浅析椿树垭隧道溶洞处理

浅析椿树垭隧道溶洞处理

张永涛

610221198312183110中铁一局集团第四工程有限公司  陕西咸阳  712000

摘要：溶洞的形成是在石灰岩地区由于地表水以及地下水长期对岩石的侵腐，再加上自然界的破坏，从而形成的结果，这种现象一般叫做地下溶蚀现象。而在隧道溶洞施工过程中这种现象会存在不安全因素。因此我们在开始施工前就要制定合理有效的溶洞专项治理方案。本文针对在椿树垭隧道施工过程中会遇到的溶洞相关问题，简单的介绍相关的处理方案。

关键词：隧道；溶洞；处理

一、工程概况

由我单位承建的武神公路十堰段改扩建工程土建施工WS-02合同段，线路总长2.1km，技术等级为二级，该项目位于十堰市房县与神农架林区交界处，属构造侵蚀溶蚀中山地貌，区内最高峰海拔高度1800—2050m，相对高差500～600m，自然坡度300～500m,“U”型冲沟较发育，植被较茂密。主要工程量为椿树垭隧道一座，设计为单洞式隧道，展布方向1870左右，设计速度60km/h，单洞双向2车道；建筑限界净宽10m，净高5.0m。

本工程修建的椿树垭隧道所处位置地形地貌较为复杂、地势起伏大,其石灰岩的主要成分是：泥质白云岩。结构较发育,产状多变,地表岩体风化破碎,深部较好。隧道依次穿越：震旦系上统灯影组灰岩、白云岩,岩石坚硬,强度高，岩溶较发育；陡山沱组炭质页岩夹泥质白云岩,岩石性脆,强度低,易风化；神农架群乱石沟组泥质白云岩,岩石较坚硬,强度较高,局部岩溶发育。沟谷及缓坡地带有第四系覆盖崩坡积碎块石【1】。

因其地表水主要存在于隧道进口和出口洞口两侧的沟谷内,洞身部分的地表水只在雨天后短暂性出现。隧道区域内的地下水主要由松散岩类孔隙水、基岩的裂隙水和岩溶水组成。其中，岩溶水在区内的分布并不均衡,局部水量较大【2】,并且还具有承压性。

二、溶洞形成情况

椿树垭隧道K1535+780~K1535+820段原设计为S7-a紧急停车带，停车带位于线右，施工中采用主洞先通过，再扩挖加宽带的施工方案，仅对拱顶左侧按照加宽带一次扩挖到位。2009年11月3日施工至K1535+806时，在掌子面出渣时出现一溶洞，溶洞在隧道底板线右纵深5.7m，线左纵深7m，宽约13米，溶洞面积约70m2，竖向高度无法探测。当时有水及泥石流涌出，现场立即停止施工，撤出所有机械、人员，并将情况及时向监理、设计及指挥部汇报。后经商议，对涌出的泥石流进行及时清理，至2009年11月6日，已清理泥石流2000多方。经观察截止2009年11月11日，泥石流已基本停止涌出，溶洞水集中从掌子面左侧流出，流量约3L/s，2009年11月13日，溶洞泥石流已基本上稳定，不再涌出，

三、溶洞处理方案

经设计部门现场勘察发现，溶洞周边围岩完整【3】，表面较平整，弱风化，稳定性较好，不会发生较大变化。并在溶洞两侧围岩设置量测点，量测各点围岩的变化情况。7天的量测结果显示，溶洞围岩基本不变形，稳定性好。

根据实际情况，为尽量减少处理困难，确保处理质量，避免不必要的安全隐患，采用“因地制宜、疏导为主、堵排结合、综合治理”的原则。拟定初步处理方案：

1、对K1535+806断面左侧拱腰欠挖部分爆破，使上部堆积物掉落下来，并观察2~3天，使溶洞堆积物不再掉落，止稳，然后进行溶洞处理。

2、利用地质雷达在溶洞周围范围内再探测一次，确定是否还有溶洞。

3、将底板以下溶洞泥塑状堆积物清理不小于4m深，并将溶洞内泥水抽排，回填2.0m厚的碎石+1.0m厚的C20泵送混凝土+C30钢筋混凝土板（边缘二衬下厚1.0m，中间厚0.7m）。

4、初期支护由洞外向洞内逐次推进施作,K1535+803~K1535+809及K1535+812~K1535+817非溶洞空腔段初期支护采用（I16工字钢钢架，纵向间距0.5m）+（Φ22钢筋纵向连接钢筋，环向间距1.0m）+系统锚杆（L=3.5mΦ25中空注浆锚杆，环向间距0.5m）+钢筋网（双层φ8钢筋网，网眼间距20×20cm）+喷射砼（厚0.25m的C20喷射砼）。

5、K1535+809~K1535+812溶洞空腔区段初期支护采用（I16工字钢钢架，纵向间距0.3m）+（Φ22钢筋纵向连接钢筋，环向间距1.0m）+超前锚杆（L=4.5mΦ22砂浆锚杆，环向间距0.3m，前端打入岩壁1.0~1.5m，尾端与工字钢架焊接，在溶洞空腔区处形成护棚后施工空腔区工字钢架）+系统锚杆（L=3.5mΦ22砂浆锚杆，环向间距1.0m，端头与工字钢焊接）+钢筋网（φ8钢筋网，网眼间距20×20cm）+喷射砼（挂板后喷0.3m厚的C20喷射砼）+（不下于0.8m厚的泵送C25砼护拱）。

6、为防止溶洞内掉下石块破坏护拱，待护拱混凝土强度达到设计强度后对护拱顶部进行吹砂处理。作为护拱顶部缓冲层，砂粒采用2.0mm~3.2mm的中粗砂，厚度为0.8m。吹砂导管伸入溶洞1.0mm，分层对称吹进，完成后对吹砂口进行封堵处理。

7、及时将二衬台车推至K1535+800~K1535+817处，施工此段二衬，确保溶洞段的稳定及安全，K1535+800~K1535+817（L=17m）二衬按S5-a配置钢筋，二衬厚度60cm，不设仰拱。

8、初期支护边墙背后两侧各预埋两根φ110mm的PVC管，将水引入隧道边沟。

9、利用地质雷达在溶洞周围范围内再探测一次，排除是否还有溶洞。

4、结语

综上所述，通过对溶洞的形成情况和其处理方案可以得出以下几点经验，以供参考。

1、可操作性强：处理方案中充分考虑了施工现场实际情况，结合施工现场的机械装备情况、施工人员的技术水平，使制定的方案能迅速的得到执行。

2、方案科学；首先清理淤泥，然后施做套拱，保证正洞在开挖过程中的施工安全。进入正常开挖工序后，及时的对隧道底部进行注浆加固处理，待溶洞段顺利通过后，再进行拱顶回填处理。兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，进行施工工序的转换。

3、经济性强：在保证施工质量和安全的前提下，以最小的代价处理此段溶洞，达到节约成本的目的。

参考文献：

[1]王自高. 西南地区深切河谷大型堆积体工程地质研究[D].成都理工大学,2015.

[2]胥生荣. 干旱区土壤环境调控对枸杞水分吸收利用的影响[D].甘肃农业大学,2020.DOI:10.27025/d.cnki.ggsnu.2020.000073.

[3]刘国斌. 基于Π型结构探测方法的场地污染扩散检测研究[D].山东工商学院,2022.DOI:10.27903/d.cnki.gsdsg.2022.000033.