浅议特殊地段的公路隧道施工方法

罗绍模

（贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550008）

1 工程简介

杭瑞高速大兴至思南段一隧道，左线长2137m，右线长2158m，出口的两个洞口在施工到约300m的地方，地质发生了很大变化，其地质变化频繁，以强风化灰岩和黄土夹特大孤石这两种地质为主且常会出现溶洞，溶洞内地质为黄土夹特大孤石，黄土含水量很大，孤石与黄土之间无粘结力。

2 软弱围岩的施工方法

2.1 一般软弱围岩的施工方法

隧道出现一般的Ⅳ级，Ⅴ级围岩时，采用三台阶七步开挖法开挖。“三台阶七步开挖法”，以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。

第1步:施作超前支护后，开挖弧形导坑，预留核心土，施作拱部初期支护。第2，3步:开挖左右侧中台阶并施作初期支护。第4，5步:开挖左右侧下台阶并施作初期支护。第6步:分别开挖上、中、下台阶核心土。第7步:开挖仰拱并施作初期支护封闭成环。采用“三台阶七步开挖法”施工，可以合理的分解隧道结构承受的围岩压力，减少隧道沉降，达到安全、高效施工的目的。

2.2 洞身围岩差，但隧底围岩好的地质条件下的施工方法

在隧道的施工过程中，出现了洞身为强风化灰岩但底板及底板以上1m多的位置为微风化灰岩的这种地质情况。按照设计图纸来判定这种地质情况应该按照Ⅴ级来施工，按照Ⅴ级来施工就要施作仰拱，对隧底围岩造成扰动，对隧道的受力不好。经过业主、设计、监理、施工四家共同研究决定采用Ⅳ级加强(不设仰拱)的支护参数。开挖采用“三台阶七步开挖法”，初期支护参数如下:Ф25超前锚杆，4.7m长，环向间距0.5m，21根;工字钢支撑，纵向间距1.0m；Ф25自钻式锚杆和Ф25全长药包锚杆，长度3.0m，间距1.0m×1.0m；Ф8钢筋网，网格间距25cm×25cm，全断面挂设;喷混凝土，25cm厚C25混凝土;衬砌混凝土，C25混凝土40cm厚。这样不仅保证了施工安全和施工质量，也提高了施工进度。

3 公路隧道通过溶洞时的施工方法

3.1 对是否出现溶洞做出预测

3.1.1 使用TGP206型隧道地质超前预报系统对掌子面以前的地质进行预测。

3.1.2 通过地表观测，若地表出现以下情况，可以初步判断岩层中存在溶洞或暗河。

四周汇水的洼地内有明显的积水或地表水消失。

草木丛生和地表塌陷以及冬季冒气地段。

地表有落水洞或天然竖井的存在。

3.2 溶洞给施工带来的困难

溶洞位于拱顶时，围岩容易坍塌，洞穴处理困难。溶洞位于隧底时，充填物松软而且深度大，隧道基底加固困难。隧道穿越溶洞充填物时，围岩软弱，容易坍塌，施工进度缓慢。溶洞内有水流时，水的堵、排困难。

3.3 溶洞的处理方法

3.3.1 溶洞位于拱顶时

第一步：从洞外拉碴回填掌子面，填碴高度为距拱顶3m左右，挖机整平形成一个作业平台;第二步:安装混凝土泵送管道，分别在左侧拱部、拱顶、右侧拱部各安装2根，共计6根混凝土泵送管道，拱顶管道接到溶洞最高处;第三步：在填碴形成的作业平台上采用砂袋施作封堵墙，砂袋码在已支护好的安全地带，砂袋码放宽度为1.5m以上，确保泵送混凝土过程中不被挤倒;第四步:泵送C20混凝土，厚度为拱顶以上5m;待混凝土达到一定强度后，溶腔内采用泵送轻型材料粉煤灰回填密实;第五步:处理完毕后按照“三台阶七步开挖法”进行开挖，加强支护。溶洞处理方案如图所示。

图1 溶洞处理方案示意

图2 溶洞处理方案示意

3.3.2 溶洞位于隧底时

当位于隧底的溶洞较小时，一般采取回填的封闭的施工方法。

当溶洞较大较深时，不宜采用堵填封闭的方法，或充填物松软不能承载隧道结构时，可采用梁、拱跨越。跨越的梁端或拱座置于稳固可靠的岩层上，必要时灌注混凝土加固，溶洞中间的墩柱可采用桩基础。

3.3.3 穿越溶洞充填物时

在溶洞充填物中开挖，当充填物较松软时，可采用插钣法(工字钢或槽钢等)，通过围岩量测确定出合适的预留沉降量;充填物为石块堆积时，可在开挖前预压砂砾及水泥砂浆加固。

3.3.4 溶洞内有水流时

遇到溶洞内有水流时，宜排不宜堵，查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管等泄水设施将水流排到洞外。

当岩溶水流位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，在适当的位置开槽引水，将水位降低到隧底以下，再进行引排。

3.3.5 溶洞的其他处理方法

在岩溶地区施工，有的溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以此来加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。

4 岩溶地区施工应注意的问题

做好超前地质预报工作。反坡施工时，应备有足够数量的排水设备。在岩溶地段爆破时，应做到多打眼，打浅眼，控制装药量。施工中对溶洞顶部要经常检查，及时处理危石，当溶洞较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土进行加固。在到达溶洞边缘时，对掘进、支护、排水等工作加以妥善安排。

结论

隧道施工时一定要做好超前地质预报工作，为隧道的施工提供指导性意见。隧道在遇到特殊地质施工时，在将设计文件研究透彻的同时，要保持“岩变我变”的原则，及时与各方沟通，确定出合理施工方案。隧道在遇到溶洞时，有水时采取“以堵为辅、以排为主”的施工方法，无水地段的处理方法可总结为填堵、跨越、绕行。

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