淺談某鐵路隧道溶洞處理技術(shù)

1、淺談某鐵路隧道溶洞處理技術(shù)摘要:溶洞為巖溶洞穴，是地表水和地下水對(duì)溶性巖層經(jīng)過(guò)化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的地下溶蝕現(xiàn)象。巖溶對(duì)隧道的影響主要表現(xiàn)為是構(gòu)造物部分及全部懸空，大大降低隧道使用的可靠度；季節(jié)性的巖溶洞穴涌水，給隧道施工和體系帶來(lái)不平安和不穩(wěn)定因素。因此，制定合理、科學(xué)、有效的溶洞處理方案對(duì)隧道順利穿越巖溶地段極為重要。論文根據(jù)某鐵路隧道溶洞分布的詳細(xì)情況，介紹了此溶洞處理方法，以期對(duì)溶洞處理的設(shè)計(jì)與施工有一定借鑒意義。關(guān)鍵詞:鐵路隧道溶洞處理0引言某隧道為云南省某新建單線鐵路隧道，全長(zhǎng)8435，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為120k/h。該隧道位于云貴高原邊緣與橫斷山脈交接的大理、麗江地區(qū)，地勢(shì)東

2、高西低，北高南低，山脈和水系多呈南北向展布。屬溶蝕、剝蝕構(gòu)造中山、低中山地貌。沿線各時(shí)代地層分布較為齊全，沉積類(lèi)型繁多，其間巖漿活動(dòng)劇烈，巖漿巖規(guī)模宏大。沉積巖、早期火成巖因受高溫高壓動(dòng)力變質(zhì)作用普遍有不同程度的變質(zhì)。測(cè)區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂、褶皺發(fā)育，致使巖體節(jié)理發(fā)育、破碎。主要不良工程地質(zhì)有富水?dāng)鄬悠扑閹?、錯(cuò)落體、危巖落石、泥石流、巖溶、巖堆。水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地表水、地下水發(fā)育不均，部分地下水、地表水對(duì)混凝土具侵蝕性。1溶洞的概況該隧道出口段施工至某里程時(shí)，掌子面圍巖為級(jí)，巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，厚層狀，巖層層理明晰，巖體完好。上半斷面發(fā)育有一個(gè)溶洞，洞內(nèi)充填塊石、碎石夾黏土隨爆破開(kāi)挖自溶洞洞

3、口涌出，涌出量于803，洞徑約3.5米，塊石直徑為0.21.2，最大塊經(jīng)3，含泥量約占90%；有少量的渾濁的巖溶水沿洞壁流出。經(jīng)在掌子面布設(shè)3個(gè)程度探孔探明，前方溶洞無(wú)水，充填物主要為塊石、碎石及黏土等，判斷為充填型溶洞。2隧道溶洞處理方案2.1處理方案選擇原那么2.1.1平安性。確保施工平安與運(yùn)營(yíng)平安，圍巖累計(jì)變形量不大于10，襯砌完工后隧道不滲不漏。2.1.2可操作性強(qiáng)。要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械裝備狀況和操作人員的技能程度，并盡可能降低施工難度。2.1.3靈敏性好。根據(jù)斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不局限于一種固定的形式，一旦一種方案不能實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)效果差時(shí)，能較好地轉(zhuǎn)換為替代方案。2

4、.1.4具有可連續(xù)性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進(jìn)展施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。2.1.5經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。即在保證平安、質(zhì)量并不破壞環(huán)境的條件下的投入最節(jié)約。2.2處理施工方案首先保存并加固坍塌體，防止坍方擴(kuò)大，然后施做套拱和超前大管棚，保證正洞開(kāi)挖施工平安；管棚施做完成后挖除坍塌體，進(jìn)入隧道正常開(kāi)挖、支護(hù)工序，并對(duì)隧道基底進(jìn)展注漿加固處理，增強(qiáng)隧底承載力；溶洞段通過(guò)后，進(jìn)展拱部坍腔回填處理。處理順序?yàn)椋悍忾]掌子面施作套拱施作超前大管棚挖除坍塌體洞身開(kāi)挖、支護(hù)邊墻及基底加固處理坍塌溶腔回填處理。3溶洞處理關(guān)鍵施工技術(shù)3.1噴射混凝土封閉掌子面在未探明前方地質(zhì)情況之前，為防止前方出現(xiàn)涌水突泥

5、情況發(fā)生，首先保存并加固坍塌體，依靠坍塌體的支撐掌子面，防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大，立即對(duì)掌子面進(jìn)展封閉處理。采用噴射20鋼纖維混凝土封閉坍塌體外表，厚度為20，掌子面前方自溶腔內(nèi)涌出塊石、碎石夾黏土等充填物穩(wěn)定掌子面作用，坍體暫不挖除。3.2施作套拱和超前大管棚為保證施工平安，拱部采用108大管棚超前支護(hù)并注漿加固溶洞填充物，從而形成復(fù)合穩(wěn)定的固結(jié)體，使周?chē)貙拥牧W(xué)性質(zhì)得到改變，穩(wěn)定性能加強(qiáng)；管棚尾端設(shè)鋼格柵混凝土套拱，前端打入穩(wěn)定巖層，形成有效的“棚護(hù)作用。首先在DK79+185位置施作導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻長(zhǎng)1.5，厚80，采用兩榀格柵鋼架定位，并起到增強(qiáng)剛度的作用。在鋼格柵加上焊接37根1.5長(zhǎng)12

