岩溶隧道溶洞防护及处理施工技术

田 育 庆

(中铁(贵州)市政工程有限公司，贵州 贵阳 550025)

0 引言

岩溶是地下水和地表水经过不断补给、径流、渗透对可溶性地层进行化学和机械混合作用的产物，由于岩石存在裂隙以及水对岩石的侵蚀性和流通性，故在岩溶地区施工就会有很大的困难[1-3]。岩溶对山岭隧道的施工危害主要表现在4个方面:洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表塌陷[4,5]。岩溶地貌在我国广泛分布，岩溶的地质条件较为复杂。如果所修建的隧道穿越岩溶地区，就会给隧道工程加大施工难度[6,7]。针对这种情况，在岩溶地区施工时，应完善施工方案，采取有效的应对措施，并及时处理可能发生的突发状况，有效的保障岩溶隧道施工效果和工程质量。本文通过对鸡公山隧道岩溶区段施工进行探讨，提出针对鸡公山隧道岩溶区段施工的具体策略，指导该岩溶隧道施工。

1 工程概况

岩溶是鸡公山隧道面临的施工难题。鸡公山隧道位于关岭至普安区间，为双线单洞隧道，最大埋深380 m，隧道设计纵坡为人字坡，隧道进口端接关岭站，进口里程DK852+772，出口里程DK864+654，全长11 882 m，鸡公山隧道为岩溶隧道，可溶岩长度为9 063 m，占全隧道长度的76%。鸡公山隧道2号横洞工区开挖至D1K862+196，开挖揭示出大型溶洞，溶洞揭示口处于线路方向左侧，底板上高约3.5 m，该溶洞为一较大的空溶洞，整个溶腔形态复杂，由多个溶腔、大厅串通而成，经现场核实：溶腔纵向延伸长约60 m，横向宽约30 m～100 m不等，高度约30 m～60 m不等，溶腔壁溶蚀破碎较严重，洞壁附着大量危岩，施工震动后掉块及局部小坍塌较重，溶腔内无水，整个溶腔洞底堆积有大块石及碎石土，无水流痕迹，详见图1。

2 过溶洞段防护措施

2.1 整体防护梁防护

贝雷架底部设置柔性钢丝绳防护：钢丝绳锚固在D1K862+202～D1K862+243两端稳固地段的地梁上，钢丝绳采用φ32，横向间距为20 cm，钢丝绳上铺设双层Φ12钢筋网片，间距20 cm，两层钢筋网片网格应错位布置，以确保施工安全。

根据溶洞形态，于D1K862+202～D1K862+243段采用1-60 m左右的双层贝雷梁作为工作平台，对该段洞顶及两侧一定范围内采用锚喷加主被动防护网防护。贝雷梁采用双层加强型，每层设置7组，每组3排。每组中贝雷梁横向间距为0.45 m，组与组间距为0.6 m，具体详见图2。

2.2 溶洞顶部及洞壁防护

在贝雷梁上搭设支架，作为溶洞顶部处理工作平台。同时在溶洞顶部采用主动柔性防护网(利用隧道两端牢固地段设置紧贴壁面的钢丝绳，钢丝绳内侧设置钢筋网片)，同时施工中根据现场实际情况可对部分洞顶采用被动防护网加强防护，以确保施工安全。洞壁根据现场溶蚀情况，对局部严重部位采用锚喷加被动防护网加强支护。

溶洞洞壁采用锚喷参数：C30喷射混凝土厚30 cm，Φ8钢筋网片，网格间距20 cm×20 cm，锚杆采用φ25中空注浆锚杆，每根长6 m，间距1.0 m×1.0 m，交错布置。

施工过程中应加强洞壁围岩稳定性的监控量测，纵向按3 m布设监控断面，每个断面根据围岩岩性分布情况布置监控点，原则上每个断面检测点不得少于12个。

3 大型溶洞治理方案

鸡公山隧道2号横洞工区开挖至D1K862+196，开挖揭示出大型溶洞，该超大型溶腔采用自密实混凝土(具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，浇筑时依靠其自重流动，无需振捣而达到密实的混凝土)回填、腔顶竖向立柱加固等施工方法，避免了施工风险，解决了高速铁路线路穿越高风险特长岩溶隧道超大型溶洞工后沉降等技术难题。

