隧底溶洞桥梁跨越技术应用

摘要：本文以重庆某隧道施工过程中的溶洞处理为背景，阐述了溶洞处理的原则及基本措施，重点介绍了隧底大溶腔溶洞的桥梁跨越技术的应用，对同类隧道施工具有一定的指导意义。

关键词：隧底；溶洞；桥梁跨越技术

中图分类号：K928文献标识码： A

The Application of Bridge crossing Technology for the Bottom of Karst Cave Tunnel

Hong Yuantao

Abstract: Based on the construction of the cave tunnel, which named GaoGu tuneel in ChongQing, the paper described the principles and basic measures of karst cave tunnel, and highlighted the technology of bridge crossing technology for the bottom of karst cave tunnel, also the technology can play a guiding role in the similar tunnel construction.

Keywods：the bottom of the tunnel；karst cave；bridge crossing technology

1前言

“十二五”以来，我国的公路建设事业发展如火如荼，交通欠发达的西南地区成为国家的重点建设对象，而我国西南地区多为山区，隧道成了这一地区公路建设的主要结构形式之一，而这一地区山体岩溶发育突出，故隧道施工中常会遇到形式与位置各异的溶洞。本文对如何处理隧底大溶腔溶洞提出了一种经济、安全、有效的方法。

2隧道溶洞处理原则及基本措施

2.1隧道溶洞处理原则

1．措施有效。不管采用哪种处理方法，最终都应达到预定的处理效果。

2．安全无隐患。对溶洞处理后不应给隧道的后期施工及运营造成安全隐患，这一点很重要，所以在采取处理措施时，应尽可能提出多种处理方案，考虑到所选方案的优点和缺点，尽量使缺点减至最小。

3．经济合理。所采取的技术处理措施必须经过方案比对，选择比较经济合理的方案，避免过度浪费资源。

2.2溶洞处理基本措施

隧道溶洞处理常用方法无非是“引、堵、越、绕”四种。所谓“引”，即将溶洞内的水引出，对于暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵；对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可采用混凝土、浆砌片石等回填处理；当溶洞狭长且较深时，可以考虑采用跨越技术越过溶洞区；个别溶洞处理较难，且不影响隧道开挖时，可以采取导坑绕过溶洞区，继续前方施工，并同时处理溶洞区，处理完毕后，对溶洞区进行修整后开挖使其与前方施工面相会。

3工程概况

重庆某隧道为单向双洞汽车专用隧道，两洞轴线间距18～23m，右线长1453m；左线长1410m。隧道右线施工至K28+719时隧底部位揭示溶洞，后经踏勘，该溶洞横向发育于隧道底部，贯穿隧道左右线，在左线左侧7m到右线右侧23m范围内表现为地下水活动形成的暗河，左侧端洞径逐渐变小至尖灭，右侧端由于溶洞充填物堆积而掩埋，洞径2～16m。溶洞洞壁以灰岩为主，夹薄层页岩，表面不规则，局部受节理切割发育有危石。由于开挖导致隧道底板（即溶洞顶板）破坏严重，底板厚度不足1m。溶洞走向见图1。

图1 溶洞走向示意图

4处理方案选择

根据现场踏勘及溶洞测量资料显示，传统的溶洞处理方法，如“引”、“堵”、“绕”均不能满足溶洞处理基本原则，并且若处理不当会给隧道施工及后期运营带来很大的安全隐患。综合考虑各个方案，最终采取了桥梁跨越技术来处理该溶洞，达到了溶洞处理的目的，为该隧道的顺利施工及提前贯通奠定了基础。

5桥梁跨越方案

根据溶洞测量资料，对左、右线隧底溶洞区均设计桥梁来跨越溶洞。

左线桥长17m，上部构造为1孔16米现浇简支箱梁；右线桥长24m，上部构造为1孔23米简支箱梁。桥台均采用桩柱式，桥梁桩基为Φ1.5m挖孔桩，桩底嵌入基岩弱风化层中不小于3倍桩径，基岩极限抗压强度不低于10MPa。隧道两侧衬砌边墙基础分别采用桩基托梁通过，采用桩基为Φ1.5m挖孔桩，托梁高1.5m，宽2.5m。

