邵國霞，蘇 謙

(1.西南交通大學土木工程學院，成都 610031;2.西南交通大學高速鐵路線路工程教育部重點實驗室，成都 610031;3.西南交通大學峨眉校區(qū)土木工程系，四川峨眉 614202)

近年來，隨著我國高速鐵路建設項目的不斷發(fā)展，在我國西部和西南山區(qū)，正在開展施工的隧道工程不斷增加。這些隧道所處地區(qū)地質條件復雜、巖溶溶蝕發(fā)育［1-2］。在巖溶發(fā)育地區(qū)修建隧道過程中，如何保證工程安全順利實施，探求技術可行、經濟合理［3-7］的巖溶處理方案是設計和施工技術人員必須研究和解決的重大課題。

結合正在修建的某客運專線隧道巖溶處理實踐，對隧底巖溶3種處理方案進行技術經濟的比較，并進行優(yōu)化決策，以期能為類似隧道的巖溶處理方案優(yōu)選提供借鑒。

1 工程概況

某客運專線隧道進口里程D3K462+507，出口里程D3K468+518，全長6 360.244 mm。全隧穿越可溶巖地段，洞身埋深差異較大，最大埋深約370 m，過溝淺埋段僅20余m。主要研究某隧道D3K462+885～D3K463+252穿越填充溶洞段，其平面布置見圖1。

隧道開挖揭示巖溶后，該處巖溶為古暗河通道，與線路呈16°相交，與隧道相交里程為 D3K462+950～D3K463+190段。

D3K462+885～+949段掌子面圍巖主要為灰?guī)r，掌子面節(jié)理發(fā)育嚴重，破碎。掌子面灰?guī)r中發(fā)育許多裂隙條帶，充填棕黃色黏土，局部把巖體切割成塊狀，容易掉塊，局部有少量水滲出，圍巖自穩(wěn)能力差。這段多處出現(xiàn)溶洞，填充物為黃色黏土或紅褐色軟塑黏土，洞高3～8 m。

圖1 某隧道D3K462+885～D3K463+252段穿越巖溶段平面示意

D3K462+949～D3K463+252段圍巖為古暗河通道充填物。充填物為黏土夾卵石、塊石。隧道拱頂和邊墻外的暗河通道充填物均大于5 m。仰拱底暗河通道充填物深10～26 m。局部拱頂見灰?guī)r塊石，圍巖自穩(wěn)性差。易掉塊和坍塌。多處形成有塌陷的空腔［1］。

2 巖溶處理方案

溶洞揭示后，根據溶洞規(guī)模、工程水文地質條件，對本隧道D3K462+885～D3K463+252穿越古暗河段巖溶處理段進行了方案研究，考慮實施性提出隧道充填物深度大于3 m地段分別對樁基托梁方案、旋噴樁方案、微型樁方案3種隧道巖溶處理方案進行了研究。

2.1 樁基托梁方案

本方案的提出是基于古暗河通道巖溶填充物流失的不確定性，為防止巖溶充填物流失影響隧道結構的安全，擬提出隧道采取樁基托梁跨越的方式通過巖溶影響段。

2.1.1 方案概況

本方案沿線路縱向邊墻底采用1.8 m×1.8 m托梁，垂直與線路方向每隔5 m采用2 m×2 m橫梁托起上部襯砌結構，橫梁下采用1.6 m×1.6 m樁基支撐，由于巖溶充填物為軟塑狀，摩擦樁無法滿足設計要求，故樁基采用嵌巖端承樁，樁長度6～28 m。襯砌采用加強襯砌。

2.1.2 方案施工工藝

樁基定位→鎖口護壁澆筑→搭設提升平臺→人工挖孔→孔內碴土吊運→護壁立?；炷翝仓o壁整修→安裝鋼筋籠→澆筑樁身混凝土→樁基檢測→開挖托梁土石方→鑿除鎖口護壁→立托梁模板→托梁鋼筋綁扎→托梁混凝土澆筑［4］。

2.2 旋噴樁方案

高壓旋噴樁是采用鉆機先鉆至預定深度后，由鉆桿一端安裝的特別噴嘴，把水泥漿液高壓噴出，以噴射流切劃攪動土體，同時鉆桿邊旋轉邊提升，使土粒與水泥漿混合凝固，從而形成一個均勻的圓柱狀水泥土固結體，以達到加固地基和止水防滲的目的［5-6］。

2.2.1 方案概況

本方案隧底采用φ500雙重管高壓旋噴樁加固，樁間距0.95 m×0.95 m，等邊三角形布置?？紤]到旋噴樁施工方便及施工速度，襯砌仰拱設計成底板形式，襯砌底板采用1 m厚鋼筋混凝土，拱墻采用相應圍巖級別加強襯砌。

