小槽灣隧道溶洞處置案例分析

李世超

摘 要：溶洞是指地表水和地下水雙重作用下對(duì)溶性巖層產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象。由于溶洞的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以會(huì)對(duì)施工帶來較大困難，且大大降低隧道工程的安全性。本文以小槽灣隧道溶洞施工為例，探討溶洞處置原則和處置措施，以期為相關(guān)學(xué)者的研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：小槽灣隧道；溶洞處置；處置原則

中圖分類號(hào)：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）08-0074-02

Case Analysis of Xiaocaowan Tunnel Karst Cave Disposal

LI Shichao

（Duyun Highway Management Office of Guizhou Province，Qiannan Guizhou 558000）

Abstract： Karst cave refers to the dissolution of dissolved rock under the dual action of surface water and underground water. Because of the complex structure of the cave， it will bring great difficulties to the construction and greatly reduce the safety of the tunnel project. Taking the construction of karst cave in Xiaocaowan Tunnel as an example， this paper discussed the disposal principles and disposal measures of karst cave， with a view to provide reference for the research of relevant scholars.

Keywords： Xiaocaowan tunnel；karst cave disposal；disposal principle

溶洞施工是喀斯特地區(qū)施工重難點(diǎn)，若對(duì)隧道溶洞處理不當(dāng)，極易引發(fā)工程事故，危及人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全。本文闡述了貴州省高速公路施工建設(shè)中一個(gè)溶洞隧道處置遵循的原則及處置措施，希望能為今后相似隧道溶洞的施工提供參考。

1 溶洞施工過程中引發(fā)的災(zāi)害

溶洞施工過程中易引發(fā)如下災(zāi)害：①巖溶塌陷，由于自然或人為因素破壞原地表結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)而引起的一種災(zāi)害；②泥石流，如果是含有泥水填充物的巖溶裂隙，經(jīng)人為因素開挖爆破后，極易引起泥石流等災(zāi)害[1-3]。

2 隧道的一般性處置原則

①從初期支護(hù)到二次襯砌，嚴(yán)格控制圍巖累計(jì)變形量，防止突水突泥及塌方冒頂，襯砌要及時(shí)跟進(jìn)，確保安全；②要求可操作性能強(qiáng)，對(duì)于人員、機(jī)械的分配盡可能做到靈活多變、合理調(diào)整，并最大程度上降低施工難度；③根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行方案對(duì)比，選擇最切實(shí)有效的方案，并將備案預(yù)留；④經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高，考慮安全、質(zhì)量、環(huán)境等因素，進(jìn)行擇優(yōu)選擇。

3 小槽灣隧道溶洞案例解析

3.1 工程概況

遵義北環(huán)（檬梓橋至樂理段）高速公路是《貴州省高速公路規(guī)劃》中遵義繞城高速公路的重要組成路段。本項(xiàng)目被列為貴州省高速公路三年會(huì)戰(zhàn)2014年通車項(xiàng)目。其中，小槽灣隧道地質(zhì)情況最為復(fù)雜。筆者以自身參與修建的小槽灣隧道ZK55+285～ZK55+365段大溶洞處置來進(jìn)行案例解析。

本項(xiàng)目按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB 01—2003）進(jìn)行設(shè)計(jì)，主線采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為全封閉、全立交、控制出入的雙向四車道高速公路，設(shè)計(jì)的時(shí)速為80km/h，路基寬度24.5m，橋涵設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)，路面為瀝青砼路面。

該項(xiàng)目由六個(gè)合同段組成，起止樁號(hào)：K30+900～K56+155，其中第五合同段YK52+550.000～YK56+160.000/ZK52+543.475～ZK56+155.000，共3.61km，小槽灣隧道屬于該合同段。

隧道建筑限界：凈寬10.25m=0.75m（檢修道）+0.5m（路緣帶）+0.5m（余寬）（左側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?0.5m（路緣帶）+0.5m（余寬）（右側(cè)側(cè)向?qū)挾龋?+3.75m×2（行車道）；隧道內(nèi)路面橫坡：單向坡2%（曲線地段設(shè)置超高）；汽車荷載等級(jí)：公路-I級(jí)；地震動(dòng)峰值加速度系數(shù)（g）：≤0.05。

本項(xiàng)目第1合同段設(shè)置1座1 426m的隧道，為青崗坡長隧道；第5合同段設(shè)置2座隧道，共2 368.5m，分別為663.5m的高山門中隧道和1 705m的小槽灣長隧道，均為分離式隧道。

起止樁號(hào)：YK54+140～YK55+841（1 701m）/ZK54+118～ZK55+827（1 709m）。

在施工至ZK55+285段時(shí)，發(fā)現(xiàn)大型溶洞，長度71m，溶洞最高38m，拱腳向下約23m，最寬處30m。

ZK55+356～ZK55+323，長33m，侵入隧道5～6m；ZK55+323～ZK55+315，長8m，侵入隧道1～3m；溶洞在ZK55+285處向右轉(zhuǎn)向長度約19m，偏離隧道走向，溶洞盡頭被黏土填充，ZK55+285處可觀測到直徑約60cm的圓孔，判斷為豐水期的進(jìn)水口。

在ZK55+325處存在一個(gè)向下的小型溶洞，開口處被黏土堵住，可觀測到ZK55+325的情況為開口呈L形，開口寬80cm，底寬3m，深6m，判斷為出水口。

