1、中复隧道 DK188+747 溶洞综合治理施工技术摘 要本文通过中复隧道“DK188+747”溶洞综合治理过程，从溶洞发现、补充探测、泄水降压、注浆加固和综合整治等方面进行详细介绍，为类似岩溶隧道施工积累一点经验。 关键词 溶洞综合地质预报泄水降压综合整治 中图分类号：U45 文献标识码：A 1 工程概况 赣龙铁路中复隧道位于福建省长汀县南山镇境内，起讫里程DK185+004DK189+500，全长 4496m。隧道洞身通过的主要地层有石炭系石英砂岩、砾岩夹千枚状页岩以及灰岩等，最大埋深 366m。根据 20 万区域地质资料，中复隧道出口段处于向斜灰岩段翼部，核部为 C2h 灰岩，底部为 C1
2、 砂岩、D2-3 砂岩夹页岩。中复隧道出口段表层处于灰岩地段，底部为砂岩。地质情况见图 1。 图 1 中复隧道出口区域地质平面图 2 灰岩段岩溶预报方法 为顺利通过灰岩段，项目部设立超前地质预报小组，制定了以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报，并采用宏观预报指导微观预报、长距离预报指导中短距离预报的方法。采用 TSP、地质雷达、超前水平探孔、加深炮孔及地质素描 5 种方法进行探测。根据岩溶发育特点及专家意见，在岩溶探测时重点探测拱部岩溶。超前水平探孔及加深炮孔孔位布置图如图 2、3。 图 2：超前水平探孔布置图 图 3：加深炮孔布置图 3 DK188+74
3、7 岩溶地质预报 在前期施工过程中 DK188+845DK188+765 段岩溶数量及规模逐渐减小，且岩溶普遍呈现右侧较发育。根据动态设计原则，在进行DK188+765-+735 段地质预报时，超前水平探孔由 5 孔调整为 2 孔，重点探测拱顶及右侧拱腰。探测结果显示围岩节理裂隙稍发育，呈块状结构，岩体较完整，局部有少量裂隙水。 2013 年 7 月 10 日在施做 DK188+747 左侧加深炮孔时发现有黄黑色涌水，水压较大，涌水打在施工工人身上，工人难以站稳，涌水喷射约4m。现场停止掘进，人员、机械安全撤离。随后水压逐渐增大，最大射程达到 18m，由上台阶拱脚喷射至下台阶，最大涌水量 75
4、 m3/h。 图 4： 涌水点位于上台阶掌子面左侧拱脚图 5：涌水压力较大,已喷射至下台阶,射程 18m 4 DK188+747 溶洞处理 4.1 溶洞补充探测 由于岩溶岩壁已被加深炮孔击穿，现采用地质雷达、超前水平探孔对掌子面发现溶洞规模及位置进行补充探测，为下一步有针对性的制定溶洞治理方案提供依据。 4.1.1 地质雷达 为全面探测溶洞覆盖位置，在已开挖段边墙布设 11 条测线，重点探测上台阶左侧拱部，747 掌子面由左至右布设 1 条，在上台阶面向下布设3 条测线，共 15 条测线。 经探测中、下台阶及上台阶右侧边墙未发现不良波形；上台阶左侧边墙及掌子面左侧，在初支背后 515 米范围内
5、雷达反射波波幅及相位变化较大，预计本段范围内存在溶洞并填充大量淤泥和水；上台阶下方由左向右 2.5 米-6 米的下部雷达反射波波幅及相位变化较大，推断为溶洞。地质雷达波形图见图 6。 图 6： 地质雷达测波形图 4.1.2 超前水平探孔探测 超前水平探孔布孔 根据地质雷达素描结果，结合现场实际情况对掌子面布设 4 个、边墙布设 2 个共 6 个超前水平探孔。超前水平探孔孔位布置图及孔位偏角见图 7、8。 图 7： 超前水平探孔孔位布置图图 8：超前水平探孔参数 超前水平探孔探测结果 DK188+747DK188+732 段以弱风化灰岩为主，岩溶发育，在掌子面前方 2-8.5m 的地方存在溶洞，
6、溶洞宽度在 0.5-1.4m 范围内，左侧边墙外 4.8m 至 9.8m 处有溶洞，溶洞宽度在 0.5-1.2m。超前水平探孔有岩溶水水流出，涌水量为 18m3/h，探孔揭示溶洞填充物为黄色泥沙。 图 9：超前水平探孔涌水、溶洞填充物揭示为黄色泥砂 溶洞联通性探测 超前水平探孔探测结果表明，6 个探孔在不同深度不同方位均探测到溶洞，为进一步验证各溶洞的联通性，现场采用高压风探测。先利用高压闸阀关闭 4 个探孔，在其中 1 个探孔接入高压风，打开另一个探孔，如有高压风吹出则表明两者是联通的。探测结果显示除 1#探孔揭示溶洞独立外，其他探孔均是联通的。现场测试见图 10。 图 10： 高压风测试不
