复杂地质条件下省界隧道的岩溶治理
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摘 要:通过了解省界隧道工程地质情况,分析其存在的不良地质,介绍几点岩溶治理的方案。
关键词:省界隧道 地质情况 溶洞 岩溶治理
1 工程概况
省界隧道位于都匀至新寨(黔桂界)公路改扩建工程第十二合同段内,是都新公路的控制性工程。该隧道为连拱隧道:起止里程为K261+670～K262+005,全长L=335,省界分界桩号为K261+854.042,贵州境内隧道长度为184.042,广西境内隧道长度为150.958,隧道宽24.5。
2 隧道地质情况
2.1 工程地质条件
隧道区位于贵州高原南部山区,地处黔桂省界附近的丘陵斜坡地带,受构造溶蚀、剥蚀作用强烈,区内峰谷林立。隧道穿过一陡坡山林,坡体基岩裸露,岩溶发育。由第四系残坡积层()亚粘土、崩塌堆积体()块石土及下伏基岩为石炭系中统黄龙群()地层,岩性为白云质灰岩。
2.2 不良地质
隧道区岩体为可溶性碳酸盐岩,岩溶极发育:
(1)位于隧道出口段K261+955右60附近,洞口约3～4,宽约4～5,洞内有多个延伸方向,可视深度5～30;
(2)K261+965左50附近受节理、裂隙影响,存在多个溶洞在岩体内相互贯通的可能,同时,溶洞洞口地势较高,雨季地表水沿洞口通过岩溶裂隙及岩溶管道下渗,可造成隧道发生突发性、临时性涌水;
(3)K261+970左35半坡山腰上见一危岩体突出地表,该岩体为受切割裂隙及溶蚀作用影响而与山体母岩部分分离,加之地表纵坡较陡而部分临空,对隧道安全有潜在威胁。
2.3 工程地质评价(见表1)
3 岩溶治理
3.1 掘进开挖处理措施
在隧道施工过程中,存在多处溶洞且有大量填充物,岩体破碎,区域内岩体潮湿、含水量较大。结合上述地质情况,可根据以下几点具体措施进行施工:
(1)掘进前,必须实施超前探孔,拱部间距3m,梅花型布置,设一超前探孔,长度为6,外插角10～20,如岩溶物为泥浆,应立即停止施工,施工人员立即撤离掌子面附近,通知相关单位及时到现场进行处理;
(2)超前支护采用Φ504超前小导管,长度为6,环距离为0.3,排距为2.5,拱部120?范围,注浆浆液采用水泥浆,水灰比为0.5:1～1:1(重量比),初压为0.5,终压为1;注浆数量按填充率为0.02计算;
(3)初期支护为:径向采用Φ25中空注浆锚杆,L=3.5,间距为1.20.5(环纵),梅花型布置,喷混凝土26,钢筋网Φ6.5@1515,工字钢为I20b,间距为0.5,预留变形量为15;
(4)二衬采用55模筑钢筋混凝土,根据现场开挖后,底部的基岩的情况,现场确定是否设置仰拱;
(5)侧导坑具体参数为:拱部超前支护为Φ43.5超前小导管,外插角5～10?环向间距为40,排距为2.5,L=4。侧墙采用Φ22砂浆锚杆,L=3.5,间距为1.20.5(环纵),梅花型布置,喷混凝土14,拱、墙Φ6.5钢筋网Φ2525,工字钢I14,间距为0.5;
(6)根据开挖出现的溶洞情况,当空洞或充填物较多时可在拱部初期支护外插入I14工字钢,但需现场确认。
3.2 对于底部存在大量淤泥物,不能探明具体的深度及大小,可采用对底部进行注浆加固,提高地基的承载力,使地基承载力≥350Kpa。具体参数为:Φ423.5注浆小导管,L=3.5,间距0.61.0梅花型布置。
3.3 根据溶洞的大小以及存在位置,也可以采取以下三种方案进行处理:
(1)处理方案一:主要针对隧道开挖面外(拱腰以上、基础路面以下)的溶洞发育深度小于2.0的地段,及在边墙发育的溶洞,原则上采用回填方式处理。主要有以下三种情况:
1)溶洞在拱腰以上发育:采用泵送C15混凝土回填。为避免回填混凝土对二次衬砌局部产生过大压力,根据溶洞大小,在其四周施作约1.21.2间距的锚杆,锚杆深入围岩不小于1.0。回填以后再施作喷射混凝土和钢筋网初期支护等;
2)溶洞在边墙发育:采用M5回填,厚度不小于1.5,每隔2设置一处MY10Φ100塑料盲沟与侧水沟相连,该处喷射混凝土和钢筋网可取消;
3)溶洞在基础及路面下发育:采用M5号浆砌片石回填,如有充填物必须消除。每隔2设置一处MY10Φ100塑料盲沟与左右相通。
(2)处理方案二:主要针对拱腰以上隧道开挖面外溶洞发育深度大于2.0。主要有以下两种情况:
1)溶洞内无充填物(或可清除):采用泵送C25混凝土筑,最薄厚度不小于50,要求两侧嵌入岩石内不小于50,并施作约1.21.2间距的锚杆,锚杆深入围岩不小于1.5,以上施作完成后,再施作原结构的喷射混凝土和钢筋网初期支护等。施工时注意预埋MY10Φ100塑料盲沟并以Ω型排水管引出;
2)溶洞内有充填物:先在溶洞侧水平施作Φ504超前小导管,间距30250,L=600开挖采用预裂爆破,施作I20b工字钢,间距50,注意钢架基脚处适当扩挖,保证基础牢靠。施作锁脚锚杆,铺钢筋网。二次衬砌可根据溶洞发育情况,考虑采用钢筋混凝土结构。施工时注意预埋MY10Φ100塑料盲沟并以Ω型排水管引出。
(3)处理方案三:主要针对基础及路面下大型溶洞,采用跨越处理方案。主要有以下两种情况:
1)溶洞在某一方向宽度较窄:采用C25钢筋混凝土梁跨越,厚度50～100,施工时注意预留泄水孔。下方溶洞范围砌筑M5浆砌片石,施工时注意预埋Φ116HDPE双壁引水管;
2)溶洞发育相对较宽:采用扩大基础或则桩基,并设钢筋混凝土梁跨越。
4 结语
在岩溶发育地区进行隧道勘察设计时,合理确定岩溶的发展阶段、围岩级别、规划溶洞处置方案,对控制工程量,控制投资是必不可少的。公路隧道由于开挖断面大,溶洞影响区域大,具体的溶洞处置施工方案应该在挖开后采用确定。
隧道施工是动态施工,不仅受到地形、地质条件的约束,同时还受到路线平、纵、横技术指标以及三者组合设计的制约。在施工中必需充分保护岩体尽量减少对它的扰动,避免过度破坏岩体的强度,施工时一定秉着“少扰动、早喷锚,勤量测、紧封闭”的原则。在遇到溶岩时,一定及时将相关信息准确上报相关上级单位,在方案未确定前,维护好施工现场,避免安全事故发生;一旦方案确定,组织施工队伍抓紧进行施工。
参考文献
[1] 《公路工程技术标准》(JTG B01―2003);
[2] 《公路工程地质勘察规范》(JTJ064―98);
[3] 《岩土工程勘察规范》(GB50021―2001);
[4] 《省界隧道―两阶段施工图设计工程地质勘察报告》。
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