中铁隧道集团有限公司隧道溶洞处理施工技术-张玄

1、2摘 要正阳隧道溶洞处理技术熊凯斌（中铁隧道集团有限公司第一工程处，河南 新乡 453000）溶洞为岩溶洞穴，是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。 岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度；季节性的岩溶洞 穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方案对 隧道顺利穿越岩溶地段极为重要。本文根据溶洞分布形态的不同，结合正阳隧道施工过程中所遇到的溶 洞，阐述了不同形式溶洞的处理方法，以期对溶洞处理的设计与施工有一定借鉴意义。关键词隧道溶洞 处理1工程概况1.1 设计概况正阳隧道为双洞隧

2、道，由我单位承建的正阳隧道起止里程为：k29+355yk31+000，单线长 3258.32 m。隧道左线长 1613.32 m，右线长 1645 m，设人行横洞和车行横洞各 2 处。隧道建筑限 界宽 10.50 m，高 5.0 m。隧道净宽 10.79 m，净高 7.00 m，内净空面积 s=64.25 m。1.2 工程地质及水文地质（1）地质构造本段区无大的地质构造，未见地下水位，仅为少量的风化带网状裂隙水，且随季节而变化。 岩体结构面主要是层面和平面 x 节理。在层间错动部位裂隙较密集，局部结构面达 4 组。（2）水文地质山体碎屑沉积层中主要为隔水的页岩地层，有的地表沟谷有溪水，地下水主

3、要是风化带网状 裂隙水。砂岩地层由于裂隙发育，裂隙水相对丰富，在砂岩出露地域，地表有下降泉。碳酸盐岩 分布区，岩体中裂隙、岩溶发育，岩溶发育，溶裂隙张开度较大，岩溶裂隙水、溶洞暗河成为地 表水排泄，地下水运移的主要通道。裂隙透水性随裂隙的发育情况变化较明显，局部透水性强。（3）特殊地质和不良地质隧址碳酸岩分布区岩溶发育，灰岩纯度较高，岩溶地层为三迭系、二迭系灰岩等。地表岩溶 形态主要为溶沟、沟槽及溶蚀洼地，溶沟溶槽出露较广泛，发育良好，溶蚀洼地多被泥土所掩埋。 地下岩溶形态为垂直岩溶漏斗、落水洞、岩溶裂隙水平溶洞、暗河等。该隧道地质勘探有很多溶 洞，地质复杂。在实际的施工中，目前开挖 1600

4、 m ，就分布有 30 多个溶洞，属典型的溶洞群分 布隧道。2溶洞的分布形态岩溶是可溶性岩层(如石灰岩、白云质灰岩等)受具有溶解能力（含 co ）的水的长期作用而产生的。由于溶蚀的形成，位置、塌陷作用的不同，岩溶个体形态、大小也不同。岩溶可概略分 为以下几种情况。2.1 按有无地下水（1） 溶缝、溶槽、溶洞暗河支岔通道有季节性流水。（2） 长年流水。（3） 溶洞内无水，其中有充填物或干燥无充填物。2.2 按其出露在隧道洞身部位（1）位于隧道顶部或顶部的一侧。011.0m m.l20混凝土回填20cm喷混凝土封闭图 1 拱腰以上的小溶洞3.2 基础及路面下小溶洞处理方案 原则上采取回填的处理方案

5、：采用 m7.5 号浆砌片石回填，如有充填物，必须挖除。 每隔 2m 设置一处 100hdpe 透水管相通。具体详见图 2。02l1.5mm.b 在上部采用 c25 号钢筋混凝土板跨越，梁高 50100 cm，梁板采取现浇的形式。钢筋的主 筋（纵向筋）采用25mm 的螺纹钢，间距为 10cm ；横向筋采用14 mm 螺纹钢，间距为 15 cm； 架立筋采用10 mm 的圆钢。搭接长度不小于 1 m。c 施工时每 2 m 预埋100hdpe 透水管。（2）溶洞发育相对较宽：处理方法见图 5。a 采用设扩大基础或桩基，桩基直径为1.0m；b 在桩基顶面上浇筑 c25 钢筋混凝土基础梁。基础梁宽度为

6、 2.4 m。厚度为 80 cm。钢筋的 主筋（纵向筋）采用25 mm 的螺纹钢，间距为 10 cm；横向筋采用14mm 螺纹钢，间距为 15 cm； 筋架立筋采用10 mm 的圆钢。搭接长度不小于 1 m。c 根据现场实际情况，需要在增加 c25 钢筋混凝土路面板。d 施工时每 2 m 预埋100hdpe 透水管。c25钢筋砼梁c25混凝土c25钢筋混凝土路面板5000105溶洞水泄水孔002c25混凝土c25钢筋混凝土基础梁0870 100 70浆砌片石泄水孔图 4 基础路面下大型溶洞（一）3.5 拱腰以上的大溶洞处理方案m05图 5 基础路面下大型溶洞（二）本处理方案主要是针对隧道开挖面

