許文軍

摘 要：以蒙華鐵路分宜地區(qū)巖溶隧道施工中遇到典型溶洞案例，分析總結了洞穴型溶洞、管道型溶洞、大型干溶洞、富水溶洞等不同性質巖溶處理原則及處治措施，巖溶整治為類似工程提供了有利借鑒。

關鍵詞：巖溶隧道;溶洞;處治措施

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A

0 引言

溶洞為巖溶洞穴，是地表水和地下水對溶性巖層經(jīng)過化學作用和機械破壞作用而形成的地下溶蝕現(xiàn)象，溶洞的存在會使得圍巖應力不均勻分布，并且這種不均勻分布通常無規(guī)律可循，這會使得隧道支護節(jié)構發(fā)生開裂，穩(wěn)定性較差[1]，甚至引起隧道塌方[2]，尤其是大型溶洞，不但會延誤工期，造成工程投資的增加甚至還會危及施工安全人員的人身安全。巖溶處治方案的制定以安全、質量為主題，以“強本簡末、服務運營”為目的。因此，結合蒙華鐵路實際工程，研究不同類型的隧道巖溶處理措施尤為重要，為類似工程提供經(jīng)驗。

1 工程概況

蒙華鐵路MHTJ-32標一工區(qū)位于江西新余市分宜縣，地質以灰?guī)r為主，主要可溶巖為三疊系中下統(tǒng)、二疊系下統(tǒng)、石炭系、灰黃、灰黑色灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、結晶灰?guī)r、白云質灰?guī)r，經(jīng)歷多次構造運動，在褶皺核部和斷層附近巖體破碎，受地下水運動長期侵蝕，形成溶溝、溶槽、溶洞等。

本工區(qū)隧道8座，全長6.3 km，單線鐵路隧道[3]，隧道區(qū)段屬于侵蝕溶蝕地形，地下溶洞甚為發(fā)育。隧道施工過程中遇到溶洞多達39個，溶洞主要位于隧道拱頂、拱腰、邊墻、隧底，溶洞類型有洞穴型溶腔、管道型溶腔、大型干溶洞、大型富水充填型溶腔等。

2 巖溶處理一般原則

2.1 洞穴型溶腔

調(diào)整開挖工法，加強超前支護，縮短開挖進尺，及時施做初期支護且封閉成環(huán)，無充填或半充填型溶腔初支背后一般采用混凝土回填密實，充填溶腔采用注漿回填密實[4]，隱藏型溶腔采用局部徑向注漿固結，溶腔若有少量水流出，在初期支護背后設置排水管[5]，引流至隧道側溝。

2.2 管道型溶腔

（1）隧道拱部、拱腰巖溶管道。隧道拱部、拱腰部位發(fā)育的無充填型巖溶管道，經(jīng)巖溶探測，不會有大的涌水時，采用修正圍巖襯砌類型，調(diào)整開挖工法，加強超前支護，縮短開挖進尺，及時施做初期支護且封閉成環(huán)，初支背后采用混凝土結構防護層（護拱）、吹砂回填緩沖層和結構排水系統(tǒng)等處理方式。

（2）基底巖溶管道。隧底巖溶管道，采用修正圍巖襯砌類型，利用一定管徑的波紋管接通原有排水管道，然后用級配碎石回填管道四周并壓實，再采用混凝土回填。

2.3 大型干溶洞

大型干溶洞位于拱、墻處，采用修正圍巖襯砌類型，部分襯砌采用明洞形式，調(diào)整開挖工法，加強超前支護，縮短開挖進尺，及時施做初期支護且封閉成環(huán)，初支背后采用混凝土結構防護層（護拱）、吹砂回填緩沖層和結構排水系統(tǒng)等處理方式。大型干溶洞位于隧底時，可采用級配碎石回填壓實后，“托梁+鋼筋混凝土板”跨越[6]，隧道襯砌加強。

2.4 大型富水充填型溶腔

施工過程中通過超前鉆探及地質雷達探明存在大型富水填充型溶腔時，應停止掌字面開挖并封閉，采用超前注漿加固溶腔及開挖線以外不小于5 m，并采取超前管棚支護，臺階法開挖，修正襯砌類型，加強二次襯砌結構[7]。

3 工程實例

3.1 洞穴型溶腔案例

（1）無充填或半充填型。程家坊二號隧道出口開挖至DK1761+311時，在拱頂出現(xiàn)一處半填充型溶腔，充填物為粉質黏土夾細角礫土，無水，并且往線路右側延伸至拱腰處出現(xiàn)大空腔。溶洞大小為環(huán)向長7 m×縱向長5 m×深度9 m，呈倒漏斗型。施工中采取以下處治措施：清除溶腔內(nèi)松散體，對腔壁進行噴射混凝土加固，噴射混凝土厚度10 cm。將Ⅲb型復合式襯砌變更為Vc型復合式襯砌，采用全環(huán)H180格柵鋼架，間距為60 cm，拱部增設5 m長φ42超前小導管。拱部預留混凝土泵送管及Φ50排水管，待初期支護穩(wěn)定后對背后進行C20混凝土回填，回填厚度2.0 m，待混凝土達強度后回填1 m厚水泥漿保護層。處治方法如圖1所示。

