淺談隧道溶洞處理

宜興市路通交通工程咨詢監理有限公司 214200

摘要：結合宜興陽靈隧道的施工實際，介紹了針對本工程在Ⅴ級深埋段K3+760掌子面右上出現溶洞涌泥狀況的處理方案，為其他類似施工提供一些參考價值

關鍵詞：隧道；溶洞；處理

引言

在隧道施工過程中，對斷層破碎帶、巖溶發育地段以及穿溝谷底地段，應做好地質超前預報工作，并作出隧道涌水突泥的預備方案，確保工程質量和安全。

工程概況及地質條件

陽靈隧道全長1080m，按單洞隧道形式設置，屬長隧道，按設計速度60km/h的雙向兩車道二級公路標準設計，行車道寬度為3.75m，隧道建筑限界凈寬為14.0m，凈高為5.0m，在隧道內考慮兩側設置2.50m寬的自行車專用車道，為確保自行車的行駛安全，沿隧道通長設置護欄，為滿足隧道防災救援的要求，在隧道適當位置錯開設置了兩處緊急停車帶（每處長40m）。

一、現場情況描述

掌子面K3+760處拱頂偏左處前方圍巖失穩，出現滑落，并將超前支護砸落，損壞一節工字鋼，滑落方量較小，在挖機清理過程中，又出現大方量的滑落。滑落體為泥夾孤石，含水率大呈流塑狀態，方量約250方左右，從拱頂正上方小口下泄滑入洞內。據現場情況判斷塌方的泥夾孤石可能是溶洞填充物由于掌子面開挖，失去受力面，從而滑塌所致。

二、應急處理措施

以上出現的情況，擬定初步處理方案為回填反壓；松散體注漿加固；拱頂坍塌體單液漿注漿加固，封堵下泄孔。但所有加固處理完成后，重新開挖發現掌子面注漿加固效果不理想。后經第三方監控及設計院等專家現場指導，91CD現場確定最終處理方案，總體方案如下：

1、穩定塌方散落體，首先采用洞渣回填反壓，利用25cm厚C25噴射砼及鋼筋網片對松散體進行封閉，再施做Φ50注漿小導管對松散體進行注漿加固，按1.2*1.2m梅花型布置，長4m。

2、在掌子面塌落體穩固處理之時，同時對K3+766-K3+760已施做初支的段落進行補充注漿加固處理。采用Φ50×4mm徑向無縫錨管注漿加固，長4m，間距60cm×100cm（縱×環），按照拱部120°范圍設置。注漿量按照實際發生為準。

3、對掌子面拱頂坍塌體處理。采用Φ50注漿小導管對松散體進行注漿加固，封堵下泄孔。采用6m，4m長短結合的注漿管交疊加固，環向間距20cm，外插角度6m長按照150～200，4m長的按照200～250進行，按照拱部160°范圍設置，因首次單液漿不能達到加固效果，調整為水泥-水玻璃雙液漿進行加固。工程量按照實際發生為準。

4、K3+760往小樁號掌子面開挖，斷面開挖時外擴28cm，在正常初支外輪廓設置鋼拱架護拱，護拱長度需穿過該溶洞影響范圍，具體長度根據現場開挖實際圍巖情況，由各方共同確定；護拱鋼拱架采用I22a的型鋼，50cm一榀，雙層鋼筋網片，其他支護參數參見Ⅴ級圍巖淺埋加強支護參數實施。內層鋼拱架采用I22a的型鋼，30cm一榀，雙層鋼筋網片，連接筋環向間距適當加密，環向間距為0.3m，噴射砼厚度為28cm。

5、K3+760往小樁號開挖，超前支護采用6m，4m長短結合的雙層注漿管交疊加固，環向間距20cm。外插角度：6m長的按照150～200，4m長的按照200～250進行，按照拱部160°范圍設置，縱向間距暫按100cm（外層拱架2榀）施做，根據現場實際效果可做適當調整。

三、具體施工方案

1、注漿加固

1.1、穩定塌方散落體

將塌落體周邊穩定，利用洞渣對散落體進行反壓回填，并對散落體進行注漿加固，利用25cm厚C25噴射砼及鋼筋網片對松散體進行封閉，再對反壓回填的洞渣及靠近掌子面的坍塌散落體進行注漿加固，確保其穩定性。

