宜万铁路鲁竹坝二号隧道大型干溶洞处理技术

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1、宜万铁路鲁竹坝二号隧道大型干溶洞处理技术1　工程概况　　　　鲁竹坝二号隧道位于湖北省恩施市境内，是宜万线上一座单线隧道，隧道进口里程DK204390，出口里程DK209530，全长5140m，最大埋深350m。整座隧道构造裂隙和溶蚀裂隙较发育，洞身处于垂直径流带，岩溶强烈发育，岩溶、岩溶水、突水突泥、岩溶塌陷问题集中，是宜万线地质情况最复杂的隧道之一。　　　　2　溶洞形态　　　　DK204608处溶洞位于隧道正线上，纵向发育长度132m，溶洞高度为2.2～24.7m，最大宽度为62.6m。溶洞底部比隧道路肩高程低5～10m，溶洞顶

2、部比隧道路肩高程高6～17m。溶洞底部4.5～29.5m厚的堆积体为溶洞长期塌落的碎石、块石土及古暗河冲击形成的卵石和砂层。整个溶洞形成两个大型干溶蚀大厅和一个连接巷道，呈哑铃形。DK204608～664.7段发育1#溶蚀大厅，DK204677～740段发育2#溶蚀大厅，两个溶蚀大厅通过隧道右侧拱腰外侧1～4.5m的巷道连通(如图1所示)。　　　　3　溶洞工程地质和水文地质条件　　　　溶洞揭露后，为确定溶洞的处理方案，对溶洞地质情况进行了详细的地质勘探，溶洞工程地质和水文地质条件如下：　　(1)工程地质条件：顶部岩体破碎，局部地段

3、洞顶附有黏土等充填物，洞顶偶见掉块现象，最大尺寸为3m*1.5m*1.5m；底部溶蚀厚度为4.5～29.5m，溶腔底部充填碎、块石土及黏土，局部夹有腐植物，局部地段有磨圆度较好的卵石和砂层，厚度为1m左右，溶洞底板由于节理裂隙较发育，岩体较破碎。　　(2)水文地质条件：该溶腔为古暗河通道，处于水平迳流带和垂直渗漏带的接触部位，岩溶发育标高位于地下水位之上，为过水廊道，雨季时承按过路水。从溶腔揭露以来，经过了一个雨季的考验，溶腔内无明显积水，溶腔所承接的过路水均通过各种渠道渗入地下。如果溶腔的处理工程不将现有的排水通道堵死，溶腔自身

4、的排泄通道是能满足过水要求的，不会造成淹路肩事故。　　　　4　施工方案　　　　4.1迂回方案　　由于隧道较长，工期紧，地质条件极其复杂，溶洞地质钻探及方案论证需要很长一段时间，为解决DK204610掌子面受阻问题，溶腔段采用迂回导坑绕行方案，迂回导坑长203.49m，绕行至溶腔末端后，继续正洞掌子面的施工(如图1所示)。　　　　4.2溶腔处理方案　　4.2.1溶洞大厅防护　　溶洞揭示后，溶洞顶板岩层呈水平层，容易造成塌方，为确保主体工程施工安全，从已施工隧道侧采用机械逐段清除溶腔拱部及边墙危石后，在隧道中线两侧10m范围内溶腔顶部

5、全部采用喷锚X防护，φ22砂浆锚杆，长4～6m，间距1.5m×1.5m；20cm厚C20X喷混凝土，φ8钢筋X，X格25×25cm。　　4.2.2拱部溶洞处理　　　　隧道拱部以上空腔地段采用无砂大孔混凝土进行回填，衬砌两侧采用耳墙或护墙进行支顶(如图3所示)。由于无砂大孔砼难以回填至溶腔顶板，每回填一段，采用C20喷射砼补实溶洞顶板以下的空隙，确保回填物与溶腔顶板密贴。耳墙、护墙采用木模分段、分层进行浇筑，砼浇筑完成后，在贴近溶洞顶板处，在模板一侧每间隔2m开一小孔，采用注浆机向孔内压注M10水泥砂浆，确保其与溶腔顶板密贴，起到对

6、溶洞顶板的支撑作用。　　4.2.3底部浅层溶洞处理　　2#溶腔末端DK204729.4～740段为充填型溶洞，充填物发育至隧底2～9m，采用0.8m厚C30钢筋混凝土板梁φ108钢管桩(壁厚δ＝9mm)注浆进行加固(如图3所示)。钢管桩间距1.0m×1.0m，注浆材料采用1：1水泥浆，注浆压力1.5～3.0MPa，钢管桩嵌入基岩深度不小于0.5m。　　采用注浆及钢管群桩复合加固，基础可靠，沉降量小，运营安全。　　4.2.4底部深层溶洞处理　　1#、2#溶洞纵向长度较长，且发育至隧底以下11～37m，经与其他方案进行技术经济比较后，

7、隧底采用桩基、承台方案通过(如图4所示)。1#溶洞桩间距为3.5m，梅花型布置，桩径φ1.25m，共48根，最大孔深43.5m；2#溶洞桩基采用4.55×3.65m(横向×纵向)钻孔灌注桩，桩径φ1.25m，共36根，最大桩长43.5m。由于基础岩面起伏较大，为改善桩身受力条件，部分桩顶以下2～6m桩径扩孔至φ2.0m，然后埋设内钢护筒(φ1.25m)，钢护筒和护壁中间填充沙石，用水冲实。承台材料选用C25钢筋砼。承台施工时，在1#、2#溶蚀大厅承台底部各埋设1个孔径1.0m的钢筋砼圆管作为溶腔体的过水通道。　　4.2.5二次衬砌

8、　　考虑溶腔范围结构受力复杂，对二次衬砌结构进行了加强，二次衬砌结构由原设计厚25cm的C25砼调整为厚40～100cm的C30钢筋砼结构。　　　　5　结束语　　　　(1)对于复杂岩溶隧道大型干溶洞，首先必须对岩溶形态、工程地质及水文地质进行详细勘