浅谈舍古冲隧道出口段隐伏填充溶洞处理施工技术

摘要：溶洞是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度，给隧道施工和结构体系带来不安全和不稳定因素。因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方案，对隧道顺利穿越岩溶地段极为重要。论文根据云南蒙河铁路舍古冲隧道出口段隐伏填充溶洞具体情况，介绍了此溶洞处理方法，以后对隧道隐伏填充溶洞的处理施工技术有一定借鉴意义。

关键词：铁路隧道; 隐伏填充溶洞;施工技术

1、工程概况

舍古冲隧道为新建云南国际铁路通道蒙自至河口段，单线铁路隧道，隧道全长4442m，里程为DIK49+370～DIK53+812，设计行车速度为120km/h，为电力牵引单线隧道，洞内采用弹性支承块式无砟轨道，其结构高度为57cm，铺设60kg/m钢轨，其中隧道进口段和出口段各设20m有砟过渡段，其道床结构高度为77cm。

该隧道位于云南省红河州屏边县新现乡，隧区属溶蚀、剥蚀中山地貌，隧道穿越寒武系中统田蓬组板岩夹灰岩、砂岩及泥盆系中统坡脚组板岩夹灰岩及炭质页岩地层，岩溶弱～中等发育，岩溶主要沿断裂构造、层面和节理发育，地表可见部分小型溶蚀洼地、溶槽等发育。主要不良工程地质有岩溶、有害气体和滑坡，无特殊岩土。水文地质条件复杂，地表水、地下水发育不均，部分地下水、地表水对混凝土具侵蚀性。

2、隐伏填充溶洞概况

根据设计文件中提出，隧道出口端岩性为板岩夹砂岩、灰岩，钻孔揭示隧道DIK53+792～DK53+815段路基面以下约2.5m位置存在一隐伏填充溶洞，长度为23m，深度约3m，宽度为17m。其填充物为粘土，角砾土等。溶洞位置见下图
舍古冲隧道出口段隐伏填充溶洞

3、溶洞处理方案

3.1处理原则

根据大量隧道岩溶处理的工程实践，溶洞处理遵循“以疏为主、堵排结合” 的原则进行处理。如若在该段现场实际施工时出现围岩出水情况，可根据实际情况，采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到堵水有效、防水可靠、经济合理的目的。

3.1洞口DIK53+792～815段路基下面约2.5m位置隐伏充填溶洞施工时，在仰拱及仰拱填充中预留φ50PVC管，间距1×1m,梅花状布置，管底距离溶洞底部5cm,待仰拱及仰拱填充施作完成并完全达到设计强度后，利用预埋管施作φ42钢花管注浆加固隐伏溶洞,钢花管伸出PVC管长度不小于15cm,注浆完毕后，切割PVC管及钢花管与仰拱填充面平齐。在该段施工过程中每5m布设监控量测点，加强地表及拱部变形监测工作。

4、主要施工工艺

4.1隧道洞身开挖及支护

舍古冲隧道出口段设计为Ⅴ级围岩，台阶法开挖，超前支护为拱部设一环φ89大管棚，环向间距0.4m，共20根，每根长35m，加强支护为全环I18钢架，纵向间距0.8m。

在开挖中应做好超前地质预报工作，对不良地质段进行补充地质探查，进一步了解和掌握隧道洞身区的水文地质条件，对地下水及其溶腔等做出初步判断。DIK53+812～DIK53+782段Ⅴ级围岩采用台阶法开挖，装载机配合自卸车出碴，初期支护紧跟掌子面，待下台阶施工完成后，施作仰拱及填充。在施工中要严格按照铁路部铁建设【2010】120号文件《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》进行施工，保证隧道施工步长符合要求，仰拱距掌子面35m的距离。

4.2埋设预留φ50PVC管

在仰拱开挖完成后，清理干净坑底虚碴、积水及泥浆后，在仰拱坑底按照设计安装I18仰拱钢架，施工仰拱初期支护。待仰拱初期支护施工完成后，利用风枪钻孔，打穿坑底与溶洞之间的地层，钻孔间距1×1m,呈梅花状布置，打孔孔径宜为55mm。打孔完成后应用测绳或者花杆测量仰拱坑底至溶洞底距离并做好记录。

垂直于仰拱坑底插入φ50PVC管，下端管口低于溶洞顶面距离为15cm，上端管口高出仰拱填充设计标高不小于20cm,然后采用砂浆填塞PVC管与坑底围岩缝隙，并利用木棍或者钢筋支架固定PVC管，利用棉絮堵塞严实管口后开始依次浇筑仰拱及仰拱填充砼。
钢花管施工示意图

4.3.钢花管施工

注浆钢花管采用φ42的无缝钢管，长度根据现场实际所测仰拱坑底至溶洞底距离而定，钢花管的前端做成约15cm长的圆锥状，在尾部焊接直径6-8mm钢筋箍。距后端30cm内不开孔，剩余部分按20-30cm梅花型布设直径6mm的溢浆孔。钢花管尾部焊接止浆阀。
钢花管加工图

4.4钢花管的安设

在仰拱砼及仰拱填充砼浇筑完毕并达到设计强度后，清除掉PVC管口填塞物，竖直插入预留好的PVC管内，下端抵触至溶洞底面，上端高出PVC管15cm,并用砂浆填塞两者间的缝隙，填塞长度为20cm。

4.5钢花管注浆

4.5.1钢花管注浆工艺流程
钢花管施工工艺流程图

4.5.2钢花管注浆方法

钢花管安装完毕后，应进行压水试验，压力一般为0.5～1.0Mpa，并根据设计和试验结构确定注浆参数。水泥浆液应采用拌合桶配制，配制水泥浆时应防止杂物混入，拌制好的浆液必须过滤后使用;注浆应采用专用注浆泵，配制好的浆液应在规定时间内注完，随配随用;注浆顺序为由下至上，浆液先稀后浓，注浆量先大后小，注浆压力由小到大;当发生串浆时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆，当注浆压力突然升高时应停机查明原因，当水泥浆浆量很大，压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆，注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙。

注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定10-15min，注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。

4.6监控量测

本段洞身开挖施工过程中，每5m设一组监测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，密切监视每一工况下隧道支护结构的变形情况并及时反馈，指导下一步施工。

5 结束语

通过以上处理措施的实施，安全通过了此处溶洞，经长时间不间断量测表明，该段围岩变形已稳定，支护结构表面无明显渗漏水现象。尽管安全通过了此处溶洞，并且此次处理方案也直接为后面的几处溶洞的处理提供了借鉴经验，但是在今后的岩溶隧道施工中，必须加强地质超前预探、预报工作，对隧道前方岩溶进行准确预测，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，防止突泥和突水的发生。需要引起广大业内人员注意的是，溶洞处理一般只注重结构的环向刚度的加强，较为忽视结构的纵向刚度的加强，这样会因溶洞前后侧结构基底刚度差异而导致后期运营时衬砌病害的产生。

参考文献：

[1]中国中铁二院工程集团有限责任公司，《新建铁路云南国际铁路通道蒙自至河口铁路舍古冲隧道设计图》.2009.成都

[2]铁道部第二工程局主编.《铁道工程施工技术手册.隧道》(下册).中国铁道出版社.2007.北京

[3]铁道部. 《铁路隧道工程施工技术指南》.TZ204-2008

[4]吴敏芝.《软弱地基处理技术》人民交通出版社.2010.北京