淺議特殊地段的公路隧道施工方法

羅紹模

（貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550008）

1 工程簡介

杭瑞高速大興至思南段一隧道，左線長2137m，右線長2158m，出口的兩個洞口在施工到約300m的地方，地質發生了很大變化，其地質變化頻繁，以強風化灰巖和黃土夾特大孤石這兩種地質為主且常會出現溶洞，溶洞內地質為黃土夾特大孤石，黃土含水量很大，孤石與黃土之間無粘結力。

2 軟弱圍巖的施工方法

2.1 一般軟弱圍巖的施工方法

隧道出現一般的Ⅳ級，Ⅴ級圍巖時，采用三臺階七步開挖法開挖。“三臺階七步開挖法”，以弧形導坑開挖預留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。

第1步:施作超前支護后，開挖弧形導坑，預留核心土，施作拱部初期支護。第2，3步:開挖左右側中臺階并施作初期支護。第4，5步:開挖左右側下臺階并施作初期支護。第6步:分別開挖上、中、下臺階核心土。第7步:開挖仰拱并施作初期支護封閉成環。采用“三臺階七步開挖法”施工，可以合理的分解隧道結構承受的圍巖壓力，減少隧道沉降，達到安全、高效施工的目的。

2.2 洞身圍巖差，但隧底圍巖好的地質條件下的施工方法

在隧道的施工過程中，出現了洞身為強風化灰巖但底板及底板以上1m多的位置為微風化灰巖的這種地質情況。按照設計圖紙來判定這種地質情況應該按照Ⅴ級來施工，按照Ⅴ級來施工就要施作仰拱，對隧底圍巖造成擾動，對隧道的受力不好。經過業主、設計、監理、施工四家共同研究決定采用Ⅳ級加強(不設仰拱)的支護參數。開挖采用“三臺階七步開挖法”，初期支護參數如下:Ф25超前錨桿，4.7m長，環向間距0.5m，21根;工字鋼支撐，縱向間距1.0m；Ф25自鉆式錨桿和Ф25全長藥包錨桿，長度3.0m，間距1.0m×1.0m；Ф8鋼筋網，網格間距25cm×25cm，全斷面掛設;噴混凝土，25cm厚C25混凝土;襯砌混凝土，C25混凝土40cm厚。這樣不僅保證了施工安全和施工質量，也提高了施工進度。

3 公路隧道通過溶洞時的施工方法

3.1 對是否出現溶洞做出預測

3.1.1 使用TGP206型隧道地質超前預報系統對掌子面以前的地質進行預測。

3.1.2 通過地表觀測，若地表出現以下情況，可以初步判斷巖層中存在溶洞或暗河。

四周匯水的洼地內有明顯的積水或地表水消失。

草木叢生和地表塌陷以及冬季冒氣地段。

地表有落水洞或天然豎井的存在。

3.2 溶洞給施工帶來的困難

溶洞位于拱頂時，圍巖容易坍塌，洞穴處理困難。溶洞位于隧底時，充填物松軟而且深度大，隧道基底加固困難。隧道穿越溶洞充填物時，圍巖軟弱，容易坍塌，施工進度緩慢。溶洞內有水流時，水的堵、排困難。

3.3 溶洞的處理方法

3.3.1 溶洞位于拱頂時

第一步：從洞外拉碴回填掌子面，填碴高度為距拱頂3m左右，挖機整平形成一個作業平臺;第二步:安裝混凝土泵送管道，分別在左側拱部、拱頂、右側拱部各安裝2根，共計6根混凝土泵送管道，拱頂管道接到溶洞最高處;第三步：在填碴形成的作業平臺上采用砂袋施作封堵墻，砂袋碼在已支護好的安全地帶，砂袋碼放寬度為1.5m以上，確保泵送混凝土過程中不被擠倒;第四步:泵送C20混凝土，厚度為拱頂以上5m;待混凝土達到一定強度后，溶腔內采用泵送輕型材料粉煤灰回填密實;第五步:處理完畢后按照“三臺階七步開挖法”進行開挖，加強支護。溶洞處理方案如圖所示。

圖1 溶洞處理方案示意

圖2 溶洞處理方案示意

3.3.2 溶洞位于隧底時

當位于隧底的溶洞較小時，一般采取回填的封閉的施工方法。

當溶洞較大較深時，不宜采用堵填封閉的方法，或充填物松軟不能承載隧道結構時，可采用梁、拱跨越。跨越的梁端或拱座置于穩固可靠的巖層上，必要時灌注混凝土加固，溶洞中間的墩柱可采用樁基礎。

3.3.3 穿越溶洞充填物時

在溶洞充填物中開挖，當充填物較松軟時，可采用插鈑法(工字鋼或槽鋼等)，通過圍巖量測確定出合適的預留沉降量;充填物為石塊堆積時，可在開挖前預壓砂礫及水泥砂漿加固。

3.3.4 溶洞內有水流時

遇到溶洞內有水流時，宜排不宜堵，查明水源流向及其與隧道位置的關系后，用暗管等泄水設施將水流排到洞外。

當巖溶水流位置在隧道頂部或高于隧道頂部時，在適當的位置開槽引水，將水位降低到隧底以下，再進行引排。

3.3.5 溶洞的其他處理方法

在巖溶地區施工，有的溶洞處理耗時且困難時，可采取迂回導坑繞過溶洞，繼續進行隧道前方施工，并同時處理溶洞，以此來加快施工進度。繞行開挖時，應防止洞壁失穩。

4 巖溶地區施工應注意的問題

做好超前地質預報工作。反坡施工時，應備有足夠數量的排水設備。在巖溶地段爆破時，應做到多打眼，打淺眼，控制裝藥量。施工中對溶洞頂部要經常檢查，及時處理危石，當溶洞較高且頂部破碎時，應先噴射混凝土進行加固。在到達溶洞邊緣時，對掘進、支護、排水等工作加以妥善安排。

結論

隧道施工時一定要做好超前地質預報工作，為隧道的施工提供指導性意見。隧道在遇到特殊地質施工時，在將設計文件研究透徹的同時，要保持“巖變我變”的原則，及時與各方溝通，確定出合理施工方案。隧道在遇到溶洞時，有水時采取“以堵為輔、以排為主”的施工方法，無水地段的處理方法可總結為填堵、跨越、繞行。

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