2.2.2 施工工藝

布置樁點→鉆機就位調整→鉆孔→接管→插管→試噴→高壓噴射注漿→拔管→噴射結束→設備清洗［5-6］。

2.3 微型樁方案

微型樁是一種較小口徑的鉆孔灌注樁，由1根或1組位于鉆孔中心的起承重或抗剪作用的鋼筋或其他鋼制構件及填充其間孔隙的水泥漿或水泥砂漿組成，樁體由壓力灌注的水泥(砂)漿或小石子混凝土與加筋材料所組成。根椐不同的用途，微型樁的加筋材料可以是鋼筋(束)、鋼管或其他型鋼［7－8］。

2.3.1 方案概況

本方案隧底采用φ400微型樁加固，使用勘察鉆機成孔，樁間距1.0 m×1.0 m，等邊三角形布置。根據基底巖溶情況，樁長分別為6～28 m。微型樁樁底嵌入基巖面下不小于1.0 m。襯砌底板采用1 m厚鋼筋混凝土，拱墻采用相應圍巖級別加強襯砌。

2.3.2 施工工藝

場地平整→工藝試樁→清除地面及空中障礙→測量放線→鉆機成孔→放入鋼筋籠→灌注細石混凝土→質量檢測。

3 巖溶處理方案技術經濟比較

3.1 巖溶處理方案技術比較

3.1.1 樁基托梁方案特點

(1)結構強度高，基底沉降問題基本不用考慮。

(2)施工過程中人員安全風險大。洞內空間及機械振動控制有限，在洞內軟塑狀的巖溶填充物中施作樁基目前最好的方式是人工挖孔進行灌注。本段巖溶處理人工挖孔樁最大樁長可達到28 m，由于填充物為軟塑，挖樁過程中塌孔、洞頂坍塌的風險高，施工人員安全風險大。

(3)施工風險較高。在軟塑狀的巖溶填充物中橫梁和樁基施工引起初期支護變形的可能性大，從而引起的施工風險較高。

3.1.2 旋噴樁方案特點

(1)施工速度較快。

(2)施工安全存在隱患。隧底加固段沿線路方向長度約200 m，旋噴樁施工過程中基底表面泥化現(xiàn)象嚴重，易引起已施作初期支護下沉開裂。

(3)工后沉降控制難。由于隧底軟塑狀壓縮層厚度厚且不均勻，從而會引起旋噴樁復合地基沉降大且不均勻，此種狀況很難嚴格滿足高速鐵路的沉降控制要求。

3.1.3 微型樁方案特點

本方案具有施工速度較快，施工干擾小，工后沉降小等優(yōu)點。微型樁施工期間可采取多臺鉆機同時作業(yè)加快施工進度;微型樁施工便捷及安全，施工機具簡單，施工機械小，隧道內的施工干擾小;微型樁適用性較強、微型樁結構對環(huán)境影響小;微型樁本身樁體強度高、壓縮變形小，加固的地基產生的工后沉降能滿足規(guī)范要求。

樁基托梁方案、旋噴樁方案和微型樁方案的技術比較分析見表1。

表1 樁基托梁方案、旋噴樁方案和微型樁方案技術比較

該隧道因為巖溶問題已經延誤了很長工期，因此需要施工速度快的處理方案以減少對總工期的影響;該客運專線為無砟軌道，對工后沉降要求很高;對于施工單位，需要本單位易于施工的方案;客運專線行車速度快，旅客的安全擺在首位，因此對工程的質量要求很高。

根據以上的3個處理方案的特點和該工程的具體情況可以看出微型樁方案更適合本項目的具體情況，因此，從技術上分析應選擇微型樁方案。

3.2 巖溶處理方案經濟比較

根據巖溶處理3個設計方案的工程量、現(xiàn)行定額及材料價格，運用鐵路投資控制系統(tǒng)軟件計算出各處理方案的單項概算(其中包括人工費、材料費、機械費、運雜費、施工措施費、間接費、稅金)，見表2。

表2 樁基托梁方案、旋噴樁方案和微型樁方案經濟比較

從以上經濟比較可知，樁基托梁方案造價最高，微型樁方案造價最低。根據在經濟上選擇造價最低方案的原則，應選取微型樁方案，其平面布置見圖2。

圖2 微型樁地基處理平面布置示意

4 結論

通過樁基托梁方案、旋噴樁方案、微型樁方案技術與經濟的比較結果可以看到，微型樁方案具有施工速度較快、施工干擾小、工后沉降小、造價低等優(yōu)點，從技術經濟比較分析上來看是最優(yōu)方案，比較適用于本段隧底巖溶處理。該微型樁方案已通過專家評審，并應用于該隧道的巖溶處理。

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