7、外溶洞发育深度大于 2.0 m 地段，溶洞宽度不小于隧道开 挖面的处理方案。具体的处理方法有如下两种：（1）溶洞内无填充物（或可清除）：处理方法见 6。20mnsi22药卷锚杆，l=250cm约1.21.2m，深入岩体1.5m沙袋堆填或碎石堆填26cm厚c20喷射混凝土18工字钢(间距50cm)100hdpe管 间距2m一处8钢筋网（20*20cm，双层） 复合防水层40cm厚c25模筑(钢筋)混凝土图 6 拱腰以上大溶洞（一） 在四周施作 20mnsi22 药卷锚杆，长度 l=250 cm，间距为 1.21.2 m，锚杆深入岩体不小于 1.5 m。2 以上施工完后再施作 18 工字钢，间距

8、50 cm、双层钢筋网（1515cm）、喷射混凝土（厚 度 25 cm）等。3 在初期支护完成后回填碎石或沙袋。4 二次衬砌可根据溶洞发育情况，考虑采用钢筋混凝土结构，衬砌厚度为 40 cm。 初期支护施工时每 2 m 预埋100hdpe 透水管一处，并与型排水管引出。（2）溶洞内有填充物（填充物不可清除）：详见图 7。20mnsi22药卷锚杆间距1.2m，l=250cm32超前自进式中空注浆锚杆l=500cm,环向间距30cm100hdpe管间距2m一处26cm厚c20喷射混凝土18工字钢(间距50cm)8钢筋网（20*20cm） 预留变形量10cm复合防水层40cm厚c25模筑(钢筋)混凝

9、土图 7 拱腰以上大溶洞（二）1 在溶槽宽度先水平施作423.5 mm 超前小导管或108 mm 长管棚并注浆，环向间距 30 cm。2 在四周施作 20mnsi22 药卷锚杆，长度 l=250 cm，间距为 1.21.2 m，锚杆深入岩体 不小于 1.5 m。3 开挖采用预裂爆破，施作 18 工字钢，间距 50 cm，注意钢架基脚处适当扩挖，保证基础 牢固。4 施作锁脚锚杆，铺单层钢筋网（2020 cm），喷 26 cm 厚混凝土等。5 二次衬砌可根据溶洞发育情况，考虑采用钢筋混凝土结构，衬砌厚度为 40 cm。 施工时每 2 m 预埋100hdpe 透水管一处，并与型排水管引出。4施工工艺

10、根据隧道的开挖情况，出现溶洞后必须立即进行安全防护，初步勘查溶洞的具体大小和走向。可以采用挖机、钢筋和其他进行探明。等四方在现场确定溶洞处理方案后，立即进行施作。 溶洞处理流程：作超前地质预报靠近溶洞时改变施工方法发现溶洞、保存现场溶洞勘探、绘制纵断面图、收集原始资料等申请变更制定处理措施溶洞处理。根据隧道开挖出的 不同部位出现的溶洞，具体采取如下施工工序：（1） 小溶洞：确定溶洞处理方案下发技术交底打设锚杆进行浆砌片石预埋排水软 管初期支护（锚杆、钢筋网片和喷射混凝土）。（2） 基础及路面以下大溶洞：确定溶洞处理方案下发技术交底清理溶洞两侧的虚渣并 用隧道洞渣回填溶洞砂浆找平按照交底绑扎梁体

11、钢筋立四周侧模浇筑混凝土养生 按照设计进行隧道找平层的施工。（3） 拱腰以上大溶洞：确定溶洞处理方案下发技术交底对溶洞处进行初喷打设超前小导管注浆打设锚杆立工字钢打设锁脚锚杆挂钢筋网片喷射混凝土继续按照预 裂爆破进行开挖。5效果分析在无现成资料借鉴的情况下，我们针对不同的溶洞分布形态采取了不同的处理方式。攻克了大小共 30 多个溶洞的安全施工。同时，溶洞处理的效果较佳，到目前为止，隧道溶洞处理处无 沉降、掉拱、坍方现象的出现。积累了一些资料，锻炼了复杂地质下溶洞施工处理能力。6结论溶洞是在溶蚀地区山岭隧道施工中经常遇到的一种地质现象，由于其分布的无规律性和其形状、大小的复杂性，决定了在设计阶段

12、不可能全面准确地揭示沿线溶洞的分布情况。溶洞的存在 对隧道的施工具有极大的危害性，是一种地质灾害，特别是特大溶洞往往给施工带来严重的阻碍。 溶洞的涌水、涌泥是溶洞灾害的主要表现形式，因此，在溶蚀地区山岭隧道施工中必须做好超前 地质预报工作，溶洞开挖过程的防护工作以及雨季溶洞涌水、涌泥的防排工作。在溶蚀隧道施工 过程中必须注意如下几点：（1） 施工前应对地表进行详细的勘查，地表存在漏斗时必须进行地表处理。（2） 采用各种方法进行超前地质预报，预知前方是否存在溶洞，基本明确前方溶洞的里程 及形态走向等。为此，在施工过程中，必须严格控制每次爆破的进尺。（3） 溶洞的处理包括洞穴、溶槽、排水处理、洞内充填物的处理及地表坍塌的处理等，目 的是充分保证隧道支护体系的可靠性。（4）