阐述小断面隧洞突出地质缺陷处理措施

摘要：本文阐述岩溶地貌多发区域小断面隧洞施工时遇见较突出地质缺陷所出现的细节问题，以及处理措施等的方案。

关键词：混凝土；溶洞；处理措施

中图分类号：U656.31+3文献标识码：A文章编号：

引言

重庆市巫山县千丈岩阶梯级水电站狮子包隧洞为小断面引水隧洞，隧洞宽为2.5米、高为3.1米，内有0.4米钢筋混凝土衬砌。由于隧洞断面过小，施工安排为先进行隧洞开挖掘进及临时支护，隧洞贯通后再进行钢筋混凝土衬砌施工。在隧洞开挖掘进至K1+700m处出现-大型溶洞，隧洞顶拱紧贴在溶洞底部，溶洞沿隧洞轴线方向长约15米、宽约20~25米、高约30~40米，溶洞底部和隧洞掌子面，见风化泥土裹夹大块石，洞顶时有块石塌落。为保证施工安全马上进行停工观察，3天后洞顶出现坍塌，掉落3块直径在1.5~2.5米块石。

为保证工程尽快恢复施工，以及今后洞内施工安全，有限公司总工程师亲自到现场察看，并与设计、业主、监理单位交换意见，共同确定处理方案为扩大断面钢拱架与混凝土相结合进行防护。具体如下

1.总体处置方案

基低换填钢筋混凝土――钢拱架支护――拱架外回填混凝土――施工拱架内衬砌

为减少现场施工人员在风险区作业时间，通过钢拱架支护保护洞内结构及施工作业安全，同时利用拱架外部泵送回填混凝土，将坍塌荷载外力传递分解至两侧堆积体上，减少拱架支护承受的外力破坏，并利用拱架内衬砌混凝土进行二次防护，具体步骤如下：

1.1基础开挖

该段基础开挖，为最大限度的保证施工安全，每次开长度不大于1米，开挖深度按照设计开挖断面底板下挖50cm，开挖宽度不小于4.7米。开挖前先将要开挖范围内的原搭设棚架拆除，清理两侧坍塌泥土及落石，清理两侧坍塌泥土时，为保证边坡稳定，坡比不小于1:1。

施工过程中要有足够的照明，采用小型机械开挖，操作人员要在溶洞范围以外，并安排2名专职安全员现场值守，密切观察溶洞顶部及两侧坍塌体险情变化，如有危险立即停止作业，组织施工人员撤至安全区内。

1.2浇筑底板混凝土

在基础开挖完成，验收合格后，马上开始施工底板钢筋混凝土：

①底板横向筋为上下两排φ22螺纹钢筋，间排距为20*40cm，单根长度为4.6米，纵向筋间排距为20*40cm，钢筋长度根据基础开挖长度确定，浇筑混凝土时预留30cm，作为搭接。钢筋要在洞外预先焊接完成，钢筋安装前要先钢筋上的锈斑清理干净。

②在两侧钢支撑立柱部位，预埋φ25钢筋，使钢支撑与底板连成一个整体，间排距为20cm，长度为75cm。

③钢筋安装完毕后，验收合格后方可进行混凝土浇筑施工。

④混凝土中钢筋保护侧厚度为5cm。

⑤该段底板混凝土强度为C20，厚度为50cm，宽度为4.7m。

⑥该部位混凝土为输送泵泵送，要严格按照配合比进行施工，混凝土振捣要密实。

⑦底板钢筋及混凝土施工过程中，尽量让施工人员在拱架防护范围内作业，并加强周边观察。

2.钢拱架支护

在底板混凝土初凝后，开始安装架设钢支撑，钢支撑跨距为3.3m，内空高度为3.5米，本次钢支撑距内结构混凝土外预留40cm，作为预防特殊情况处理空间，该预留空间根据现场实际情况再进行处理。

