岩溶与岩溶充填物地质隧道施工_secret

岩溶与岩溶充填物地质隧道施工据中国新闻网于2007年12月18日公布的消息，中国现在大概完成了国家高速公路网规划总里程40%左右，约53000公里，通车里程位居世界第二位。

“蜀道难，难于上青天”，深受交通不便之苦的重庆人，多么渴望冲出大山，踏上平坦大道，在中央和地方各级政府及广大人民群众的支持下，在2007年底，重庆市高速公路通车里程达到了1049公里。

认真回顾总结在山岭重丘区修建长大隧道的施工经验，是一件十分有意义的事情。

水江至武隆段，尤其是由BJ1总监办（西安方舟）监理的9个标段，全部位于武隆县的大山地段，武隆县地形、地质、地貌复杂，属“喀斯特”地形地貌，号称“地质画廊”，在这里修建高速公路，有人认为是“五毒俱全”，难度极大。

应当说名副其实，并不夸张。

一、工程概况由我单位担负施工的B8合同段，管区起讫里程：右线K27+835~K30+945.036长3110.036m，左线ZK27+800~ZK30+944.098长3144.098m；合同价：1.46921498亿元；管区内主要工程为xx特长隧道，位于重庆市武隆县xx镇一心村和刘丰村2社之间，隧道进口位于一心村，距xx镇约1.5公里；隧道出口位于刘丰村2社，距xx镇中心约2公里。

进口有原老319国道公路从xx水泥厂的厂区北侧通过，至郭溪沟电站的支公路与之相连。

出口西侧有武隆至南川省道公路穿过，并有简易公路直达隧道口。

xx隧道右洞K27+845~K30+895，长3050m，左洞ZK27+800~ZK30+899.38,长3099.38m；衬砌内轮廓线：限宽10.5米，限高5米，三心圆曲墙半圆拱设计，拱部半径5.5米，边墙半径8.5米，净宽10.79米，净高7米，内净空面积64.25平方；主要技术指标：设计时速80公里/小时，设计交通量：2009年9228辆/日，行车道宽度：2×3.75米；隧道中部有半径为4000米的圆曲线，在进口有半径为50000米的竖曲线，其余为直线，由进口向出口方向为1.95%的纵坡，下坡；隧道内设计有4个车行横洞，9个人行横洞，30千瓦的风机近期为16台；xx隧道进口顶部为灰岩形成的陡崖，崖高560米，陡崖岩体在自然风化应力及岩体自重的作用下，岩体发生变形及断裂，顺陡崖岩体的边缘形成卸荷裂隙，随着裂隙的加深加宽，在构造裂隙的共同作用下，岩体最终被切割脱离母岩，形成危岩，稳定性差，在进行洞口施工放炮的影响下，有产生局部岩块崩塌的可能。

陡崖下面就是郭溪沟河，河对面又是陡崖，进口出洞紧接着B7标的郭溪沟中桥，中桥过去又紧接着是羊角隧道的出口，场地非常狭窄，在设计文件和合同文件中明确指出进口就不存在进洞作业的可能。

本隧道主要地质问题是岩溶、岩溶充填物及岩溶水，我们采取了监控量测和TSP超前地质预报，并采用超前地质探孔进行验证，根据探测结果进行了合理、有效的处治；隧址区属亚热带湿润季风气候区，以多雨、多雾、寒冷为特点，雨量充沛、四季分明。

开工日期2005年12月21日，计划竣工日期2008年6月25日。

二、出口进洞条件和施工方法：由于出口洞口段地形平缓，地质不良，为崩坡积块碎石土，极其松散破碎，进洞采用了单侧壁导坑（CD）法施工施工。

左洞出口由于在2005年年底进行50米路基开挖引发隧道左侧大面积古滑坡体的再次滑移，造成停工近一年之久。

右洞自进洞以来，地质情况一直不好，溶洞充填物占多数地段，间或出现一些小规模的溶洞，因此一直采用上下导坑、上导坑预留核心土分部开挖的方法，进场了小型挖掘机，主要以人工、风镐、风铲开挖，采用20号的工字钢加工成钢拱架进行初期支护，超前支护采用了注浆小导管，在洞口还采用了大管棚30米。

