歌乐隧道充填型溶洞处理措施浅析

摘要：溶洞对隧道工程施工影响较大，歌乐隧道在开挖过程中遇到了充填型溶洞。介绍了歌乐隧道的工程概况及溶洞概况，针对歌乐隧道的溶洞工程特点，采用喷射混凝土封闭溶腔口、施作超前中管棚对溶洞进行处理，在合理开挖支护并配合监控量测、地质预报的前提下，顺利通过了溶洞区域，总结了溶洞地段隧道施工的注意事项。

关键词：歌乐隧道 溶洞 处理措施

1工程概况

歌乐隧道为改建铁路贵阳至昆明线六盘水至沾益段增建第二线的控制性工程之一。本区域地层为上覆第四系全新统坡洪积、坡残积层：软土、松软土、黏土、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土、粗角砾土；下伏基岩为二迭系上统峨嵋山组玄武岩组玄武岩、下统茅口组灰岩；玄武岩与灰岩两地层在隧道出口附近呈角度不整合接触，玄武岩岩层节理极发育。歌乐隧道全长4584m，最大埋深约144m；隧道进口里程为DK401+546，出口里程：DK406+130，中心里程为DK403+838；隧道围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级。歌乐隧道为双线隧道，采用新奥法施工，Ⅲ、Ⅳ级围岩段采用台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用中壁法开挖。全隧道采用锚喷初期支护，仰拱超前，拱墙一次衬砌。歌乐隧道出口段地质情况复杂，褶皱发育，致使岩体节理发育、破碎，部分灰岩区段因高温高压动力变质作用及地下水的溶蚀，溶洞、溶隙分布密集，结构复杂，施工难度大。

2溶洞概况

2008年6月25日，歌乐隧道施工至里程DK406+084，掌子面围岩为Ⅳ级，岩性为灰岩，完整性较差，含少量黏土，拱顶偏左处发育有一溶洞，洞内充填碎石夹黏土，含水，爆破开挖后部分充填物涌出，涌出量约60m3，见图1。初步判断为充填型溶洞，溶洞口高4m，宽2.5m，溶洞顺线路方向发育。

图1 歌乐隧道里程DK406+084溶洞

3溶洞处理措施

项目组综合各方面因素，决定按以下步骤快速处理通过：

3.1 喷射混凝土封闭溶腔口

喷射混凝土封闭溶腔口因暂时无法准确评估溶洞深度及后续出水量，为防止出现涌水、突泥等更为严重的地质灾害，立即在溶腔口、坍体及影响区域上悬挂Φ6 （20cm×20cm）钢筋网，喷射20cm厚混凝土，封闭溶腔。自溶洞内涌出的碎石、黏土等坍体起到支承溶洞内保留充填物的作用，暂不挖除。

3.2 施做超前中管棚

在溶洞口及周围可能影响范围内钻设Φ65中管棚，管棚长6m，环向间距0.3m，钻设完成后注浆固结前方围岩及溶腔内充填物。在溶洞口范围内钻孔最深4.5m时接触基岩，且孔内出水量不断减小，水质不断变清，可推测该溶洞规模不大，水量补给不强，属于死、干、小的溶洞，后续开挖时适当加强支护即可顺利通过。

3.3 洞身开挖及支护

根据对溶洞规模及影响的推测，注浆完成后仍采用台阶法开挖，在原支护方案超前小导管支护参数不变的条件下，在溶洞分布处增设Φ42注浆小导管，原设计格栅钢架纵向间距由80cm调整为60cm，钢筋网增设为双层。溶洞影响范围内围岩大部分为溶洞充填物，采用人工配合挖掘机开挖，开挖后溶腔采用C25混凝土挂板填充，工程量以实际发生为准。

3.4 超前地质探测

常用的洞内短距离超前地质探测方法有地质雷达法、陆地声纳法、水平声波剖面法、红外探水法等。歌乐隧道采用地质雷法对前方30m围岩进行精确预测，并且在每循环开挖前钻设3个超前探测孔，孔深4m，全面掌握掌子面前方地质情况。

3.5 监控量测

在溶洞影响区段，每5m设一组监测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，密切监视每一工况下隧道支护结构的变形情况并及时反馈，指导下一步施工。监控量测结果表明，采用喷射混凝土封闭溶腔口、施作超前中管棚对溶洞进行处理，并改变开挖、支护参数后，拱顶下沉和周边收敛均在可控范围内。

4 溶洞地段隧道施工的注意事项

隧道穿过溶洞区段时，应该注意以下事项：

（1）当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌赶前。同时应利用探孔或物探作超前预报，设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。

（2）施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。当溶洞较大较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土加固，再在靠近溶洞顶部附近打入锚杆，并应设置施工防护架或钢筋防护网。

（3）在溶蚀地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆破药量，减少对围岩的扰动。防止在一次爆破后溶洞内的充填物或溶洞水突然大量涌入隧道，造成严重损失。

（4）在溶洞充填物中掘进，如充填物松软，需加强超前支护。如充填物为极松散的砾石、块石堆积或流塑状黏土及沙黏土等，可于开挖前采用地表注浆、洞内注浆或地表和洞内注浆相结合加固。如遇颗粒细、含水量大的流塑状土壤，可采用劈裂注浆技术，注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆进行加固。

（5）溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞中。因弃渣覆盖了溶洞，不但不能了解溶洞真实发育情况，处理时反而会造成更多困难。

5 结语

通过以上处理措施的实施，安全通过了此处溶洞，经长时间不间断量测表明，该段围岩变形已稳定，支护结构表面无明显渗漏水现象。尽管安全通过了此处溶洞，并且此次处理方案也直接为后面的几处溶洞的处理提供了借鉴经验，但是在今后的岩溶隧道施工中，必须加强地质超前预探、预报工作，对隧道前方岩溶进行准确预测，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，防止突泥和突水的发生。

参考文献：

[1]TBl0003-2005.铁路隧道设计规范[S].中国铁道出版社，2005.

[2]TBl0204-2002.铁路隧道施工规范[S].中国铁道出版社，2002.

[3]TB10121-2007.铁路隧道监控量测技术规程[S].中国铁道出版社，2007.