云雾山隧道巨大溶洞的处理

ｄ 注浆孔平面布置
图 ２ 溶洞处理方案示意（ 单位 ： ） ｃ ｍ
３３ 方案的详细说明与计算 ．
根据以往的设计和处理类似情况的经验 ， 此溶洞
的处理方案的设计思路如下： ①根据经验， 预先设计出 一个确定尺寸的桩基承台方案； ②在现有规范下， 对该 方案进行验算。 根据溶洞的具体形态， 上部隧道结构不进行太大 变化。根据经验， 初步确定承台厚度为 ２５ ， ． 桩基采 ｍ 用 似２０ ｍ钻孔桩， ５ｍ 桩基梅花形布置， 间距为 ５０ ｘ ． ｍ ２７ （ ． 横向ｘ ｍ 纵向） 。桩基伸人持力基岩层长度不小于 ２０ 。为控制桩基的自由桩长， ． ｍ 在桩基施作前对溶洞
２０ 年 ８ ０６ 月
第 ３卷 第 ８ ５ 期
云雾山隧道巨大溶洞的处理
李子龙， 杨建明
（ 南华大学， 湖南 衡阳 ４１ １ ２０ ） ０
【 中图分类号」 ４９２ Ｕ５．
［ 文献标识码」 Ａ
〔 文章编号」 ０２ ４８２０） － ７－ １ － ９（ ６０ ０ ５ ２ ０８ ０ ８０ ０
ｏ ａ ｇ Ｃ ｖ ｉ Ｙ ｎ ｕ ｕ ｔｉ Ｔ ｎ ｅ ｆ ｕｅ ｅ ｕ ｗ Ｍｏｎａ ｕ ｎｌ Ｈ ａ ｎ ｎ
由于地质条件的复杂性和自然条件的动态性， 使 得地下工程（ 包括隧道、 矿井等工程） 的设计， 往往不能 十分的精确。所以， 现场的设计变更在整个工程中起 着不可忽视的作用。地下工程对于溶洞的处理， 应该 考虑各个方面的因素， 包括地质条件、 施工技术能力、 经济性、 安全性等。此外， 精确的计算和丰富的实际经 验在处理该类问题时， 起着同样重要的作用。初步的 设计往往会因为后期的各种原因而发生变化， 而这些 原因往往不可精确的估计计算， 这时常年累积的现场 经验能起巨大作用。
参考文献 ：
［］ 中华人民共和国铁道部．Ｂ ０－ ０ 铁路隧道设计规范【１ １ Ｔ １ ３ ０５ ０ ２ ０ Ｓ．
北京： 中国铁路出版社 ， ０ ． ２５ ０
［」 中国建筑科学研究院．Ｂ １ ２０ ２ Ｇ ５００ ０２混凝土结构设计规范 ０ － ［］北京 ： Ｓ． 中国建筑工业出版社 ， ０． ２２ ０ ［］ 王毅才ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ隧道工程【 ｌ北京 ： ３ Ｍ． 人民交通出版社 ， ０． ２４ ０ ［〕 陈保立． ４ 浅析云雾山隧道岩溶水文地质条件【ｌ 资源环境与 Ｊ
３３２ 单桩承载力验算 ．．
由于该方案的桩基伸人持力层长度超过 ２０ ， ． 故 ｍ 桩的承载力可以看成由摩擦力和端承力共同作用。具 体验算方法可参考《 建筑桩基技术规范》 Ｊ － ａ Ｊ９９ Ｇ ４４
４ 结语
ａ 线路中右侧２ ｍ ． ５
处纵断面
ｂ 线路中左侧２ ｍ ． ５
处纵断面
工程 ， ０ ， ． ２ ５ ０） ０