桥梁跨越溶洞示意图见图2。桥梁、桩基托梁与衬砌的位置关系见图3。

图2 桥梁跨越溶洞示意图 图3 桥梁、桩基托梁与衬砌布置示意图

6关键施工技术

6.1桩基成孔技术

本方案中多根桩基穿越溶洞溶腔，故与传统的桩基施工方法不同的是在桩基穿越溶腔后的施工方法。

桩基成孔方法采用人工挖孔，对石质较硬部位进行弱爆破，要严格控制装药量，避免对周边围岩造成剧烈扰动。在开挖过程中对各个桩基的开挖进尺做好记录，密切注意桩基潜入溶洞情况。桩基成功穿越溶洞后，采用激光对点设备将桩基的控制点传递到溶洞底部，并做好溶洞底部桩基的护桩，保证整个桩基中心偏位值在允许误差范围内。

桩基开挖完成后，在溶洞腔内立即施工桩基护筒。护筒采用M10浆砌片石砌筑，几何尺寸为2.5m×2.5m，护筒最薄处厚度为50cm。砌筑过程中应注意从溶洞腔底的桩基锁口处砌筑至溶洞顶板位置，片石缝隙用水泥砂浆充填密实；在施工过程中还应注意检查护筒的垂直度，每砌高1米采用挂垂球法校正，对垂直度较差处立即返工修整。护筒砌筑完成后，用M7.5水泥砂浆对护筒内外抹面，从而保证在桩基灌注过程中护筒的密实，保证整个灌注过程护筒不漏浆。后续的桩基灌注工艺同传统的混凝土浇筑工艺。

为防止施工阶段右幅桥的溶洞顶板突然掉落损伤到桥台和托梁桩基础，在顶板的中心位置设计一个3.0×3.0m钢筋混凝土方墩支撑溶洞顶板。

6.2排水技术

该隧道路面纵坡为0.8%，设计有两侧纵向排水沟、横向排水沟和中心排水沟。施工过程中将纵向排水沟埋设在隧道两侧托梁里；横向排水沟在大里程桥台一侧按照正常设计施做，即每隔50m设置一道横向排水沟；中心排水沟在大里程桥台处断开，并与两侧托梁里的纵向排水沟相连，注意应在中心排水沟断开处设置检查井，以方便后期运营过程中的检查；桥台小里程一侧排水沟的设置按原设计施工。

排水沟连接方式见图4。

图4 大里程侧排水沟连接方式示意图

7注意事项

1．在溶洞区施工时，应核实溶洞形态，加强观测，若与初探情况不符应及时进行施工方案调整。

2．在对隧道基底进行处理时，应根据地质资料及现场情况随时做出必要的调整，确保基底处理安全可靠。

3．桩基托梁施作时，桩施工应跳桩分段进行。挖桩前，应检查核实洞内施工支护，保证施工安全，必要时应采取补强措施；桩全部施工完毕后，立模浇注纵向托梁；待托梁混凝土强度满足要求时立模浇注混凝土衬砌拱圈。

4．必须考虑对未完全破裂或厚度较薄的溶洞顶板加固、支撑，确保顶板能承受现浇梁时的荷载。

8总结

本桥梁跨越溶洞方案原理简单，目的明确，可操作性强，结合了爆破技术、桥梁技术、防排水技术和监控量测技术等多种技术，成功解决了隧底大型溶腔的跨越难题，对同类隧道施工有一定的指导作用。

参考文献

[1] 陈小雄.现代隧道工程理论与隧道施工[M].成都：西南交通大学出版社.2006

[2] 公路隧道施工技术规范（JTG F60―2009）[S].北京：人民交通出版社.2009

作者简介：洪元涛（1983―），男，岩土工程硕士，研究方向包括岩土及地下工程施工期风险评估、公路工程施工关键技术等。