长凼子岩溶隧道溶洞处理技术 

摘   要：结合奉思路长凼子隧道溶洞处理实例，论述溶洞处理施工方法和技术措施。

关键词：隧道  岩溶  处理技术

 

    1  工程概况

    省道201线奉节至湖北恩施二级公路长凼子隧道主洞起止里程桩号为CK5+929-CK9+785，全长3851m；CK5+929-CK9+471.61长3542.61m，纵坡为+2．00％；隧道出口段CK9+471.61-CK9+785长313.39m，纵坡为—0.498％；CK9+471.61处设凸形竖曲线，半径R=6500m。路线前进方向左侧设有一座与主洞平行的平行导洞，平行导洞全长3835.916m，平行导洞与隧道主洞轴线间距30m，平行导洞轴线路面顶标高比隧道主洞轴线路面顶设计标高低1.468m。  

   长凼子隧道处于齐耀山背斜，该背斜为复式背斜构造。隧道区地质岩性较复杂，地表主要为第四系残坡积粘土、洪积层、崩坡积层粉质粘土夹块碎石和块碎石土；地层基岩主要为三叠系的泥岩、泥灰岩、页岩、灰岩、白云岩及岩溶角砾岩分布。区内岩溶发育，地下水主要为孔隙和岩溶水，补给源为大气降水和地表水体，存在地下岩溶压力水，岩溶水以上升泉水涌出地面，在隧道出口洞门右侧上方出露一个大泉，隧道左侧楠木园沟内出露上升大泉，隧道洞外楠木园沟下游出露泉眼。

 

    2 溶洞情况描述

    长凼子隧道出口段主洞掘进至里程CK9+543附近时，掌子面拱部右侧墙壁突然坍塌，涌出大量淤泥粘土、碎石及地下水，突泥呈褐色、黄褐色，大部分呈流塑状，小部分为块状，一直冲出洞外120余米，堵塞了整个掘进断面，涌水中冲出鲫鱼及腐烂的木块等生物。涌泥后隧道顶露出一个大型溶洞。隧道涌泥、突水后隧道出口洞门右侧上方大泉断流，据地表调查隧道涌泥、突水后隧道洞外楠木园沟下游泉眼断流。根据以上情况分析该溶洞与地表相连，溶洞为一条地下暗河末端。

    a．溶洞的位置关系如平面图1。

    b．溶洞洞内描述

    主溶洞的最大长度为35m，最大宽度为16m，高度为40m以上，溶洞上小下大，形成一条不规则的峡谷状；主溶洞走向与隧道走向成约45°角，溶洞底坡度约45°角，主溶洞与隧道斜交，溶洞内发育多个深不见底的小溶洞；溶洞壁近乎竖直，溶洞顶有悬泥、危石，涌水突泥后溶洞壁淤泥厚度10~100cm，溶洞底沉积的淤泥达2—3m厚，沉积的淤泥呈褐色、黄褐色，大部分淤泥呈硬块状，表层淤泥呈流塑性，成层分布特征明显。溶洞底高程450m，溶洞除每天2次涨水外，正常流量在80-100m3／h。溶洞为背斜溶蚀结构而形成一条大的裂隙，裂隙水不断从裂隙中流出，溶洞顶裂隙滴水成股；隧道围岩倾角较缓，岩体呈薄层状、破碎，呈块状—碎块状结构，层间结合较差，岩溶裂隙发育，裂隙水丰富。

 

    3  施工方法及处理技术

    3.1  施工准备

    根据溶洞内的实际情况，在清除淤泥时遇到很大的困难，溶洞顶的淤泥在裂隙水的作用下，不断有大小不等的淤泥块往下掉，给施工造成很大安全隐患。为了施工安全，在溶洞内搭设25m高的钢管架，钢管架为1.5m×l.5m×l.5m的空间结构，搭满整个洞室(30×12×25m)，用竹跳板分4层面层，面层的高度从溶洞底开始分别为2m、4m、6m、25m，最上一层为了施工安全和清除溶洞顶的悬泥和危石而设，其余各层为了打设锚杆用，剩下部分竹跳板搭设保证能清除淤泥即可；管架搭设完成后，就进行清除淤泥工作，清泥用高压水枪冲洗，人工辅助清理，从上而下进行。泥清除完成后即可打设锚杆。在清除淤泥的同时，在高程为454m与平导连通溶洞口砌筑1浆砌片石挡墙，挡墙宽度1.5m，挡墙高度高出浇注混凝土高度0.5m(或立模)，在挡墙内预埋2根150mm的钢管引至平导(引溶洞内的水)，在溶洞口处接2根150mm混凝土泵送管。混凝土管、引水管搭设如图2。

    3.2  锚喷支护

    在准备工作完成后，即可进行锚喷支护。锚喷支护严格按下图进行，具体施工顺序为：打眼，验孔，装锚杆，绑扎直径16.5钢筋网，喷射混凝土。喷射混凝土从下往上进行施工。施工完成后清除回弹料。锚喷支护参数如图3。

    3.3 浇注混凝土

    a．浇注混凝土前的准备工作

    喷锚支护完成后，预埋混凝土泵送管，直接与输送管连接。检测混凝是否达到设计高度可直接由平导进入溶洞观测(也可预埋Φ80探测管，探测管口高与混凝土浇筑线平，探测管流出混凝土时证明已浇筑完成)。为了固定预埋管，在浇注混凝土时，钢管架只能打入混凝土中。管件预埋后，绑扎Φ22钢筋网(钢筋网与锚杆焊接)，钢筋网与喷射混凝土面的间距保持20cm。封堵溶洞口(溶洞口封堵采用：lOmm厚的钢板3mx3m一块，3根4m长的工字钢(120)作横梁等间距挡在溶洞口)。准备浇注溶洞内混凝土。  

    b．浇注溶洞内混凝土   

    浇注溶洞内混凝土用混凝土输送泵进行，挠注混凝土的顺序为：先浇注1管，2管做备用管。

 

    4 主洞洞内处理

    溶洞处理完成后，可进行主洞掘进施工。：隧道主洞初期支护采用锚喷支护，喷射混凝土内型钢拱，初期支护内还采用一排超前小导管加强预支护，超前小导管支护参数为：环向间距40cm，小导管长度为5m；打设角度为15°，小导管搭接长度不小于2.4m。二次衬砌采用钢筋混凝土衬砌，隧道底部设钢筋混凝土仰拱。

 

    5  施工效果

    溶洞壁在打设锚杆时，溶洞壁上未清除的沉积淤泥掉下来落在顶层钢管架上的竹跳板上，因此在钢管架下的施工人员能安全操作。现在长凼子隧道该段溶洞底回填混凝土已经浇注完成，主洞已经向前掘进84m，通过溶洞段。该段隧道洞壁稳定，溶洞处理是基本成功的。

 

    6  经验总结

    在岩溶隧道施工中，必须加强地质超前预报探测，对隧道前方岩溶进行准确预测。如揭露隧道侧壁及掌子面有小溶洞，且溶洞越来越多，则前方可能会有大型岩溶溶洞。此时应对隧道前方进行物探与钻探相结合，打适量探孔以探明溶洞壁和隧道开挖轮廓线之间的关系，提前作好穿越岩溶溶洞的应急措施，一般岩溶隧道水和淤泥较多，施工应注意安全，预防突泥和突水。施工过程中关键应确保溶洞壁稳定和作好隧道防排水设施。

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