隧道大溶洞冒頂處理技術研究

左 杰

(貴州路橋集團第一工程有限公司)

隨著隧道工程的快速發展，隧道施工技術發展迅速。但是，隧道工程受各方面因素的影響，隧道大溶洞冒頂現象經常發生，如果沒有得到科學合理的處理，后期不僅會造成嚴重的經濟損失，而且還會影響其質量和安全。因此，人們必須要分析溶洞冒頂現象發生的原因，采取切實可行的措施加以解決，保障隧道工程取得良好的經濟效益。

1 工程概況

松河隧道是貴州水盤高速公路上的一座特長隧道，位于盤縣特區雨格鄉與松河鄉境內，全長高達4 760 m。隧道進口位于距道路起點K53+830 m位置，出口位于距道路起點K58+590 m的位置。

松河隧道的地形和地質條件比較復雜，它穿越中山區，海拔的上限在2 628 m左右，形成的主要作用是巖溶剝蝕、侵蝕。在隧道穿過的山頂中，其標高高達2 308 m，距離雨格溝谷底大致在573 m上下，其一側的地貌主要有巖溶溝槽、峰叢以及溝谷;山頂距離松河溝底約640 m，其一側主要的地質是陡坡和陡崖，主要是由于玄武巖剝蝕而成，其地表大多被開墾成旱地，也有一些較少的村寨分布其中。

松河隧道穿越的地層有兩種，一種是玄武巖，隧道出口段的玄武巖受風化影響嚴重，大多處于一種破碎狀態，且以柱狀發育;洞身部分的玄武巖，其與灰巖接觸地帶，由于受到各方面因素的影響，巖體也出現破碎的情況。另外一種是灰巖，它主要分布在隧道的進口段，延伸性比較好，屬于一種節理發育，其地表因為常年受到巖溶的影響，有些地方的熔巖處于張開狀態，巖體也不復完整，而是處于一種比較破碎的現象。松河隧道大角度穿過普股樞紐斷層，總體說來，其工程地質條件比較差，巖體的強度不夠高。

2 隧道大溶洞冒頂處理技術

2.1 大溶洞冒頂處理的原則

自從松河隧道的大溶洞被發現之后，引起參建各方的高度關注，其中包括建設單位、監理單位、設計單位、施工單位等，經各方現場察看后，召開專題討論會。經過各方的研究和討論，確定了總體的處理原則:注重安全、優化設計、提高效益，從而能夠以最低廉的成本達到高效的成果。因此，在對其進行處理時，必須要進一步觀察大溶洞的變化情況，掌握其特點，即加強地質資料的補充和勘測。為了保障隧道工程的順利施工，隧道的相關操作盡量繞過溶洞。從左線開挖一橫洞繼續開挖掘進工作。

2.2 大溶洞冒頂處理技術

(1)隨底回填加固

經過雨季觀察，了解其具體的水文地質條件:大溶洞底部互相暢聯，受季節影響較小;其蓄水能力比較差，排泄的速度較快，最終確定對大溶洞進行加固處理，即在隧道以下，依照浸水路基采取填方措施。具體措施如下:

①在溶洞底部已有的標高以及此標高5 m以上的地方，分別埋設兩根鋼筋混凝土圓管，該管的直徑在1 m左右，一根管的長度為34 m，另一根管的長度則為28 m，那么兩層就有4根鋼筋混凝土圓管。為了有效保障其效果，鋼筋混凝土圓管的設置方向必須與溶洞的主軸方向一致;管的兩端距離洞壁的間距控制在2 m左右;管間采用M7.5號水泥砂漿以及C15混凝土進行支座連接。為了有效防止脫節和開裂現象的發生，還必須做好支座的基礎。

②在松河隧道大溶洞回填處理中，為了進一步保障其施工質量和鋼筋混凝土管的安全，需要在回填前對鋼筋混凝土圓管采取一些處理，即在混凝土管周圍用M7.5號漿砌片石碼砌防護，防止回填過程中損壞混凝土管，其高度要控制在鋼筋混凝土管頂上方大約1 m處，其兩端則按照1∶1的坡率進行碼砌，這些操作完成之后，才可以采用比較大的塊石、片石進行回填。

