淺談燈盞窩隧道大型溶洞處理論文

　　摘要：巖溶不良地質條件給隧道的施工和運營造成了嚴重的威脅，如何正確處理隧道大型溶洞是隧道施工中面臨的一項重要課題。文章以燈盞窩隧道為例，對巖溶地區(qū)隧道的大型溶洞處理工程進行探討，以提供一定的工程實踐參考。

　　關鍵詞：公路隧道；大型溶洞；處理

　　1.工程概況

　　燈盞窩隧道為上、下行分離的四車道高速公路隧道，位于湖北省宜都市聶家河鎮(zhèn)丁家坪村，緊鄰縣道X224，隧道洞軸線走向方位角225。。隧道左洞起止里程為ZK61+628-ZK62+523，長895米，最大埋深為104米；隧道右洞起止里程為YK61+635-YK62+527，長892米，最大埋深為115米，隧道進口采用端墻式洞門，出口采用削竹式洞門。

　　2.設計隧道不良地質

　　隧址區(qū)主要不良地質為巖溶，主要表現(xiàn)為溶蝕裂隙發(fā)育，不僅影響巖體間的結合狀態(tài)，還是地下水的有效途徑。隧址區(qū)屬構造剝蝕溶蝕低山地貌，受肖家隘斷層影響，構造變形較大，節(jié)理發(fā)育，節(jié)理貫通性好，局部存在風化和溶蝕強烈的白云巖，地表水和地下水流量受季節(jié)影響明顯。地下水的補給主要靠大氣降雨，排泄方式主要為地表徑流、蒸發(fā)以及通過小型溶蝕裂隙向河流或坡腳排泄等方式。

　　3.超前地質預報

　　隧道超前預報采用地質雷達結合工程地質調查分析推斷法進行。地質雷達每次預報長度為30m，并且重疊5m。工程地質調查分析推斷法是隧道超前預報中使用最早的方法。通過區(qū)域地質調查與資料分析、隧道軸線地表和洞內工程地質調查，了解隧道所處地段巖層地質年代、結構構造。借助地質學有關理論、經驗公式、巖體力學、工程地質學和傳統(tǒng)方法，推斷前方的地質情況。包括地層與巖性的產出特征、構造的發(fā)育規(guī)律、地下水成因規(guī)律和水量等，預測隧道掌子面前方不良地質現(xiàn)象可能的類型、部位、規(guī)模，為隧道施工中采取合理的工藝與措施提供科學依據。

　　地質雷達利用超高頻窄脈沖電磁波反射探測不同介質分界面的一種勘測方法�；�本原理是：發(fā)射機通過發(fā)射天線發(fā)射中心頻率為12.5M至1200M、脈沖寬度為0.1ns的脈沖電磁波訊號。當這一訊號在巖層中遇到探測目標時，會產生一個反射訊號。直達訊號和反射訊號通過接收天線輸入到接收機，放大后由示波器顯示出來。根據示波器有無反射汛號，可以判斷有無被測目標；根據反射訊號到達滯后時間及目標物體平均反射波速，可以大致計算出探測目標的距離。

　　根據燈盞窩隧道超前地質預報報告顯示，燈盞窩隧道右洞YK62+217附近左側及前方存在一大型溶洞，溶洞長度約20m，寬度約22m，高度16米。

　　4.溶洞發(fā)育情況

　　燈盞窩隧道右洞掘進至掌子面YK62+216時，掌子面上臺階左側拱腳揭露出一寬約4m、高約2m的溶洞口。經過現(xiàn)場勘察，溶洞位于隧道上臺階左側下方，圍巖巖性為中風化白云巖：淺灰色、灰白色，中厚層狀，細一中晶結構。巖體較完整，節(jié)理裂隙不太發(fā)育，無粘土充填。巖層錘擊聲較清脆，屬于較堅硬巖。圍巖巖溶溶槽發(fā)育，巖溶各向異性明顯，豎向、側向溶蝕交替出現(xiàn)，沿其巖溶發(fā)育走向、傾向追蹤呈條帶狀分布特點較明顯，以垂直溶蝕為主。

　　溶洞位于隧道YK62+216-YK62+165段隧道上臺階左側下方，沿隧道軸向發(fā)育2個垂直型大型溶洞和1個水平管道型溶洞。第一個大型溶洞長21米、寬23米、高15米；第二個大型溶洞長30米、寬20米、高20米。2個大型溶洞相對獨立，第一個大型溶洞在下部經一狹窄溶蝕縫隙與第二個大型溶洞底部連通。水平管道型溶洞位于在第一個大型溶洞底部，沿與隧道軸線約15。夾角發(fā)育。發(fā)育長度約60m范圍洞徑約在0.6-3m之間，可容納一人通過。發(fā)育長度50m后洞徑變窄，無法通過。洞底及洞身有泥質、鈣質膠結物，鐘乳石極其發(fā)育，洞底溝槽有流水，流水經巖溶溶隙向下排泄。

