龙家大坡隧道隧底溶洞安全处理施工技术

杨 明

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300229）

1 工程概况

龙家大坡隧道位于毕节市黔西县境内，起讫里程DK428+548～DK429+360，中心里程DK428+954，全长812 m。2015年12月27日晚,龙家大坡隧道在进行DK428+694～DK428+682段仰拱开挖作业时，在隧底揭示两处空溶洞。一处溶洞揭示口位于DK428+684线路左侧拱脚下方，揭示洞口长1.6 m，高约0.5 m；一处位于DK428+682线路中线位置，揭示洞口长约2.5 m，高约1 m。揭示溶洞后，现场施工人员对溶洞周边进行了开挖清理，清理过程中大部分隧底弃碴落入溶洞内。溶洞口周边弃碴清理完毕后，施工人员对溶洞进行了探查，发现两处溶洞内空间极大，在洞口无法目测到具体大小，施工人员从洞口进入溶洞内发现这两处溶洞贯通为同一溶洞，但是已被弃碴堵塞。溶洞整体酷似一干涸的地下暗河，右高左低，垂直于线路方向发育。在隧道正线范围内为一溶蚀大厅，洞顶板呈斜向发育，倾角约30°，洞身周边钟乳石状发育较多，洞底湿滑有沉积淤泥未发现无积水，溶洞下游发现多处泄水洞。期间每逢大雨天气条件下，溶洞顶渗水严重，洞底出现小股水流。溶洞上游位于线路右侧，通道高度逐渐变小，溶洞向外发育过程中发生多次弯折、分叉，同时溶洞顶部多发育有小型溶蚀管道，施工人员探测至线路外约 150m时无法通过，情况不明。溶洞下游位于线路左侧，自揭示洞口观察至洞底落差极大，人员无法进入探查，在回填将近 200m3弃碴形成坡面后进入溶洞。溶洞呈通道状向线路外侧发育，溶洞高度目测超过 10m，洞底发育多处溶坑，个别溶坑深度无法探知。沿溶洞向外侧探查约60m处遇一较大溶坑，人员无法通过，溶洞端头处分叉，一处继续向前发育，一处向斜上方发育。

2 总体施工方案

为确保龙家大坡隧道隧底DK428+675～DK428+710段溶洞影响范围施工及结构安全，需采取可靠措施，具体要求如下：清整及回填施工场地至轨面以下 3.80m，作为施工平台及各钻孔桩桩顶标高。DK428+675～DK428+710段范围隧底施作1m直径的桩基，桩长6～22m，平面间距4m×3.5m（纵向×横向）。DK428+675～DK428+710段之外基底充填溶洞小于2m的采用C25砼进行换填。隧底筏板基础开挖面采用锚网喷临时防护，采用φ22砂浆锚杆，间距1m×1m，交错布置，每根长3m，挂设φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm，喷射C20砼，厚8cm。为保证隧底溶洞过水排泄通畅，在溶洞上游设置沉淀池，预埋φ150cm钢筋混凝土涵管，作为过水通道。

3 隧底溶洞安全施工工序

首先对隧底溶洞进行开挖揭示，根据钻探资料，DK428+684～DK428+688段溶洞顶板较薄，首先将本段溶洞顶板进行开挖破除，清理洞内虚渣，提供施工空间，对DK428+684～DK428+688段上台阶初支钢架采用φ42锁脚锚管加固，锚管长5m，每榀钢架增设两组，每组2根。将溶洞内虚碴清理干净后，埋设过水涵管，施做沉淀池及水沟。涵管埋设完成后对溶洞进行回填，回填至桩顶标高，施做桩基。桩基施工完成后施工完成无异常情况并检测合格后进行筏板施工。筏板分段浇筑并设置相应沉降缝，筏板施工完成后进行隧道仰拱及衬砌施工。

4 安全施工措施

4.1 溶洞内照明及通风

对DK428+675～DK428+710段加强照明，在隧道边墙两侧各增设两盏探照灯，增强施工区域的可视范围。进入溶洞内施工时将照明线路引入溶洞内，避免照明死角，为施工创造便利条件。由于龙家大坡隧道已贯通，溶洞靠近隧道进口，施工范围内空气流通正常，但在进行溶洞内施工时，采用小型鼓风机向溶洞内吹风的方式加强溶洞内通风，保证施工人员健康安全。[1]设置专职安全员，对洞内照明设施、空气含氧量等进行监控，如有异常情况，及时通知施工人员撤离。