云雾山隧道是湖北省新建的铁路宜万线中的特大 型隧道之一， 隧道起点位于恩施市西南 ２ｋ １ ｍ的白果坝 镇（ ８１ ８ ）， 高程 ０． ｍ 终点位于屯堡乡的小溪沟（ ９ 高程 ８４ ２间 ， ７ ． 隧道呈 Ｎ８ ７ ７Ｏ 向斜穿云雾山， Ｗ方 全长 ６８ ． ｋ（ ｒ 勘察桩号 Ｄ ２１ ７０ Ｄ ２８ ５０。 ｎ Ｋ４ ＋ ０ 一 Ｋ４ ＋ ０） 隧道穿越主要为浅灰、 灰色厚层微 一 细晶灰岩、 条 带状灰岩夹白云岩及白云质灰岩； 一中层泥质白云 薄 岩夹溶崩角砾岩、 白云岩、 白云质灰岩与页岩夹层及互 层， 一 浅灰 灰色及灰绿色， 节理发育， 岩层次级褶皱较 发育， 岩体较破碎 一 破碎， 弱风化。 云雾山隧道地质条件极为复杂， 根据地质勘查报告 及目 前开挖揭示情况， 本隧道主要不良地质问题有： 大 规模高压涌（ 水、 突） 突泥、 高低应力、 高地温、 天然气等。 ２ 溶洞概况及该地段的水文地质条件 ２１ 隧道横洞揭示的溶洞 ． ２０ 年 １ 月 ２ 横洞施工到 Ｈ Ｋ 十 ７ 时， ０４ ０ ７日， Ｄ Ｏ ００ 揭 示一大型干溶洞。溶洞横 向发育宽度： 横洞中线左
Ｌ Ｚ ｌ ｇ 丫 Ｎ Ｊ ｎｍｎ Ｉ ｏ ， Ａ Ｇ － ｉ ｉｎ － ｉ ａ ｇ （ａ ｕ Ｕｉｒ Ｈｎ ａ ， ＇ ２０１ Ｃｉ ） Ｎｎ ａ ｍｓ ｈ ｎ 妙， ｅ ｙｎ Ｈ ｒ ４１ ， ｈａ ｇ ｇ ｕａ ｎ ０ ｎ
一般来说， 隧道的地质变化引起的设计变更主要 为以下几种原因： 围岩级别变化； 溶洞溶槽； 高低应力 等。对此， 可以采用的措施如下： ①提高隧道衬砌相应 的围岩级别； ②对于小型溶洞， 初期支护可以在顶部作 护拱， 然后做下面的二次衬砌； ③隧道线路侧面的溶洞 和溶槽 可以对溶洞溶槽进行回填， 再在初期支护加 护壁； ④对于地质变化比较大的地段， 比如围岩级别局 部提高较大或者顶部岩层风化严重的， 可以作适当的 加强支护— 格栅钢架或者钢拱架。前者承载力小， 变形量大， 造价较低 ， 适合岩层较好、 变形量小的地段； 后者则有较大的承载力， 变形量小， 适合风化严重、 岩 层变形量较大的地段， 但是造价较高。 宜万铁路云雾山隧道施工过程中遇到巨大溶洞， 给隧道施工与安全带来威胁。
１ 工程概 况
１． ， １ ； ７４ 右 ５ 沿隧道纵向发育 １ ； ｍ ｍ ６ 竖向发育隧底以 ｍ
上２ｍ 以下 １． ． 月 ２ ６， ７３ １ ｍ ０ ８日在横洞前方 Ｈ Ｋ 十 ＤＯ
００揭示与之相连的另一大型溶洞， ５， 该溶洞横向发育 宽度： 横洞中线左 １． ， ２． ； ６４ 右 ２５ 沿隧道纵向发育 ｍ ｍ
２ｍ 竖向发育隧底以下 ２ ． 。现该处 ２ ４， ６３ ｍ 个溶洞已经 贯通为一个溶洞。 ２２ 隧道正洞揭示的溶洞 ． ２０ 年 １ 月 １ ０４ ２ ０日， 由横洞施工进人正洞至 Ｄ ２２ Ｋ４ ＋ ５ 里程时， ８２ 掌子面揭示一贯穿隧道的干溶洞， 溶洞 顶部在隧底以下约 ０４ ， ． 洞口面积约 ０８ 洞深约 ｍ ． 时， ２ｍ 溶洞于隧底向隧道右侧发育， ３， 向下发育 ３． ， ２６ 向 ｍ 左与横洞 １ Ｋ ＋ ７ 溶洞连通。 ｍ ０ ００ 溶洞典型地段如图 １ 所示。
