浅谈中梁子隧道溶洞冒顶塌方处理方案

王彬永

摘要：隧道溶洞填充物滑落造成塌方冒顶是隧道开挖施工后，原先平衡的山体压力遭到破坏而造成山体上部岩层自然塌落的现象。因此制定合理、科学、有效的溶洞塌方处理方案对隧道顺利穿越岩层地段非常重要。本文通过对中梁子隧道溶洞塌方冒顶的处理进行实例分析，研究隧道溶洞冒顶的处理方案，可供类似隧道处理溶洞施工借鉴。

关键词：公路 隧道 溶洞 处理

1 概述

随着对山区进行不断地开发，高速公路逐渐取代崎岖的盘山公路。在山区建设高速公路的隧道时，隧道的施工质量、施工安全、施工进度等，通常会受到山体溶洞坍塌的影响。在岩溶地区，随着兴建工程数量的不断增多，在公路隧道建设中，处理山体溶洞坍塌问题逐渐成为热点问题，如何确保处理措施的合理性、经济性，研究这一问题具有重要的意义。

本文通常阐述中梁子隧道ZK3+883处溶洞填充物滑落造成坍塌冒顶的处理过程，同时对该地区水文地质情况和溶洞的实际情况进行认真分析，试图寻找发生坍塌的原因，并且针对这些问题，提出相应的政策建议，进而为确定溶洞坍塌处理方案提供参考依据。

2 工程概况

中梁子隧道为分离式的四车道高速公路长大隧道，位于会泽县待补镇境内。隧道为分离式隧道，右洞全长4509m，左洞全长4587m。隧道进口左右幅洞门均为削竹式洞门，洞门长8m，明洞均为对称式明洞（SFma）。隧道右洞最大埋深437m，左洞最大埋深446m。隧道进口段为浅埋段，围岩主要为薄层状硅质岩、角砾状白云岩、粉砂岩、灰岩、玄武岩，属较软岩～硬岩，中风化～强风化，节理较发育～发育，岩体较破碎～破碎，结合面结合一般，结合力差，拱部易失稳，侧壁容易掉块。地下水以基岩裂隙水为主，开挖时以出现淋雨状或涌水状出水。

3 隧道溶洞坍塌后现场

隧道施工现场，为了提高掘进速度，通常情况下，在进、出口两个工作面同时进行掘进作业，并且按照上、下导坑法进行隧道开挖，在施工过程中当开挖到ZK3+883时遇见溶腔，黄褐色泥质物充斥在溶腔内。对于溶洞来说，当冒顶口周边的土体稳定后，这时隧道洞室内坍塌物已涌至ZK3+880处，溶洞冒顶陷孔口从地表看呈圆形状，半径约为2.5m，深度约为5米。

4 隧道溶洞坍塌冒顶处理方案

根据隧道地质预报和相应的地质勘察资料，在施工过程中，虽然隧道施工现场发生塌方，但是现场并没有发生涌水，开挖掌子面周边围岩情况与预报资料基本保持一致，在这种情况下，根据超前地质预报可以断定该隧道溶洞为小溶洞，没有贯穿到隧道洞顶。为了防止溶洞坍塌量变大，按照“治塌先治水、治塌先加强”的原则，对冒顶处地表水流进行治理，然后加固稳定隧道内拱顶坍塌堆积物，待松散物体凝结稳定后，再对隧道内的坍落物进行边开挖边清理，同時监控量测隧道围岩，进一步确保工程的安全性。

4.1 溶洞冒顶处地表水和雨水防治

通常情况下，地表水和雨水会沿着隧道冒顶处渗入到隧道顶部的地面，在这种情况下，隧道顶部地面溶洞内容易发生塌陷，其地质环境遭到进一步的破坏，影响隧道结构的稳定性，因此隧道溶洞塌方冒顶后，必须确保冒顶处地表水和雨水不能进入隧道顶部地面。按照宜疏不宜堵的原则对岩溶水进行处理，在处理方案中，具体处理方法为：

①采用注浆填充和加固的方式对地表沉陷和裂缝处进行处理，在溶洞塌穴口上方周围12米外开挖截水沟，进一步防止雨水地表径流冲刷塌穴孔周边土体。

②在塌穴口周边1米处开挖排水沟，并硬化沟底，防止水流渗入，在塌穴口的上方搭设雨棚进行遮盖，并且雨棚落水缘处的雨水滴落到排水沟中，避免穴孔内渗入雨水和地表渗水，引发塌落。

4.2 加强围岩支护，提高围岩承载能力

根据现场勘察发现坍塌体为溶洞填充物滑落，溶洞填充物为黄褐色泥质填充物，承载能力比较低，并且该段围岩预报等级属于Ⅴ级，对围岩的稳定构成影响，如果处理不当，坍塌体可能会继续滑落。一旦坍塌再次发生，将会增加后续隧道施工的难度。

在本隧道溶洞塌方冒顶处理过程中采取以下加固方案：

①使用洞渣对掌子面进行反压回填，确保掌子面稳定。同时在掌子面附近搭设工作平台，在紧靠掌子面处施工一榀I22a工字钢架。在掌子面上预留向塌方空腔内泵送填充料的Φ89×8mm钢管，钢管前端靠近塌方空腔顶部。

②超前支护加强，采用两层Φ89×8mm小管棚进行支护，第一排紧靠掌子面进行布设，外插角10°～15°，长度4.5m，环向间距30cm，钢管根数45根/循环，202.5m/循环。第二排后退一榀工字钢进行布设，外插角30°，长度4.5m，环向间距30cm，钢管根数45根/循环，202.5m/循环。管棚施工完毕后及时进行注水泥浆，水泥浆水灰比0.5：1（重量比），注浆时先注第一排，第一排注浆完毕后再注第二排。超前小管棚3榀钢架一循环，搭接长度2.5m。

③初期支护施工中，工字钢采用I22a工字钢通过塌方区，工字钢间距50cm。钢筋网片采用φ20 HPB300圆钢，网格间距5cm×5cm。喷射混凝土厚度30cm。初期支护施工完成后，向塌方空腔内泵送C10混凝土进行回填，保证空腔密实。

④二衬混凝土厚度按60cm进行施工。

4.3 冒顶塌穴处回填

隧道二衬浇筑完混凝土达到设计强度后，对溶洞塌穴口回填。回填进行人工分层夯实，塌穴口处用浆砌片石封闭并与原地形地貌相接顺。

4.4 监控量测

在该段溶洞塌方施工处理过程中，在ZK3+883前后20m处加设了8个监控量测断面。在塌方处理过程中由于受到施工震动等影响监控量测数据显示变形较大，但在塌方处理完成后经过一段时间监测初支变形基本稳定。

5 结束语

在中梁子隧道施工过程中，通过对溶洞冒顶进行科学的处理，进而为以后类似工程积累了丰富的实践经验。在公路隧道施工过程中，由于溶洞的地质情况不同，所以导致坍塌的原因也存在一定的差异，在这种情况下，需要根据工程的设计要求，结合现场地质情况，确定溶洞的处理方案，进一步确保坍塌处理方案的科学性、合理性，确保工程进度有序进行。

参考文献：

[1]黄成光.公路隧道施工[M].人民交通出版社，2001.

[2]关宝树.隧道施工技术要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3]闫鸿浩，王小红.城市浅埋隧道爆破原理及设计[M].中国建筑工业出版社，2013.

[4]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].