往里大部分是溶洞充填物，无水状态，进到1000米时，出现了多处溶洞空腔，有没水的，也有有水的，右洞出口在K30+040处，由于溶洞充填物富水严重，发生了塌方。

变更区段达2308米，占原设计的37.5%，变更金额达4479.9万元，占原设计的36.3%；进度严重滞后，为了赶工期，我们只好在正洞过了4号车行横洞之后，首先打通横通道，通过横通道开辟左洞的作业面，加快施工进度。

四、岩溶处治方案和技术措施左洞出口的一次较大溶洞的情况和处治措施---于2007年7月17日，左洞出口开挖至ZK29+833时出现溶洞，溶洞顶及侧壁为近似水平状灰岩，底部为黄色淤泥质充填物，溶洞宽10米多，高4米多，呈不规则形状，往进口方向和右洞方向斜插入隧道范围，当即决定立即停止掌子面掘进，进行超前地质预报，探明溶洞发育规律，底部采用坑探查明溶洞充填物深度，对溶洞顶及侧壁5米范围内进行锚喷网支护。

到2007年7月26日，掌子面开挖至ZK29+815时，原伸向进口的溶洞被打通，隧道右侧拱腰处溶洞向右洞方向延伸，溶洞口近似椭圆形（高5米，宽10米），洞壁光滑，有白色碳酸钙结晶体出现，柱状，像石笋。

走进去150米没到头，说明与右洞相连。

掌子面背后有一道竖向裂缝，并有两股水流出，流量100方/小时，同时通过坑探，探明隧道底部溶洞充填物深度为4~5m。

施工方案为：（1）、ZK29+833~ZK29+815段采用钢筋混凝土二次衬砌，底部溶洞充填物采用浆砌片石换填，右侧溶腔采用2.0m厚C25混凝土墙封堵，墙后采用干码片石堆填反压。

（2）、ZK29+815~ZK29+795段因右侧壁出现较大溶洞及涌水，采用钢拱架和锚喷网进行加强支护，二衬采用钢筋混凝土加厚处理，溶洞口采用2米厚C25混凝土墙封堵，墙后采用干码片石堆填反压。

（3）、ZK29+813处出水采用￠1.0m钢筋混凝土圆管埋置于仰拱以下，引至ZK29+833处溶洞，通过溶洞排出，通向右洞的岩溶水管道不能堵塞，待右洞开挖揭露溶洞时再处理。

施工时我们加强了超前地质探测，防止出现突水突泥等安全事故；加强了监控量测与地质观测；保持原有岩溶管道排水系统的通畅，防止浇筑混凝土时堵塞岩溶管道，确保暗埋涵管排水畅通，暗埋排水管入水口设置了片石反滤层（利用干码反压片石），口部以无纺布包裹防堵塞；本段环向排水盲沟和横向连接排水管加密至5m一环，ZK29+813集中出水处环向盲沟以三根￠50mm环向打孔波纹管作为一道盲沟；出口方向溶洞处理段延长5m至ZK29+838作为过渡，以确保结构安全，分别在ZK29+838、ZK29+815增加沉降缝。

溶洞充填物情况描述和处治措施----从出口进洞以来，不论是左洞还是右洞，溶洞充填物的地段经常发生，掌子面的围岩地质描述大部分为：褐黄色溶洞充填物（黄泥夹碎块石，松散，破碎）。

也有风化严重的薄层状泥灰岩、灰岩、页岩，有白色、红色、黑色、褐色的交错分层，局部粘土充填。

也有的掌子面出现了条带状沙土夹层，围岩极其破碎松散，经多方判断均为溶洞充填物。

我们采取的措施是：增加超前小导管预注浆支护预防掌子面塌方，增加I18钢拱架初支加劲措施，增加仰拱，初期支护也做相应的加强。

在洞口段的溶洞充填物则采用I20钢拱架加劲措施。

溶洞的其他一些常见的类型，在我们隧道中也都出现过：起拱线以上小溶洞，起拱线以下小溶洞、起拱线以上大溶洞（无充填物）、起拱线以上大溶洞（有充填物）、起拱线以下大溶洞。

其具体的处理措施见下：小规模溶洞处治根据施工开挖揭露的实际情况，按动态设计、动态施工的原则进行处治。

对于隧道开挖中揭露的发育深度小于3.0m的小溶洞、溶穴，原则上采用回填处理。

根据溶洞分布位置与隧道的关系，按以下方案处治溶洞：（1）处于起拱线以上的小溶洞，在清除溶洞填充物后，采用锚喷网支护溶洞壁，浇注二次衬砌时回填C10混凝土或与二次衬砌同标号的片石混凝土。