1.2、掌子面后方加固

在掌子面塌落體穩固處理之時，應同時對K3+766-K3+760已施做初支的段落進行補充注漿加固處理，確保掌子面位置塌方不對施做好的段落產生影響。

1.3、掌子面塌方口松散體加固

對掌子面拱頂坍塌體處理。采用Φ50注漿小導管對松散體進行注漿加固，封堵下泄孔，因首次單液漿不能達到加固效果，調整為水泥-水玻璃雙液漿進行加固。

1.4小導管注漿施工方法

注漿加固措施設以下三種：Φ50小導管，L=4m，間距1.2m×1.2m，梅花型布置，用于加固塌方散落體；Φ50小導管，長4m，間距60cm×100cm（縱×環），按照拱部120°范圍設置，用于加固掌子面后方已支護段初支；Φ50雙層超前小導管，環向間距20cm，縱向間距100cm，外插角度6m長按照150～200，4m長按照200～250進行，按照拱部160°范圍設置，用于掌子面塌方口加固及K3+760往小里程方向的超前支護。

注漿小導管采用外徑50mm，壁厚4.0mm的熱軋無縫鋼管，鋼管前端呈尖錐狀；管壁四周鉆注漿孔，孔徑為8mm，孔間距10cm，呈梅花形布置，尾部50cm不鉆注漿孔作為止漿段。

1.4.1小導管施工工藝流程

施工流程：測量放樣→鉆孔→清孔→鋼管插入→封口→注漿→與鋼架或錨桿焊接。

1.4.2小導管施工方法

（1）鉆孔

小導管在打孔前，按設計要求劃出小導管的位置，并標明清楚。采用鑿巖風鉆打孔，小導管采用直徑Φ60 鉆頭，成孔后孔徑大于鋼管直徑 3～5mm，孔口鉆眼偏差小于50mm，孔眼長度大于小導管長度，然后將小導管打入，小導管打入后用高壓風將小導管內砂石等吹出，小導管安裝后用塑膠泥封堵導管外邊的孔口及圍巖裂隙。

（2）鋼管插入及孔口密封處理

鋼管由鉆機頂進，頂進鉆孔長度不小于90%管長。鋼管末端除焊上擋圈外，再用膠泥麻筋纏箍成楔形，以便鋼管頂進孔后其外壁與孔巖壁間隙堵塞嚴密。鋼管頂進時，注意保護管口不受損變形，以便與注漿管路連接。

（3）小導管注漿

首先采用水泥單液漿，注漿采用425號硅酸鹽水泥漿液，注漿參數：水灰比1：1（重量比），注漿壓力0.5～1.0MPa，具體可由現場試驗確定。如單液漿注漿效果不佳，應間隔時間分多次進行注漿，還未達到效果，則需改為雙液漿。雙液漿注漿參數：水灰比1：1（重量比），水玻璃參量為5%

2、掌子面后續開挖施工方案

2.1拱頂塌腔體處理

待掌子面拱頂注漿加固完成，注漿達到強度后，完成本段鋼拱架架設及初期支護措施。待初支強度達到要求，應在拱頂正上方進行探測，探明拱頂上方塌腔體空洞大小，以待下一步采取措施。

（1）如拱頂虛渣厚度較厚，則采用注漿小導管對虛渣進行注漿加固，使拱背虛渣固結起到護拱作用，同時兼顧緩沖層。

（2）探測結果如虛渣厚度較薄，則采取如下處理措施：

小導管注漿加固拱背虛渣；泵送輕質混凝土（泡沫砼）回填，砼厚度大于3m；再充填1-2m厚輕質材料（砂或粉煤灰）作為緩沖層。

2.2施工方法選擇

根據現場施工情況，三臺階預留核心土法施工，核心土、中臺階及下臺階對掌子面能起到有效的反壓作用，確保掌子面的穩定；上臺階環形開挖時盡量減小開挖高度，滿足立拱施工即可，減小臨空面，確保掌子面穩定

2.3初期支護支護參數

掌子面開挖，斷面開挖時外擴28cm，在正常初支外輪廓設置鋼拱架護拱，護拱長度需穿過該溶洞影響范圍，具體長度根據現場開挖實際圍巖情況，由各方共同確定；護拱鋼拱架采用I22a的型鋼，50cm一榀，雙層鋼筋網片，其他支護參數參見Ⅴ級圍巖淺埋加強支護參數實施。內層鋼拱架采用I22a的型鋼，30cm一榀，雙層鋼筋網片，連接筋環向間距適當加密，環向間距0.3m，噴射砼厚度為28cm。

2.4超前支護支護參數

超前支護采用6m，4m長短結合的雙層注漿管交疊加固，環向間距20cm外插角度6m長按照150～200，4m長的按照200～250進行，按照拱部160°范圍設置，縱向間距暫按100cm（外層拱架2榀）施做，根據現場實際效果可做適當調整。