程与资源环境学院硕士研究生， 湖南省衡阳市 ４１ １电话： ２ ０， ０
（７４８６９７ ０３）１８２
施工技术
第 ３卷 ５
地段洞顶附有粘土等充填物， 洞顶偶见掉块现象发生， 已见掉块体直径为 ０３ ． ｍ左右， 洞底见较大面积的粘 土、 块石堆积， ０３ 直径 ． ｍ左右， 其间局部低洼地段见稍 湿的粉细砂层， ０５ 厚 ． ｍ左右， 该松散堆积层总厚度不 详； 溶洞底板由于节理裂隙较发育， 岩体较破碎。 ３ 溶洞处理方案 ３１ 方案设计原则 ． （） １在以安全为前提的情况下， 尽量多考虑地下工 程不可逆性及地质条件不确定性。 （） ２由于本段隧道结构为燕尾式衬砌连拱段和小 间距加强段， 结构形式比较复杂， 溶洞处理时应充分考 虑结构的安全性与施工的可行性。 （） ３由于该溶洞为古暗河通道， 位于地下水位之 上， 为过水廊道， 雨季时可能承接过路水， 所以应尽量 维系原地下水的排泄通道。
通过计算， 得出桩与桩之间承台的最大负弯矩 Ｍ １ 和单桩处固 端最大弯矩 Ｍ ， ２选定其中较大的弯矩作为
控制截面的参数。 （） ２承台抗冲切承载力验算 承台承受均布荷载， 且承台和桩的布置均匀对称， 故单桩只对承台造成反弯矩下的弯曲作用， 此种情况 下不需考虑冲切破坏作用。 （） ３承台抗剪切承载力验算 同上理由， 也不需要考虑剪切作用。
底部进行注浆处理。注浆孔径为 １ ， ２ ， ｌ ｍ 间距 ｍ 梅 ｏ ｍ
花形布置。隧道结构位于承台上， 承台作用于围岩或 桩基上， 对溶洞原排水系统的影响较小。为保证隧底 排水顺畅， 承台以下预埋横向盲管。 ３３１ 承台承载力的验算 ．． （） １承台抗弯承载力验算 ＂ ｑ Ｌ 由于承台承受 的荷载 为上部传来的铁路的静荷 载和火车的动荷载（ 根据规 Ｎ 个桩 范已转化为静荷载进行计 算）确定承台上的荷载为 ， 均布荷载。选取 １ 个单位 横截面， 其受力计算简图如 图 ３ 承台受力计算简图
图３ 所示 。
３ 方案设计思路 ． ２
结构受力必须明确， 结构作用基础较可靠， 沉降量 小， 运营安全可靠， 对既有排水系统影响小。就 目 前已 知的地质条件而言， 该溶洞体积巨大， 周边岩石风化较 严重， 一般的加固措施不能保证足够的安全。由于溶 洞竖向发育较大， 且该溶洞本身担负着雨季的过水通 道功能， 洞渣回填显得更加不适合。考虑到桩基承台 结构受力明确， 可算性好， 本身为人工构筑物， 整体性 好， 钢筋混凝土结构， 承载力大等特点， 决定选择桩基 承台方案跨过该溶洞。 桩基、 隧道结构方案如图２ 承台、 所示。
图 １ 溶洞典型地段横断面示意
２３ 溶洞地段的水文地质条件 ．
该溶洞为古暗河通道， 位于地下水位之上， 为过水 廊道， 雨季时可能承接过路水。受节理发育影响， 局部
［ 收稿日 ２ ６ ２０ 期〕０ － － ００ ２
［ 作者简介］ 李子龙（ ８ ， 湖南益阳人， １ ２ 男， ９ －） 南华大学建筑工