4.2 初期支护加固

由于揭示溶洞断面较大，溶洞开挖揭示后会造成DK428+684～DK428+688段初支钢架悬空，存在施工风险，在溶洞开挖揭示前对DK428+684～DK428+688段上台阶初支钢架采用φ42锁脚锚管加固，锚管长5m，每榀钢架增设两组，每组2根。

因桩基拟采用挖孔桩，需要爆破作业，对初期支护的干扰大，除增加上台阶锁脚锚管外，下台阶两侧拱脚处采用28a槽钢2道纵向加强支撑，间距0.5 m。槽钢与拱架焊接连接，槽钢落于溶洞大小里程方向的岩石上，搭接不小于每侧1.5 m，搭接处采用锁脚锚杆（φ25）连接加固。

4.3 溶洞洞壁防护措施

首先DK428+675～DK428+710段初期支护加强后对本段隧底进行开挖，开挖至桩板结构桩顶标高位置，同时对DK428+684～DK428+688段溶洞顶板进行开挖揭示，具备小型挖机进入溶洞的空间。

使用小型挖机进入溶洞，将溶洞内受到爆破影响松动的危石清理干净，并对溶洞壁周边进行锚喷防护，采用φ6钢筋网片，间距25×25cm，喷砼厚度8cm。采用小型挖机将洞内虚碴清理至洞口，采用大型挖机将虚碴装车，转运至弃碴场。DK428+675～DK428+710段隧底开挖至设计标高，隧底筏板基础开挖面（即桩顶标高）采用锚网喷临时防护，采用φ22砂浆锚杆，间距1m×1m，交错布置，每根长3m，挂设φ8钢筋网片，网格间距20cm×20cm，喷射C20砼，厚8cm。对隧底虚渣及小型溶槽进行清理后采用C25砼回填找平至桩顶标高。

4.4 桩基施工安全加强措施

桩基拟采用挖孔桩，在安装滑轮组和吊桶时，保持吊桶与孔壁之间留有适当距离，防止施工过程中吊桶碰撞孔壁，预防安全事故，井底照明必须用低压电源（36V）、防破电线、带罩的防水、防爆照明灯。孔口四周设置围护栏。当桩孔深度大于10m时，应进行井下机械通风，加强空气的流动，必要时向井下输送氧气，防止有毒气体对人体的危害，操作时上下人员轮流作业，桩孔上方人员必须密切观测桩孔下人员的情况，互相呼应，预防安全事故的发生。[2]锁口及护壁采用钢筋砼，开挖后绑扎钢筋立模，锁口竖向钢筋采用Φ12螺纹钢，水平箍筋采用φ8圆钢，厚度30cm；护壁竖向采用φ10钢筋，间距25cm，环向采用φ8钢筋，间距20cm，护壁厚度15cm；混凝土标号均为C20。严格对桩基内的有毒有害气体进行检测，桩基施工时对深度大于10 m的桩基采用活禽检查。

4.5 桩基爆破施工安全措施

（1）严禁裸露爆破，打炮眼深度对软岩不超过80cm，对于硬岩石炮眼深度不超过50 cm。炮眼位置、数量和斜插方向，中间一组集中掏心，四周斜插挖边。以松动爆破控制药量，一般中间炮炮眼装药1/2炮眼深度，边眼装药为炮眼深度的1/3～1/4。

（2）孔内爆破后应先通风15min，并经检测无有害气体后，施工人员方可下井作业。当某个孔内进行爆破作业时，其他孔内的工作人员必须回到地面安全处。

（3）挖孔桩爆破时采用爆破测振仪进行震动检测，随时调整炮眼深度及装药量，减少对初期支护的干扰，确保施工安全。爆破测振仪采用成都交博科技有限公司生产的L20爆破测振仪，测点设置在隧道中轴线上，通过测出数据，采用测震仪分析软件进行分析回归，随时调整爆破参数。

5 结语

在岩溶隧道施工中，必须加强超前地质预报工作，充分掌握岩溶发育状况及范围，根据不同情况提出相应的处理方法，并及时做好应急方案，确保施工人员及设备的安全，减少经济损失。实践证明，龙家大坡隧道溶洞施工方案安全可靠，施工过程和安全措施合理，确保了工程顺利进行。为同类工程施工具有指导意义。