆）m3 0.25
C15水泥混凝土回填m3 2.15
初期支护C20喷射混凝土m3 2.30
Φ6.5钢筋网
（25×25）kg 49.32
Φ22药卷锚杆kg 115.48
垫板、螺母kg 13.69
防水层无纺土工布（350g/m2）m2 22.86
1.2mmHDPE单面自粘胶膜防水板m2 2
2.86
基于上表的衬砌工程数量，衬砌施工重点的细节事项是放样和砌筑方式，衬砌方法主要有分层衬砌和分段衬砌两种，并在衬砌之后，保证砌块之间连接的完整性，不仅石料的安砌连接要紧密，而且砌缝内部砂浆要饱满和密实，以及喷锚支护对隧道正常有直接影响的洞腔顶部—回填之前，清洗洞腔内部的淤泥和残渣—利用浆砌片石回填隧道底部洞腔—注浆方式找平回填部位的顶面—在合适的位置设置护拱结构和防水层—二次衬砌。

3.2桥墩桩柱支撑
桥墩采用2m桩柱支撑，其中需要在处理右线溶洞横断面的基础上，再进行支撑的结构施工：
3.2.1右线溶洞横断面溶洞处理
右线溶洞YK66+476-488横断面，是整个工程溶洞处理的重点位置，其洞顶高程、洞底高程、测线长度等均可从横断面图1显示：
图1：洞湾隧道右线溶洞横断面
该位置的施工，具体施工工艺需要根据隧道的标高，搭设用于清除隧道顶溶洞空腔危岩体的平台，平台应尽量采用可移动的模式，同时预留平台足够的操作面面积，以便在清除危岩体之后，用于喷锚防护施工，以及保证危岩体清除和喷锚防护施工的安全。

以及在隧道底板和顶板的危岩清除后，发现某些位置的厚度极薄，建议在清除危岩之后，根据现场的情况采取适当防护措施，保证洞腔整体施工环境的绝对安全。

3.2.2结构施工
隧道右线溶洞段需要加固的结构有YK66+480-YK66+488、YK66+515-YK66+520、YK66+488-YK66+515三段的边墙和拱部，其中前两段没有受到溶洞直接影响，但随着隧道的深入开挖，在做好支护设施的同时，还需要采用钢筋混凝土，衬砌施工45cm厚的防护层，但该结构不需要设置仰拱。

而后段在溶洞空洞段的范围，采用钢筋混凝土、工字钢进行结构支护施工，主要的施
工方法是明洞衬砌、外部拱架、内部骨架，同样不需要设置仰拱，但要控制好钢筋混凝土结构层的厚度、外部拱架厚度、内部骨架间距。

3.3隧道顶部溶腔和右侧及隧底溶腔的加固处理
从仁怀到赤水方向，起点桩号YK66+480至终点桩号YK66+520，上部和下部均有需要处理的溶洞，其中以YK66+500为桥梁中心桩号，其上部1#溶洞洞腔为空腔，施工时需要通过右侧竖井与1#洞腔连接，而下部溶洞右下侧存在大量崩塌堆积块石，与隧道设计底板最大垂直距离28.06m和桥梁中心桩号最大垂直距离38.0m的溶洞之间，分别布置了15根φ160cm的桩基，以及为了扩大桩基底部的基础，其顶部利用植筋与岩体相连。

在清理YK66+459-YK66+516段底部顶板较薄位置的危岩之后，为顺利进入隧道底部的工作面，需要回填溶洞的空腔。

经勘测，确定溶洞顶端和隧道底部为最小厚度14.89cm的中风化灰岩，决定采用喷锚加固防护方式，具体施工方法为：搭设加固防护的操作平台，平台结构主材料为钢管和竹条；施工过程中将溶腔内部的危石清除干净；采用混凝土、药卷锚杆、钢筋喷锚加固溶洞顶部，形成10cm 厚的混凝土锚杆体，其中锚杆和钢筋都需要保持一定的间距；在所喷锚的混凝土完全凝结之后，安排人员拆除加固防护的操作平台，然后借助钢管踏梯运出地基的废渣，以及彻底清洗地基；测量放样，在检查基地是否达到标准压力1.0MPa 之后，安排溶洞的回填，需要重点兼顾的回填事宜有回填宽度、管涵材质、管涵进口标高、管涵出口标高、溶洞水流顺畅；溶洞空腔回填材料为M7.5浆砌石，回填之后需要平整裸露在外的砌体，以及处理勾缝，笔者认为可利用C20混凝土以间歇注浆方式，浇铸成一定厚度的找平层，确保溶洞顶板的回填部位完全密实。

4.結束语
综上所述，溶洞是诱发隧道坍塌地质灾害和空洞垮塌的“罪魁祸首”，在隧道施工过程中，需要采取奏效的溶洞处理措施，以尽可能减少质量事故问题出现，文章以洞湾隧道右线溶洞施工为例，通过了解该工程的基本情况，为有的放矢地处理该处溶洞，在施工之前展开了周详的地质、水文调查和工程物探工作，并根据工程地质、水文调查和物探的结果，确定隧道右线YK66+459-YK66+516段的溶洞处理技术方案。

参考文献
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[2]李培楠，刘俊，苏锋.溶洞对地铁隧道开挖稳定性影响的数值分析[J].路基工程，2013，（4）：76-81.。