2.1溶洞内每榀钢支撑间距为40cm，连接钢筋调整为钢支撑内外两侧各一排，环向间距为20cm。

2.2每榀钢支撑制作要要在洞外完成，制作时要符合规范要求，下料时严格按照设计尺寸，焊接要牢固。

2.3钢支撑安装时两侧立柱要与底板预留钢筋进行焊接，安装完毕后，在钢支撑外侧安装钢丝网。

2.4安装完成钢支撑后，立即喷射C20混凝土，喷射混凝土厚度为20cm。

2.5喷射混凝土时，在钢支撑侧墙及顶拱安装φ120mm钢管作为泵送混凝土预留端口，侧墙钢管长度为70cm，顶拱钢管长度为120cm。

3.钢支撑外侧泵送回填混凝土施工

为防止继续掘进时，受钻孔及爆破扰动使已开裂岩体大范围垮塌，在钢支撑外侧泵送C20素混凝土作为外壳，分散传递坍塌荷载对拱架的破坏。

3.1该部位混凝土强度为C20，顶部厚度不小于1米，两侧要填充满钢支撑到开挖坡面的空隙。

3.2外部混凝土采取分段浇筑，在钢支撑完成2至3米时，马上开始浇筑。

3.3浇筑该部位混凝土采取输送泵泵送，浇筑时从底部开始分层浇筑，每次浇筑混凝土高度不大于1米，钢拱架左右两侧对称回填，减少拱架承受的不均匀侧向压力。

4.拱内衬砌混凝土施工

4.1在钢支撑完成4到5米时开始进行预留部位衬砌混凝土施工。

4.2混凝土中钢筋保护侧厚度为5cm。

4.3该段混凝土强度为C20，厚度为40cm。

4.4该部位混凝土为输送泵泵送，要严格按照配合比进行施工，混凝土振捣要密实。

4.5混凝土施工过程中，要并加强周边观察。

5.其他防护措施

为增强溶洞段支护的整体强度，钢拱架及底板钢筋混凝土在溶洞两端想隧洞内各延长5米。为减少爆破震动对溶洞顶部及周边围岩的不利影响，该部分拱架及混凝土底板在溶洞段防护处理完成后再施工，按照溶洞段支护参数对既有隧洞断面及底板进行扩挖。

6.质量控制

6.1下发详细的技术交底交至施工作业班组，并安排技术人员跟班作业。

6.2底板混凝土初凝后方能进行钢支撑安装。

6.3钢支撑采用洞外加工场地集中加工，按拱部和边墙尺寸分别制作，洞内拼装焊接成一体，。

6.4严格控制工序质量，必须做到每一榀支撑都要检查，细到每一个焊缝隙。每榀支撑安装完毕请监理进行验收，合格再可进行下道工序施工。

6.5做好半成品保护措施，特别是支撑通过洞内的运输，防止支撑扭曲。

6.6浇筑外部混凝土时，要两侧同时浇筑，并控制好浇筑厚度。

6.7搅拌混凝土时要严格按照配合比进行下料，并控制好水灰比，保证混凝土具有良好的和易性。

7．安全控制

7.1在施工过程中专职安全员要现场跟班作业，时刻观察溶洞顶部及周边岩石变化情况，必要时马上中止作业，组织施工人员安全撤离，待排除危险后方能继续进行施工。

7.2在施工时，要合理安排施工顺序，尽量保证工人在现有拱架支护区内施工，避免人员在溶洞外区预防作业。

7.3在焊接作业时，由于存在积水，操作人员必须穿好绝缘鞋，戴绝缘手套。经常检查用电线路，发现问题及时解决。

7.4在施工过程中，要随时保证洞内有足够的照明，以便能随时观察溶洞顶部及周边岩石变化情况。

8.结语

我国是一个岩溶十分发育的国家,随着水利工程建设的迅猛发展,常常会遇到石灰岩溶地区的有压水工隧洞工程修筑问题,由于岩溶这种不良地质现象的存在给水工隧洞开挖和运营安全造成严重的威胁。在保证穿越岩溶发育区水工隧洞施工的快速顺利进行和安全运营同时,如何确保围岩的稳定性是目前岩溶地区水工隧洞施工过程中亟待解决的关键技术问题。溶洞的存在使得隧道工程的稳定性变得复杂,而这种影响也随溶洞类型、大小、间距、方位的变化而变化。因此,对岩溶隧道进行模拟仿真是十分必要的。

参考文献：

[1]金新锋,夏日元,梁彬.宜万铁路马鹿箐隧道岩溶突水来源分析[J]. 水文地质工程地质. 2007(02).

[2]王梦恕.对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见[J]. 铁道勘察. 2004(01).

[3] 李文芳.TBM施工隧洞溶洞处理相关技术探讨[J]. 岩石力学与工程学报. 2003(S1).