ZK55+325前后做釬探4.7m深，結(jié)果為：小里程方向探孔顯示全部為黏土，大里程方向50cm范圍為黏土，再向下為灰?guī)r。

3.2 處置方案

①同意“以填為主”的處治方案，用大塊堅(jiān)硬灰?guī)r進(jìn)行回填，回填材料不能含土、砂，并進(jìn)行適當(dāng)壓實(shí)；②回填完成后鋪60cm碎石墊層，在碎石墊層上澆筑鋼筋砼底板，鋼筋砼底板布置在仰拱下，并深入基巖一定長度，設(shè)計(jì)單位對(duì)鋼筋砼底板厚度、配筋情況進(jìn)行驗(yàn)算確定；③在隧道左側(cè)設(shè)C25鋼筋砼護(hù)拱；④將隧道ZK55+356～ZK55+285段初期支護(hù)形式由IVc變?yōu)閂b初期支護(hù)形式，取消仰拱工字鋼，二襯厚度加厚至60cm，配筋參照明洞設(shè)計(jì)圖；⑤初支施工考慮變形量15cm，初支變形趨于基本穩(wěn)定后才安排二襯砼施工，二襯施工時(shí)在頂部預(yù)埋注漿管道，以便對(duì)變形脫空進(jìn)行處理；⑥對(duì)溶洞排水系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)化，以確保溶洞頂部的滲水有效從溶洞底部流出；⑦在適當(dāng)位置增加一道可開啟的檢修門，以便后期對(duì)溶洞處治情況進(jìn)行觀測。

3.3 施工處理方案

①對(duì)溶洞底部回填塊石的要求：下層粒徑大，上層粒徑小，粒徑控制在50～150cm，嚴(yán)格控制回填材料，不能含土、砂，回填完畢后需要進(jìn)行壓實(shí)。

②回填塊石上鋪設(shè)60cm厚的碎石。

③鋼筋混凝土板厚度為120cm，砼強(qiáng)度為C30，在碎石層上進(jìn)行澆筑，當(dāng)隧道溶洞側(cè)開挖邊線至溶洞遠(yuǎn)端側(cè)壁距離大于12m時(shí)，混凝土板左端（靠近隧道側(cè)）深入基巖的長度不得小于250cm，右端超出護(hù)拱基礎(chǔ)厚度為100cm；當(dāng)隧道溶洞側(cè)開挖邊線至遠(yuǎn)端側(cè)壁距離小于12m時(shí)，混凝土兩端深入基巖長度不得小于120cm。

④混凝土板上澆筑強(qiáng)度為C25鋼筋混凝土作為護(hù)拱，護(hù)拱外側(cè)邊坡按1∶0.25坡比施工，護(hù)拱頂深入基巖必須大于等于50cm或與隧道拱頂齊平。

⑤護(hù)拱與主洞結(jié)構(gòu)、混凝土板與主洞結(jié)構(gòu)之間的空洞采用C20混凝土回填密實(shí)。

⑥ZK55+325處的深坑底部鋪設(shè)50cm厚碎石層，之后澆筑厚度不小于150cm的C25混凝土基礎(chǔ)，在坑壁四周打設(shè)Φ32mm鋼筋，要求深入基巖及混凝土的長度均不小于150cm，縱向間距按50cm布置，并在消水洞處及四周預(yù)埋Φ50cm鋼筋混凝土排水管。

⑦為保障溶洞排水通暢，在ZK55+285處進(jìn)水口預(yù)埋排水管，并根據(jù)實(shí)際地形和水流方向布設(shè)豎向和橫向的排水管。

⑧在ZK55+350處設(shè)置一道可開啟的檢修門，便于以后對(duì)溶洞處治進(jìn)行觀察及檢修。

3.4 施工注意事項(xiàng)

在施工過程中，要注意以下事項(xiàng)：①施工前先對(duì)溶洞頂及側(cè)壁危巖進(jìn)行清除，確保施工安全，若有必要，可打設(shè)錨桿固定；②回填塊石材料要求為灰?guī)r或強(qiáng)度更高的塊石，抗壓強(qiáng)度不得小于30MPa，不得使用含泥、砂的材料，回填后并進(jìn)行壓實(shí)處理；③混凝土澆筑需充分振搗均勻，確保混凝土充分密實(shí)，只有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上才允許進(jìn)行下一道工序的施工；④鋪設(shè)排水管前應(yīng)對(duì)地表進(jìn)行整平處理，排水管的布設(shè)方向應(yīng)根據(jù)地形、水流方向合理布置；⑤嚴(yán)格控制預(yù)留變形量；⑥若施工工程中發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)情況不符合時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行溝通。

4 結(jié)語

經(jīng)歷近兩年的施工，小槽灣隧道瓦斯、溶洞、煤層、塌方、冒頂、涌水和涌泥等突發(fā)情況都被一一解決。由此可得出，在隧道溶洞施工過程中，要不斷提高超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的監(jiān)測水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工隱患，避免施工隱患；嚴(yán)格遵循施工標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)解決施工難點(diǎn)、要點(diǎn)，這樣才能保障隧道施工的順利進(jìn)行，最大程度上杜絕隧道事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張愛中.某隧道施工中難點(diǎn)與技術(shù)分析[J].中外建筑，2016（8）：177-179.