南道高速公路半河隧道溶洞处治施工技术探析

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　　摘 要 在我国西南地区，溶洞是隧道施工中难以避免的施工难题。积累总结不同类型溶洞的处治技术，是一项十分有意义的课题。本文以南道高速公路重庆段半河隧道溶洞处治施工为例，阐述隧道溶洞处治施工控制要点，为类似工程情况提供参考。
　　关键词 南道高速；岩溶隧道；溶洞处治；施工技术
　　工程概况
　　南道高速公路半河隧道位于重庆市南川区三泉镇半河场天星桥西北方向。隧道为小间距分离式结构，主洞净宽10.25m，净高5.0m，洞身段围岩以Ⅲ、Ⅳ级为主。隧道左洞起止桩号：ZK8+567-ZK9+809，长1242m，位于R=1370圆曲线上；右洞起止桩号：K8+535-K9+797长1262m，位于R=1570m圆曲线上。半河隧道在施工过程中，先后处治大小溶洞10余处。本文选取左洞ZK9+176.5-ZK9+202处溶洞（简称1#溶洞）为例，详述其处治技术。
　　1 溶洞情况
　　1#溶洞处在隧道加宽段与车行横洞交叉口处，溶洞顶部岩层为水平结构，且存在一道与车行横洞平行的竖向裂缝，深度未知。该处溶洞先在左洞揭露，后续施工又在右洞遇到，该溶洞与隧道基本正交，宽度方向与左线交于ZK9+179～202（长23m），右线K9+190～210（长20m ），长度方向向隧道两侧延伸，长度未知，溶洞内无地下水，在溶洞内发现旧时熬硝的灶台，隧道范围内，溶腔高度4～5m，在ZK9+179处溶腔顶部高度与隧道洞顶基本持平，向大桩号方向呈斜向下20°角。溶腔底部无充填物，深度未知。
　　发现溶洞后，地勘单位对溶洞区的地质情况地勘主要结论如下：
　　（1）溶洞标高為645.45～661.96m（隧道设计标高653m），宽度18.25～22.91m，溶洞走向206°，垂直贯穿隧道左右两洞。左洞位置溶洞发育较深（设计标高下4.5～7.2m），下方发育小型溶洞。右洞位置溶洞竖向发育较浅（设计标高下1.5～4m）。
　　（2）隧道位于岩溶垂直发育带底部、水平发育带顶部，根据勘探孔终孔稳定水位观测，未见稳定的地下水水面。据现场调查，该溶洞走向13°，据调访延伸约1500m，约为4层溶洞，最下一层为地下暗河，为龙岩河支流，延伸方向约为53°，出水口在K9+023右315m，出水量约3.4L/S，出水点标高619.50m（调访得知，该暗河出水点，出水量常年不变，推测为该岩溶区域的底部）。溶洞在隧道内未见出水，溶洞下方发育有多层小型溶洞，呈串珠状发育，岩溶水呈竖向排泄，最终流入底部暗河。因此，推测该溶洞在隧道高程范围内无水。
　　2 处治技术
　　2.1 施工顺序
　　①溶腔壁锚喷支护→②施工排水暗沟及检查井→③基础处理（基坑开挖→基底注浆加固（或换填）→施工基底换填及钢筋混凝土板）→④车行横洞车行横洞溶洞侧支护及护拱混凝土，防止顶部溶腔垮塌→⑤（隧道上部及车行横洞扩挖→施工初期支护（预留检修通道）→⑥C15片石混凝土护拱（利用检修通道）→⑦（防水层及二次衬砌施工→施工路面及管沟）。
　　2.2 溶腔壁锚喷支护
　　溶腔壁锚喷支护指的是在对整个溶洞进行处治之前，先通过人工观察溶腔壁存在安全隐患或在对非溶腔部位扩挖后可能产生安全隐患的部位进行挂网锚喷。以确保施工过程中的溶腔安全。对溶腔进行锚喷时，支护参数如下：D20mm药卷锚杆长2.5m，间距120cm×120cm梅花形布置，φ6mm钢筋网，网格大小采用25cm×25cm。
　　2.3 基底处理
　　左洞位置溶洞发育较深，位于设计标高下4.5～7.2m，且下方发育小型溶洞，采用混凝土板整体基础+基底注浆加固的方式进行处治；右洞位置溶洞竖向发育较浅，位于设计标高下1.5～4m，采用基底换填处治。
　　（1）基底注浆加固。采用外径108mm、壁厚6mm的钢花管作为注浆管，按照2m×2m的间距梅花形布置，深度要求嵌入基岩不小于1.5m，最深不大于10m。为了提高注浆加固的可靠度，增加了措施：①在施工底板注浆之前，应对底板下方的充填物进行人工夯实，其压实度要求同填方路基。②在钢花管内内插3根Φ28的钢筋，使得注浆管形成微型钢管桩。
　　（2）2.3.2混凝土板整体基础。采用2m厚的C25钢筋混凝土浇筑，钢筋混凝土底板施工前先浇筑20cm厚C25混凝土作为底板注浆的止浆墙。
　　（3）2.3.3基底换填。挖除隧道范围内的溶腔堆积物，采用C20片石进行换填。换填深度要求深入基岩不小于50cm。换填时，若基岩面倾斜角度大于10°，应采用挖台阶的方式处理，台阶宽度2～3m，现场根据情况调整。