7、同探孔揭示溶洞联通性 4.1.3 溶洞分布及规模研判 根据预报结果，综合判定 DK188+747+732 段为级围岩，在掌子面前方 2-8.5m 的地方存在溶洞，溶洞宽度在 0.5-1.4m 范围内。左侧边墙外 4.8m 至 9.8m 处有溶洞，溶洞宽度在 0.5-1.2m，左上部 7m 范围外有较大溶洞。溶洞分布图见图 11、12。 图 11：地质雷达揭示溶洞分布情况 图 12：超前水平探孔揭示溶洞分布情况 4.2DK188+747 溶洞治理 鉴于超前地质预报已探明在上台阶左上方存在规模较大的溶洞，向下发育为两支，一支伸至掌子面前方，另一支经洞身向斜下方发育。为顺利通过溶洞影响范围，根据专家
8、会意见制定排水降压、注浆加固、超前支护、加强结构、综合整治的处理原则。 4.2.1 排水降压 结合边墙地质雷达探测成果，在上台阶左侧边墙施作 3 个径向泄水孔，终孔于开挖轮廓线外 5m，并进入溶洞，终孔高出拱顶的距离分别为：3m、5m、6.5m。施工过程应加强观察，如有堵塞，需进行扫孔，确保施工处于低水压状态。 现场施工情况表明，3 个泄水孔在不同高度、不同方位均打穿溶洞侧壁，起到泄水降压作用，为掌子面下部开挖加固起到安全保障。见下图13、14。 图 13：泄水孔布置图 图 14：施工泄水孔起到泄水降压作用 4.2.2 注浆加固及超前支护 针对溶洞分布位置，在上台阶左半幅 90范围内打设洞身管
9、棚，进行注浆及超前支护。根据开挖情况局部套打超前小导管。管棚长 12m，布设方式见图 15，注浆材料采用 1：1 水泥浆，注浆压力不小于 1MPa；另外 1#孔流出水泥浆时关闭闸阀，2#孔流出水泥浆时停止注浆。注下一孔时把 1#泄水孔用钻机进行清孔。 现场施工情况：本次注浆分三个阶段进行共消耗水泥 504t，平均单孔注浆量 23t/孔。根据渗水量分析，注浆效果显著，具备开挖条件，现场开挖结果印证注浆效果良好，见图 16。 图 15：DK188+747 管棚注浆孔位布置图图 16：开挖后左侧溶洞水泥浆板结块 4.2.3 结构及综合整治 本段原设计为b 复合式衬砌，为保证施工及运营阶段不存在安全隐
10、患，调整为抗 0.5MPa 水压衬砌，初支采用 I20 工字钢，钢架间距 0.6m/榀，二衬为抗水压钢筋混凝土。 加强二衬防排水，将橡胶止水带改为钢边止水带，增加环向盲管，对拱墙 5m 范围内进行注浆加固。仰拱施工后进行隧底地质雷达扫描，如有异常进行钻探，经探明隧道与溶洞之间的岩盘满足安全要求，仅对隧道周边围岩裂隙进行注浆加固；如不满足，应对溶洞底部回填混凝土或注浆以增加岩盘厚度，同时对隧道周边围岩进行注浆加固。 5 施工注意事项 （1）鉴于岩溶发育的不规律性，超前预报应按长短结合的方式进行探测，根据地质预报结果进行动态设计，组织现场施工。 （2）对发现的溶洞，先采用多种预报手段探明溶洞位置及
11、规模，再进行有针对性的整治，并应突出重点，不能全断面按统一标准整治。 （3）对充填型、半充填型溶洞应探明补给水源，择机施作泄水孔，确保在无压或低压状态下通过溶洞。 （4）岩溶注浆应分阶段进行，不能只注一次，确保注浆效果。 （5）现场不能只对开挖揭示的溶洞进行整治，还应采用地质雷达、钻探等手段对周边围岩进行探测，对发现的溶洞进行有效治理。 6 结束语 随着国民经济的快速发展，特别是高铁事业的兴起，岩溶区高速铁路的建设必将面临日趋突出的岩溶病害问题，笔者通过对中复隧道出口DK188+747 溶洞的发现、进一步探明、到泄水降压及综合整治的成功经验，为我国在岩溶地区地下工程的施工积累一定的经验。 参考文献 中复隧道设计图(赣龙扩施（隧）-55) 铁道第四勘察设计院，2011.5 铁路隧道超前地质预报指南（铁建设2008105 号） 北京：中国铁道出版社，2008.8 附件： 1.作者简介： 姓名：谷崇建；性别：男；出生年月日：1982 年 7 月 17 日；职称：工程师；
