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1、淺談某鐵路隧道溶洞處理技術(shù)摘要:溶洞為巖溶洞穴，是地表水和地下水對溶性巖層經(jīng)過化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的地下溶蝕現(xiàn)象。巖溶對隧道的影響主要表現(xiàn)為是結(jié)構(gòu)物部分及全部懸空，大大降低隧道使用的可靠度；季節(jié)性的巖溶洞穴涌水，給隧道施工和體系帶來不安全和不穩(wěn)定因素。因此，制定合理、科學(xué)、有效的溶洞處理方案對隧道順利穿越巖溶地段極為重要。論文根據(jù)某鐵路隧道溶洞分布的具體情況，介紹了此溶洞處理方法，以期對溶洞處理的設(shè)計(jì)與施工有一定借鑒意義。關(guān)鍵詞:鐵路隧道溶洞處理0引言某隧道為云南省某新建單線鐵路隧道，全長8435m，設(shè)計(jì)行車速度為120km/h。該隧道位
2、于云貴高原邊緣與橫斷山脈交接的大理、麗江地區(qū)，地勢東高西低，北高南低，山脈和水系多呈南北向展布。屬溶蝕、剝蝕構(gòu)造中山、低中山地貌。沿線各時(shí)代地層分布較為齊全，沉積類型繁多，其間巖漿活動劇烈，巖漿巖規(guī)模巨大。沉積巖、早期火成巖因受高溫高壓動力變質(zhì)作用普遍有不同程度的變質(zhì)。測區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂、褶皺發(fā)育，致使巖體節(jié)理發(fā)育、破碎。主要不良工程地質(zhì)有富水?dāng)鄬悠扑閹?、錯(cuò)落體、危巖落石、泥石流、巖溶、巖堆。水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地表水、地下水發(fā)育不均，部分地下水、地表水對混凝土具侵蝕性。1溶洞的概況該隧道出口段施工至某里程時(shí)，掌子面圍巖為Ⅲ級，巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰
3、巖，厚層狀，巖層層理清晰，巖體完整。上半斷面發(fā)育有一個(gè)溶洞，洞內(nèi)充填塊石、碎石夾黏土隨爆破開挖自溶洞洞口涌出，涌出量于80m3，洞徑約3.5米，塊石直徑為0.2～1.2m，最大塊經(jīng)3m，含泥量約占90%；有少量的渾濁的巖溶水沿洞壁流出。經(jīng)在掌子面布設(shè)3個(gè)水平探孔探明，前方溶洞無水，充填物主要為塊石、碎石及黏土等，判斷為充填型溶洞。2隧道溶洞處理方案2.1處理方案選擇原則2.1.1安全性。確保施工安全與運(yùn)營安全，圍巖累計(jì)變形量不大于10cm，襯砌完工后隧道不滲不漏。2.1.2可操作性強(qiáng)。要充分考慮現(xiàn)場機(jī)械裝備狀況和操作人員的技能水平，并盡可能降低施
4、工難度。2.1.3靈活性好。根據(jù)斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不局限于一種固定的模式，一旦一種方案不能實(shí)時(shí)或?qū)崟r(shí)效果差時(shí)，能較好地轉(zhuǎn)換為替代方案。2.1.4具有可連續(xù)性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進(jìn)行施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。2.1.5經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。即在保證安全、質(zhì)量并不破壞環(huán)境的條件下的投入最節(jié)約。2.2處理施工方案首先保留并加固坍塌體，防止坍方擴(kuò)大，然后施做套拱和超前大管棚，保證正洞開挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌體，進(jìn)入隧道正常開挖、支護(hù)工序，并對隧道基底進(jìn)行注漿加固處理，增強(qiáng)隧底承載力；溶洞段通過后，進(jìn)行拱部坍腔回
5、填處理。處理順序?yàn)椋悍忾]掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌體→洞身開挖、支護(hù)→邊墻及基底加固處理→坍塌溶腔回填處理。33溶洞處理關(guān)鍵施工技術(shù)3.1噴射混凝土封閉掌子面在未探明前方地質(zhì)情況之前，為防止前方出現(xiàn)涌水突泥情況發(fā)生，首先保留并加固坍塌體，依靠坍塌體的支撐掌子面，防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大，立即對掌子面進(jìn)行封閉處理。采用噴射C20鋼纖維混凝土封閉坍塌體表面，厚度為20cm，掌子面前方自溶腔內(nèi)涌出塊石、碎石夾黏土等充填物穩(wěn)定掌子面作用，坍體暫不挖除。3.2施作套拱和超前大管棚為保證施工安全，拱部采用φ108大管棚超前支護(hù)并注漿加固溶洞填充物，
6、從而形成復(fù)合穩(wěn)定的固結(jié)體，使周圍地層的力學(xué)性質(zhì)得到改變，穩(wěn)定性能加強(qiáng)；管棚尾端設(shè)鋼格柵混凝土套拱，前端打入穩(wěn)定巖層，形成有效的“棚護(hù)”作用。首先在DK79+185位置施作導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻長1.5m，厚80cm，采用兩榀格柵鋼架定位，并起到增強(qiáng)剛度的作用。在鋼格柵加上焊接37根1.5m長φ127的無縫鋼管作為導(dǎo)向管，間距及外插角同大管棚，完成后澆注C25模筑混凝土。大管棚共37根，每根長20m，外插角為5°，大管棚環(huán)向間距為0.3m，注漿材料采用1：1的水泥漿，注漿壓力為0.8～1.0Mpa。管棚鋼管采用φ108無縫鋼管，節(jié)長3m和6m兩種，第一根鋼
7、管加工呈錐形，采用絲扣連接（絲扣長15cm，必須使用標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)絲扣）。同一橫斷面內(nèi)接頭數(shù)量不超過50%，相鄰鋼管的接頭相錯(cuò)量不小于1m，機(jī)械頂進(jìn)。鋼管前部四周鉆注漿孔，孔徑15mm，孔間距15～20cm，呈梅花型布置，鋼管尾部留1.5m的止?jié){段不鉆孔。3.3洞身開挖及支護(hù)注漿完成后洞身采用微臺階法開挖，臺階長3～5m，開挖后立即施做初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，并采用噴射混凝土立即封閉掌子面。初期支護(hù)采用加強(qiáng)支護(hù)參數(shù)。參數(shù)如下：全環(huán)設(shè)I20工字鋼加強(qiáng)支護(hù)，鋼架間距@＝0.6m，拱墻增設(shè)φ42小導(dǎo)管注漿加固溶洞充填物，每根長l＝4m，間距為1m（縱向）×0.8m（環(huán)
8、向），C25早強(qiáng)噴射混凝土厚度為25cm，φ8鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格20×20cm。溶洞處理段圍巖大部分為溶洞充填物，采用人工配合挖掘機(jī)開挖；對于石