　　2.4 衬砌结构加固
　　对溶洞区的主洞、车行横洞的衬砌结构进行加固处理，加固参数如下：
　　（1）主洞。初期支护为C20喷射砼24cm，位于岩体内的部分，系统锚杆采用直径20mm药卷锚杆，长3.0m，纵横间距60cm×120cm，18#工字钢作为加劲措施，纵向间距0.6m。二次衬砌采用70cm厚的C25钢筋混凝土。
　　（2）车行横洞。初期支护采用22cm厚喷射砼，采用16工字钢纵向间距80cm加劲。二衬采用50cm厚C25钢筋混凝土。
　　2.5 排水设计
　　对隧道环向排水盲沟进行加密，每5m设置一道。除此之外，在ZK9+192、K9+202.375处，混凝土底板下方设置排水暗沟，并分别在隧道左、右侧、车行横洞外侧设置3个跌井（兼检查井），连通溶洞左右侧，确保排水系统的畅通。
　　（1）排水暗沟。采用Φ1.5m钢筋砼圆管涵，埋置在隧道底板下方，纵坡0.75%，左高右低。圆管涵可采用洞外预制，洞内安装的方式施工。施工之前，应确保基础稳定，基础需人工夯实，地基承载力要求大于0.3Mpa。圆管涵相邻两个管节接头处，接缝内填以沥青麻絮或不透水材料，防止漏水，也防止注浆时跑浆。 　　（2）跌井（兼检查井）。排水暗沟采用跌井（兼检查井）连接，跌井采用2m×2m的矩形井。壁厚30cm，采用C30钢筋砼现浇。进水口跌井下方设置沉砂池，深度30cm。为确保进水口能顺利进水，进水口跌井周边按照1：5的坡度放坡，形成四边高，检查井口低的进水口，并用C15混凝土对坡面进行护面。
　　（3）出水口排水沟。在隧道右侧的出水跌井右侧设置排水沟，排水沟为梯形，底宽1m，顶宽2.6m，沟深1.5m，排水沟纵坡1%。排水沟底宽不变，其深度随着周边充填物的高度变化，原则上顶部应与充填物平齐，以方便周边的水汇入排水沟。
　　2.6 溶腔处理
　　对溶腔壁进行锚喷支护，以防止掉块。锚喷支护参数：C20喷射砼，厚10cm，直径20mm药卷锚杆长2.5m，间距120cm（环向）×120cm（纵向）梅花形布置，Φ6.5钢筋网，@=25×25cm布置。在隧道衬砌背后、溶腔内设置1.5m厚C15片石混凝土护拱
　　2.7 检修通道
　　在ZK9+188左侧、K9+198.375右侧、车行横洞内靠溶洞侧分别设置1道检修通道，供运营期间检修使用。检修通道大小、尺寸同人行横洞，靠溶洞侧，需设置人行梯步（C15片石砼现浇），方便检修人员进入。检修通道靠主洞（车行横洞）端头处设置检修门。检修门为可活动门，平时关闭并上锁，检修时打开，即可进入溶洞。检修门采用Φ22钢筋，按照20cm×20cm间距焊制（也可采用定制成品锌钢栅栏门）。
　　3 施工要点
　　（1）在施工之前，应对溶洞的现状进行调查，对溶腔壁的稳定性、岩溶水的情况进行调查，并根据调查情况，制定相应的措施，准备相应的应急救援物资，以防出现安全事故。
　　（2）溶洞处治在施工应采用机械开挖或者小药量爆破，以免施工导致周边二衬开裂。施工时应严格控制爆破震动速度，并在周边已施工的二次衬砌上布置爆破震动速度监测点，要求二衬爆破震动速度不大于10cm/s。
　　（3）在对溶腔进行锚喷支护的时，锚杆应尽量与溶腔岩面垂直。打孔深度及锚杆长度不应小于设计及规范要求。钢筋网应紧贴溶腔围岩面。在施工前应对溶腔壁支护与扩挖分界线进测量，溶腔壁支护不能超过扩挖轮廓线。喷射砼厚度不应小于设计要求，且喷射完成后喷面应大致平整。
　　（4）开挖之前，在已经处理好的基础上方堆填3～5m高洞渣，形成缓冲层，防止开挖掉块砸坏基础。
　　（5）施工时，应加强溶腔壁稳定性观测，防止隧道爆破施工导致溶腔顶部坍塌。
　　（6）施工时应按设计文件要求，预留沉降缝，沉降缝采用背贴式止水带、中埋式止水带处理，防止渗水。
　　（7）排水沟暗沟的圆管涵相邻两个管节接头处，接缝内填以沥青麻絮或不透水材料，防止漏水，也防止注浆时跑浆，施工时应严格控制质量。
　　4 结束语
　　该类溶洞是隧道施工中的典型代表，发育规模大，施工难度大，质量要求高。目前通过采用上述处治措施，该溶洞已全部处理完成，隧道结构安全可靠，取得了良好的经济效益和社会效益。
　　作者簡介
　　胡建波（1980-），男，重庆忠县人；专业：道路与桥梁工程，学历：大学本科，高级工程师，现就职单位：重庆建工市政交通工程有限责任公司，研究方向：桥梁、隧道施工管理。
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