图1、起拱线以上小溶洞（2）处于起拱线以下边墙处小溶洞，在清除溶洞填充物后，采用M7.5浆砌片石回填，回填厚度不小于1.5m。

图2、起拱线以下小溶洞（3）处于基底以下的小溶洞，在清除溶洞填充物后，采用M7.5浆砌片石回填密实，横向宽度两侧超出基底1.5m。

（4）溶洞位于起拱线以上且溶洞内无充填物或充填物易清除，采用锚喷支护加固溶洞壁，顺溶洞壁布置环向双&22钢筋拱，钢筋拱纵向间距0.5m，二次衬砌注完毕，从预留洞中砌筑1.5m厚M7.5浆砌片石护拱。

图3、起拱线以上大溶洞（无充填物）（5）溶洞位于起拱线以上且溶洞内有充填物清除不易，先施作^42超前小导管，小导管环向间距35cm，纵向间距2.0m，其施工方法参照Ⅴ级类围岩洞口浅埋加强段超前小导管预支护设计图执行。

在小导管保护下进行开挖，开挖应遵循”短进尺，弱爆破”的原则，每开挖0.5m，安设1 18工字钢，注意钢架基础处适当扩挖，以保证基础稳固，施做锁脚锚杆，铺钢筋网、喷射混凝土，二次衬砌采用40cm厚钢筋混凝土。

18工字钢和二次衬砌配筋参照Ⅴ级围岩洞口偏压段相关设计执行。

图4、起拱线以上大溶洞（有充填物）（6）对于位于起拱线以下规模较大的溶洞，采用回填嵌补、支顶加固、回填封闭或桩基础（扩大基础）跨越等多种措施处理。

图5、起拱线以下大溶洞溶洞水的处理：以排为主，堵排结合。

排水采用圆形混凝土预制离心管或者盲沟将溶洞水引入隧道中心排水沟或下游溶洞中。

五、溶洞充填物地段发生塌方情况和治理右洞出口K29+975～K30+053洞身地质设计资料显示为三叠系下统嘉陵江组三段灰色中厚～厚层状灰岩，含白云质灰岩及泥灰岩，局部为粘土充填，地下水较丰富。

隧道开挖至K30+053嘉陵江组四段与三段界面时，出现了红褐色泥结碎石溶洞充填物，节理、裂隙发育，围岩稳定性及自稳能力极差，易塌方，经现场察看后，研究决定按溶洞充填物处治措施施工，2006年11月18日施工至K30+040时，掌子面右侧拱腰出现空穴，经观测直径约2m，向两个方向延伸，一条向拱顶方向，一条向进口方向，均有股状水流出，溶腔内黄色粘土夹大块石形成架空结构，伴有零星掉块。

经现场察看后，决定采用喷砼封闭掌子面，架立四榀临时钢架支撑进行临时加强支护，并进行超前地质探测查明溶洞发育规律。

2006年12月24日在进行超前地质探测时掌子面涌出200方泥夹孤石，导致临时加固措施被破坏，塌方向后扩展至K30+043。

2007年1月8日研究溶洞及塌方处理方案，决定：根据重庆大学的地质雷达超前预报，K30+043～K30+005段为溶洞发育段，溶洞发育高度不详，溶洞内充填大量粘土夹孤石。

当时采取喷射10cm混凝土封闭塌方体，K30+043～K30+095已完成初支段增加18工字钢临时支撑，并注浆加固，防止塌方扩大。

18工字钢临时支撑与初期支护格栅间隔布置，拱架接头增加4根长4.5mΦ22砂浆锚杆,拱架纵向以Φ22钢筋连接,连接钢筋环距为1.0m。

注浆采用4.5m长Φ42小导管,按1*1间距梅花型布置,注浆采用水泥单液浆。

衬砌断面型式与支护参数：初期支护采用C20喷射混凝土26㎝，双层φ6.5钢筋网，网格间距20×20㎝，R25中空注浆锚杆，间距50×80㎝，呈梅花状布置；初期支护加劲措施为20b钢拱架，纵向间距50㎝，辅助施工措施按照坍方处理要求施作，K30＋060～塌方终端过去20米的初期支护仰拱按照V级围岩衬砌型式施工，仰拱尽早施工以形成闭合环；K30＋095～塌方终端过去20米范围二次衬砌按照V级围岩结构形式施作。