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      河都高速:謝家峒隧道溶洞處理方案
      2021-12-06  

        謝家峒隧道是河池高速都安段改建工程項目兩座隧道之一,位于河池市都安交界處。謝家峒隧道全長1236m,直線隧道。隧道斷面采用單心圓設計,凈寬為10.8m,最大凈高為7.42m,最大埋深168m,雙向兩車道,路面寬9m。謝家峒隧道從出口往進口采取單口掘進施工,I、II、III類圍巖采取上下長臺階開挖施工,IV、V類圍巖采取全斷面施工,二襯采用全段面整體襯砌。施工到k1010+480附近時揭露出有較大的溶洞與隧道橫穿。

        據悉,謝家峒隧道內溶洞為充填性溶洞,無長流水,洞內水源主要為雨季地表塌陷區匯集水,填充物為粘土夾石或孤石。地表相對位置靠線路右側為古塌陷區,塌陷影響面積已有500m2左右,塌陷中心在溶洞揭露后3個月內坍塌成為深約3m,直徑4m的坍孔。經過物探和地質鉆探后揭露謝家峒隧道溶洞繼續向左右兩側延伸發展,溶洞下填充物物探顯示深達70米以上,鉆探于15m全為粘土填充物,但局部地方有石筍出露。

        根據謝家峒隧道溶洞現狀,該溶洞洞體穩定,當地表采取注漿加固等防排水措施后,洞內充填物可維持現狀,不會再出現流失。當充填物不流失,隧底可以采取軟土地基加固的方法進行處理。軟土地基處理方法分兩部份,一為兩側邊墻墻底基礎加固,邊墻墻底基礎加固采用樁基托梁的形式跨越溶洞,梁底樁基為高壓旋噴樁,樁徑為80cm,樁長為12m,每側45根。邊墻托梁設計為20m長,1.4m×1.0m的C25鋼筋混凝土矩型梁,梁兩頭搭在基巖上不小于50cm;二為行車板下基礎加固。行車道板基礎加固采用復合地基加承載板,并對板下換填石渣進行注漿充填的形式跨越溶洞。復合地基旋噴樁樁徑為120cm,樁長為9m,5排共60根。行車板設計為18m長50cm厚的C25鋼筋混凝土板,板下換填石渣1m。旋噴樁采用超高壓,壓力為28~32mpa;流量為90L/min;鉆桿提速為8cm/min;轉速為10r/min;噴嘴為2×φ1.8;旋噴樁28天抗壓強度大于1.5mpa。施工時樁數和樁長可以根據實際情況進行調整,如樁長范圍內遇有基巖,樁頭需嵌入基巖不少于50cm。邊墻單側樁基45根,3列15排,樁距較小,主要承受豎向靜止荷載,可以把群樁與樁間土看成為一個實體基礎進行基底應力和沉降量計算。

        當地基加固處理完成后,經檢查樁基滿足設計要求,即開始施工兩側鋼筋混凝土托梁,然后噴射施工二襯后的鋼筋混凝土薄殼拱。薄殼拱主要作用是起模筑二襯混凝土時外模作用,同時可以簡單防護洞頂零星掉土,掛防水布,布設環向盲管等作用。薄殼拱形成后,分三模從最危險的區域向安全區域灌注鋼筋混凝土襯砌,并在k1010+485和k1010+493處洞頂各予埋泵送混凝土管道兩個和排氣孔一個,便于回填時泵送混凝土。泵送混凝土時,兩側管道泵送混凝土不宜相差過多,一般30m3左右就需換邊泵送混凝土,防止一側混凝土泵送過多,對襯砌造成偏壓,使之開裂。而溶洞段隧道排水主要依靠防水布后的環向盲管、縱向盲管?;靥罱Y束后還應再向溶洞內打眼引水并結合地表注漿封堵地表水等措施進行綜合處理。

        由于洞內溶洞與地表相連,洞頂覆蓋層只有50多米,其中巖石圈25米左右,且巖石圈中溶洞空隙大,0.6m3左右的孤石可以從洞頂溶洞跌落到隧道中。當有地表水的撓動,地表土和和溶洞中的填充物必定會繼續塌陷,當達到一定程度時,將會影響隧道結構安全。為減輕溶洞對隧道的影響,保證隧道營運安全,需要對塌陷區范圍內的地表土進行注漿加固,一是圍堵地表水,減輕地表水對地表土的影響,防止地表土繼續塌陷。二是加固地表土,使地表土固結為一個整體,能夠承受自身的重量,不再繼續塌陷,所以地表采用靜壓注漿加固。漿液采用粘土固化漿液,比例為(粘土:水泥:水玻璃:粘土固化劑=750,750,15,2)。

        首先根據塌陷區范圍,圈定靜壓注漿加固面積,布置注漿孔位,確定注漿順序,第一批先按設計壓力1.5mpa注四周孔位的漿液,結束后再注中心孔位的漿液,中心孔位的注漿壓力比設計壓力要有所提高,增加到2.5~3mpa。

        確定注漿孔位布置和方法后,先回填??諈^,整平作業場地,然后用地質鉆按布孔位置和順序開始鉆孔注漿。鉆孔深度要根據鉆孔地質情況而定,鉆孔要深到巖石層6~8m,防止鉆到較大孤石發生誤判。

        鉆孔結束后,開始配置漿液進行注漿,由于粘土固化漿液凝結時間較慢,約一天才能完全凝固,所以注漿進度可以根據實際情況調整而不影響注漿效果。當發現單位時間內注漿量未減少而注漿壓力卻長時間處于低壓,這時漿液通道有可能與溶洞貫通,漿液被壓入溶洞空隙而流失,有違注漿加固初衷,就應暫停注漿,等過3~5小時后再重新壓注漿液。這時注漿壓力上升較快,漿液就大部分被壓入土體,從而達到注漿加固土體效果。

        靜壓注漿共布孔9個,經過一個半月的注漿作業,共鉆孔318米,注2790m3漿液,地表蹋陷區基本得到穩定。

        溶洞從5月8日開始進行處理,到8月31日溶洞回填結束,共經歷了116天有效工作日,成功解決了隧道跨越溶洞問題。共完成工作量為:高壓旋噴樁1620m,靜壓注漿2790m3,溶洞回填混凝土300m3。經過測量觀測,k1010+500溶洞段隧道二襯無開裂現象,地板托梁無明顯下沉,從托梁施工完成到回填混凝土施工結束,左側累計最大下沉量為13mm,右側累計最大下沉量為11mm,地基處理結果比較理想,達到預期效果。

        溶洞處理方法充分利用了溶洞中充填物的穩定性,在隧道狹小并充滿危險的施工環境中,只有采取這種極為簡單易行的辦法才能發揮作用。相對其他的處理方法,這種處理所需機具,時間和施工難易程度都大為簡單和節約。



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