（2）充填型洞穴。程家坊一號隧道施工到DK1760+613時，拱頂及邊墻出現(xiàn)一處填充型溶腔，充填物為粉質黏土夾碎石，無水。溶洞大小為環(huán)向長8 m×縱向長1 m×深度3 m。采取以下處治措施：清除溶腔內(nèi)松散體，對腔壁進行噴射混凝土加固，噴射混凝土厚度10 cm。修正襯砌類型，采取加強支護，采用H180格柵鋼架，間距為50 cm，拱部增設Φ42超前小導管，設置徑向錨桿，錨桿長4 m，間距1.5 m×1.5 m，梅花形布置。預留注漿管，待初期支護穩(wěn)定后對背后進行回填注漿，確保初支背后無空洞。處治方法如圖2所示。

3.2 管道型溶腔實例

北山一號進口開挖至DK1761+940時，發(fā)現(xiàn)一處直徑約2 m的不規(guī)則溶腔，豎直向上發(fā)展及連體斜向下至仰拱底以下，溶腔為半充填，充填物黏土夾碎石，碎石大小為0.6 m×0.3×0.3 m，存在小量滲水，降雨時水量加大。通過探測，溶腔高度為拱頂以上約10 m，隧底以下約2 m;同時掌子面正前方小型溶槽發(fā)育，呈管道狀。采取以下處治措施：清除溶腔內(nèi)松散體，對腔壁進行噴射混凝土加固，噴射混凝土厚度10 cm，拱部超前支護變更為φ89洞身長管棚，拱頂初期支護背后灌注1 m～2 m厚C25混凝土護拱，設置徑向錨桿，錨桿長4 m，間距1.5 m×1.5 m，梅花形布置;預留φ50注漿管及排水管，待混凝土達到強度后回填1 m厚水泥漿保護層;在護拱背后設置2根直徑φ400 mm打孔波紋管，波紋管順接巖溶管道進水口與出水口，孔口管應確保注漿后不得堵塞出入水口;隧底波紋管采用土工布包裹，四周用砂夾碎石回填，高度1 m，其余部分采用C20混凝土回填。處治方法如圖3所示。

3.3 大型干溶腔實例

北山二號隧道進口開挖至DK1762+816時，在上臺階發(fā)現(xiàn)一大型溶洞。溶洞高約25 m，距地表最小垂直距離約30 m。溶洞長60 m，寬度約15 m，溶洞兩端呈管道狀，隧道在DK1762+816～+822段橫穿溶洞。

施工中采取了以下處治措施：清除溶腔內(nèi)松散體，對腔壁進行噴射混凝土加固，噴射混凝土厚度10 cm;DK1762+816～+836段20 m拱部超前支護變更為φ89洞身長管棚;DK1762+816～+819段初期支護鋼架由H130格柵鋼架變更為H150格柵鋼架，間距1 m;DK1762+819～+829段斷面擴大30 cm，初期支護變更為臨時初期支護，臨時支護設雙層φ8鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)格間距10*10 cm，鋼架由H130格柵鋼架變更為H180格柵鋼架，間距50 cm;初期支護背后采用2 m厚C25混凝土護拱及邊墻，拱部增設1 m厚輪胎緩沖層;DK1762+816～+820段保留原巖溶管道排水系統(tǒng)，于初支背后設置1根直徑φ400 mm打孔波紋管，波紋管順接巖溶管道進水口與出水口，孔口管應確保注漿后不得堵塞出入水口。處治方法如圖4所示。

3.4 大型富水型充填型溶腔實例

彭家?guī)X二號隧道進口開挖至DK1774+470時，對掌子面進行了地質雷達及超前水平鉆探，預測預報成果顯示，DK1774+440～+470段發(fā)育充填型溶洞，填充砂礫土，滲水較好，局部為溶洞空腔，巖溶水豐富。施工中采取了以下措施：DK1774+440～+470段30 m洞身采用5 m超前周邊注漿（雙液漿）加固，如圖5所示。DK1774+438～+453超前支護采用Φ89洞身管棚。DK1774+438～+470段襯砌類型采用Vc型復合式襯砌，施工工法采用臺階法，初期支護采用Ⅰ18型鋼鋼架，鋼架間距50 cm，在每級臺階鋼架接頭連接處增設一組鎖腳錨管，長度5 m。溶腔出水口處埋設Φ200 mmPVC排水管（初期支護與隧道圍巖間），將水引排至隧道側溝內(nèi)。

4 結論及建議

針對蒙華鐵路湘贛段巖溶隧道工程，對不同類型的溶腔采用混凝土或注漿回填、超前注漿、超前管棚、預留排水管，加強襯砌結構等方法，有效的解決了施工難點，為類似隧道的后續(xù)施工積累了豐富經(jīng)驗。

參考文獻：

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