③為了進一步提高回填質量，從回填表面至隧底3 m的范圍之內，需要額外增設三層臺階形基礎，厚度均為1 m，材料分別是M7.5號、M10號漿砌片石以及C20鋼筋混凝土底板。在回填處理中設置兩層鋼筋混凝土管，主要的作用是確保溶洞底部周圍的排水順利，避免出現積水現象帶來的一系列麻煩，從而有效提高浸水路基填方的質量。在松河隧道的隧底加固中，其范圍在距道路起點YK55+100～YK55+127間，長度共計27 m。

(2)溶洞壁加固

距道路起點K55+100～YK55+127間的加固施工中，溶洞頂部的掉塊現象非常嚴重，而且洞壁的坍塌范圍不斷擴大，最終造成溶洞與左線出現導坑貫通的情況。因此，必須要對大溶洞的洞壁進行加固處理，其具體的處理方案是:先將溶洞所有倒懸體炸掉，然后再將隧底以上溶洞壁依照現有的斷面作為噴錨支護，其作用是對圍巖表面進行封閉處理，從而防止坍塌現象的再次發生。具體的加固措施如下:對大溶洞洞壁的四周表面進行噴混凝土處理，厚度控制在15 cm左右，錨桿長度為3.5 m，在孔口處設置墊板。為了有效保障加固質量，錨桿間距按1 m×1.5 m的梅花形布置，鋼筋網格的間距為20×20 cm。

(3)在溶洞穿過地段空腔位置增設50 cm厚的C25混凝土護拱，護拱中用20B工字鋼架作為骨架支撐，每榀拱架應用鋼筋連接牢固后才能澆筑混凝土，目的是防止大的掉壞砸壞二次襯砌混凝土，確保施工及后期營運安全。

(4)襯砌加固處理

經過設計單位人員的檢算，距道路起點YK55+099～YK55+129之間的拱墻需要進行加強襯砌處理，具體的措施如下:

在該段里程范圍內按Ⅵ級圍巖支護參數進行加固處理，初支采用I20B工字鋼架封閉成環，間距50 cm每榀，系統錨桿長3.5 m，間距為50×100 cm，加設鋼筋網噴射混凝土支護。

該段二次襯砌混凝土采用C30鋼筋混凝土，主筋采用雙層Φ20鋼筋，主筋間距15 cm，襯砌厚度加厚為60 cm。

3 隧道大溶洞冒頂處理的注意事項

在隧道大溶洞冒頂處理過程中，需要特別注意處理好以下幾個方面的問題。(1)在處理的過程中，需要根據處理的事項采取合理的材料，比如需要的鋼筋混凝土的強度要求、片石等，從而有效保障質量。(2)在處理的過程中，需要考慮成本和效益的關系，爭取以最小的代價獲得最大的經濟效益，既能保證質量，又能保證成本。(3)做好后期的維護。人們完成一系列的加固、回填之后，需要在后期做好維護，保障其質量。此外，在施工的過程中，需要進一步加強監控，一旦發現問題，則要及時采取措施加以解決，確保溶洞冒頂處理質量。(4)在隧道溶洞冒頂處理中，切實提高對水的重視，加強引導，避免積水現象的發生，從而確保隧道能夠順利通過軟弱地帶，保障隧道安全。

4 結束語

綜上所述，隨著交通行業的快速發展，很多崎嶇山區的交通逐漸發展起來，有效推動經濟的蓬勃發展。隧道工程的溶洞冒頂問題，嚴重影響了隧道工程的施工質量和安全。在松河隧道的溶洞冒頂處理中，從發現到處理，經過了多方的研究和討論，屬于比較可行的方案。人們在以后的隧道溶洞冒頂處理中，同樣需要根據其地質水文條件，綜合考慮各方面的影響因素，有效提高處理技術，保障隧道施工質量和安全，推動我國隧道工程的又好又快發展。

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