　　通過地質雷達和鉆孔相結合的方法，進一步探明溶洞底部地質情況，發(fā)現(xiàn)溶洞底部以下無明顯異常情況及大型溶洞發(fā)育。

　　5.方案比選

　　根據YK62+215-YK62+165溶洞勘察情況，圍巖為中風化白云巖，溶腔穩(wěn)定，且無填充物。結合實測溶洞斷面，溶洞位于隧道上臺階左側下方，約一半溶腔與隧道相交，并考慮溶洞底部溶槽排水。提出了C15砼回填及跨越兩種處理方案。

　　對于跨越方案，由于采用樁基、墩柱及縱橫梁，為混凝土剛性結構，確保了隧道整體穩(wěn)定性，并且對溶洞內排水沒有影響。但是由于先開挖隧道，將整個溶洞揭露，導致上臺階拱架或下臺階拱架長時間懸空，存在安全隱患，只能在橫梁施工完成后才能封閉成環(huán)。在溶洞內施工樁基及墩柱，施工難度大，并且隧道開挖時，掉落石塊對墩柱存在嚴重影響。施工縱梁橫梁采用現(xiàn)澆，支架搭設極其困難。施工難度大，施工安全存在隱患，造價高，進度慢。

　　對于回填方案，由于采用C15素混凝土回填，為剛性結構，確保了隧道整體的穩(wěn)定，能夠確保施工過程安全及后期運營安全，并且施工進度快，施工較簡單，排水利用溶槽設置排水通道。

　　經過比選采用C15素混凝土回填的方案。根據溶洞發(fā)育特點和洞內水文情況，并保證隧道施工安全及襯砌結構安全，采用C15素混凝土進行回填至隧道仰拱底，回填前對溶洞底進行清理，并預留好排水通道。

　　6.處理方案

　　6.1根據地下水的流向及泄水路徑，清除底部掉落洞渣，利用溶槽設置排水通道，排水通道采用φ60cm鋼筋混凝土圓管涵，溝底回填范圍內并設置一處平均寬度2m高度lm的碎塊石外包+q-布，溶洞內的天然泄水通道相連，以便能及時排出溶洞內的過境水。

　　6.2采用C 15素混凝土分層回填至隧道仰拱底。

　　6.3該段初期支護及二襯加強處理。拱架由原設計的格柵調整為118工字鋼，間距由120cm調整為100cm，C20噴射混凝土厚度由原來20cm調整為25cm，08鋼筋（20cm×20cm）由單層調整為雙層，系統(tǒng)錨桿由縱向間距為120cm調整為100cm，環(huán)向間距為140cm。二襯和仰拱由40cmC25素混凝土調整為45cmC25鋼筋混凝土，主筋φ25雙層鋼筋間距為25cm。

　　6.4增設鎖腳注漿小導管。

　　6.5加強監(jiān)控量測，周邊收斂和拱頂下沉觀測，每5m一個斷面。

　　7.主要施工工序

　　7.1下臺階開挖至掌子面YK62+216，施作初期支護。

　　7.2揭開溶洞后，在溶洞內豎向分層澆筑C15素混凝土至仰拱底。

　　7.3全斷面進行隧道開挖，每循環(huán)進尺控制在1.0m。

　　7.4施作初期支護，靠空洞側頂部工字鋼采用注漿小導管進行鎖腳，初期支護施工完畢后，初期支護外空洞側泵送C15混凝土進行回填。

　　7.5施工鋼筋混凝土仰拱及回填；

　　7.6根據監(jiān)控量測結果，施工鋼筋混凝土二襯。

　　8.結語

　　文章通過對燈盞窩隧道YK62+215-YK62+165段溶洞處理介紹，并通過超前地質預報準確預測出溶洞的位置，并通過進一步對溶洞勘察，方案比選，確定了溶洞處理方案，在處理過程中加強了監(jiān)控測量，監(jiān)控量測結果顯示，溶洞處理段的初期支護和二次襯砌都是穩(wěn)定的。最終使燈盞窩隧道安全、順利、成功的穿越過溶洞，在工程實踐中有一定的借鑒意義。

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