6、7的無(wú)縫鋼管作為導(dǎo)向管，間距及外插角同大管棚，完成后澆注25模筑混凝土。大管棚共37根，每根長(zhǎng)20，外插角為5，大管棚環(huán)向間距為0.3，注漿材料采用1：1的水泥漿，注漿壓力為0.81.0pa。管棚鋼管采用108無(wú)縫鋼管，節(jié)長(zhǎng)3和6兩種，第一根鋼管加工呈錐形，采用絲扣連接絲扣長(zhǎng)15，必須使用標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)絲扣。同一橫斷面內(nèi)接頭數(shù)量不超過(guò)50%，相鄰鋼管的接頭相錯(cuò)量不小于1，機(jī)械頂進(jìn)。鋼管前部四周鉆注漿孔，孔徑15，孔間距1520，呈梅花型布置，鋼管尾部留1.5的止?jié){段不鉆孔。3.3洞身開(kāi)挖及支護(hù)注漿完成后洞身采用微臺(tái)階法開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)35，開(kāi)挖后立即施做初期支護(hù)構(gòu)造，并采用噴射混凝土立即封閉掌子面。初期

7、支護(hù)采用加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)。參數(shù)如下：全環(huán)設(shè)I20工字鋼加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距0.6，拱墻增設(shè)42小導(dǎo)管注漿加固溶洞充填物，每根長(zhǎng)l4，間距為1縱向0.8環(huán)向，25早強(qiáng)噴射混凝土厚度為25，8鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格2020。溶洞處理段圍巖大部分為溶洞充填物，采用人工配合挖掘機(jī)開(kāi)挖；對(duì)于石質(zhì)圍巖部分那么采用松動(dòng)爆破開(kāi)挖，以盡量減小對(duì)溶洞充填物的擾動(dòng)，防止引發(fā)二次坍塌。3.4邊墻及基底加固處理對(duì)隧道頂部進(jìn)展注漿預(yù)加固處理僅保證隧道拱部開(kāi)挖平安，邊墻及基底圍巖力學(xué)性能得不到改善，并且曾受到過(guò)擾動(dòng)，極有可能會(huì)發(fā)生坍塌事故；另外，即使開(kāi)挖平安通過(guò)溶洞段，也會(huì)因溶洞段與溶洞前后隧底巖性不同，使后期隧道襯砌構(gòu)造沉降不均，從而造成

8、襯砌嚴(yán)重開(kāi)裂，甚至影響行車(chē)平安。因此，必須對(duì)邊墻及基底進(jìn)展加固處理。3.4.1邊墻采用42超前小導(dǎo)管注漿加固溶洞充填物。小導(dǎo)管每根長(zhǎng)L4.5，間距0.4環(huán)向2.4縱向，外插角25，漿液采用1：1水泥單漿液，采用劈裂注漿方式，注漿壓力為2Pa。3.4.2基底采用75鋼管樁對(duì)隧底圍巖注漿加固，加固范圍為仰拱開(kāi)挖輪廓線以下5。鋼管樁間距為1.0，梅花形布置。鋼管樁采用75、=6的無(wú)縫鋼管加工制作，每根長(zhǎng)L=5.5，尾端50伸入仰拱支護(hù)構(gòu)造內(nèi)，同時(shí)為增強(qiáng)構(gòu)造的縱向剛度，鋼管樁尾端之間采用I16工字鋼連接，以增強(qiáng)整體受力性能。漿液采用1：1水泥單漿液，亦采用劈裂注漿方式，注漿壓力2.0Pa。3.5拱部坍

9、塌溶腔回填處理為確保隧道襯砌構(gòu)造平安，保證運(yùn)營(yíng)平安，需對(duì)拱部坍塌的溶腔進(jìn)展回填處理。在綜合考慮周邊環(huán)境及溶洞狀態(tài)，并結(jié)合隧道構(gòu)造特點(diǎn)，采用15泵送混凝土回填。為減小流塑態(tài)的泵送混凝土對(duì)支護(hù)構(gòu)造的沖擊力和側(cè)壓力，回填應(yīng)對(duì)稱、分次、分層施工完成，隧道支護(hù)構(gòu)造兩側(cè)混凝土面每次施工高差不得超過(guò)0.5，層厚不大于30，每次泵送混凝土厚度不得超過(guò)2，且方量不超過(guò)503。3.6監(jiān)控量測(cè)在洞身開(kāi)挖施工過(guò)程中，每5設(shè)一組監(jiān)測(cè)點(diǎn)，主要監(jiān)測(cè)工程為拱頂下沉和周邊收斂，親密監(jiān)視每一工況下隧道支護(hù)構(gòu)造的變形情況并及時(shí)反響，指導(dǎo)下一步施工。4完畢語(yǔ)通過(guò)以上處理措施的施行，平安通過(guò)了此處溶洞，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間不連續(xù)量測(cè)說(shuō)明，該段圍巖變形已穩(wěn)定，支護(hù)構(gòu)造外表無(wú)明顯滲漏水現(xiàn)象。盡管平安通過(guò)了此處溶洞，并且此次處理方案也直接為后面的幾處溶洞的處理提供了借鑒經(jīng)歷，但是在今后的巖溶隧道施工中，必須加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)探、預(yù)報(bào)工作，對(duì)隧道前方巖溶進(jìn)展準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并提早做好穿越巖溶溶洞的應(yīng)急預(yù)案，防止突泥和突水的發(fā)生。需要引起廣闊業(yè)內(nèi)人員注意的是，溶洞處理一般只注重構(gòu)造的環(huán)向剛度的加強(qiáng)，較為無(wú)視構(gòu)造的縱向剛度的加強(qiáng)，這樣會(huì)因溶洞前后側(cè)構(gòu)造基底剛度差異而導(dǎo)致后期運(yùn)營(yíng)時(shí)襯砌病害的產(chǎn)生。參考文獻(xiàn)：1鐵道部第二工程局主編.?鐵道工程施工技術(shù)手冊(cè).隧道