1)混凝土配合比设计。因进入溶洞底部施工作业安全隐患极高，必须尽量少安排作业人员进入溶洞底部，所以在进行C20普通素混凝土配合比设计时，要求混凝土具有高流动度、不离析、均匀性和稳定性，其坍落度控制在200 mm～240 mm范围，坍落扩展度控制在550 mm～650 mm范围。

2)混凝土浇筑。混凝土由混凝土罐车运输到溶洞回填工作面，在回填工作面位置布置2台HBT80型混凝土输送泵，1号输送泵布置在DK862+196处，2号输送泵布置在DK862+235处，为确保安全，混凝土输送泵距溶洞口不得小于5 m，如图3所示。

分别将2台输送泵的泵管通过弯头及软管接至溶洞底部，之后1号输送泵在小里程侧溶洞、2号输送泵在大里程侧溶洞底部沿洞壁布置一周，如图3所示，溶洞底部水平泵管搭设脚手架作为支撑，保证泵管标高高于混凝土回填层标高，且混凝土自由倾落高度不大于2 m。

2台输送泵同时工作，混凝土由远及近浇筑，根据混凝土流动情况及时增减前端泵管数量，并调整软管位置及方向，保证混凝土摊铺均匀不离析。

混凝土分层浇筑溶洞除顶部局部连通外，其余地方为两个单独溶洞，混凝土回填必须对称、分层回填，每层厚度不大于0.5 m。

4 结语

本文以鸡公山隧道过溶洞段施工为背景，在分析溶洞可能造成的潜在危害及对施工的影响基础上，提出了过溶洞段的防护措施及相应的整治措施，主要得到以下结论：

1)超大型溶腔首次采用自密实混凝土回填、腔顶竖向立柱加固等施工方法，解决了高风险特长岩溶隧道超大型溶洞工后沉降等技术难题。2)对岩溶洞穴处理的一般方法是通过使用多种注浆材料、注浆工艺和方案进行加固和堵水，岩溶隧道的施工要因地制宜，在经济允许的条件下使用可靠的技术。注浆在溶洞周围的软黏土和空隙中只能起到填充、挤密、劈裂和置换作用，并不能形成稳定连续的加固圈，但是注浆后的地层参数得到了明显提升。在溶洞的超前支护和注浆加固的共同作用下，可保证隧道开挖的安全。3)在岩溶隧道的施工中，施工单位和施工人员应制定合理的施工技术方案，明确施工中可能会遇到的难点问题并及时应对处理。对每一步施工进行有效监测，为岩溶隧道的动态设计、施工决策和安全检测提供了详实可靠的依据。

参考文献：

[1] 谢青华,贾新卷.隧道大型溶洞处治方案研究[J].科技展望,2015,25(12):9-10.

[2] 王 力.宜万铁路岩溶路基病害整治施工组织研究[D].成都：西南交通大学,2014.

[3] 申志军.宜万铁路岩溶隧道修建关键技术[A].中国土木工程学会、中国土木工程学会隧道及地下工程分会.中国土木工程学会第十五届年会暨隧道及地下工程分会第十七届年会论文集[C].2012:6.

[4] 胡启军.岩溶隧道施工关键技术及其工程应用[J].山西建筑,2009,35(27):301-302.

[5] 陆少伟,何 剑.岩溶隧道施工关键技术探讨[J].铁道工程学报,2009,26(3):43-47,53.

[6] 张民庆,黄鸿健,苗德海,等.宜万线隧道工程岩溶治理技术与工程实例[J].铁道工程学报,2008(1):26-36，52.

[7] 罗 琼.岩溶隧道施工技术[J].铁道工程学报,2005(3):65-71.