新柳南高速公路吾排隧道溶洞塌方处治分析.pdf

桥隧工程新柳南高速公路吾排隧道溶洞塌方处治分析梁玮玮（广西交投商贸有限公司，广西南宁53 0 0 0 6)摘要：柳州经合山至南宁高速公路吾排隧道施工过程中，因穿越不良地质断裂破碎带而引发洞内塌方灾害。文章以该工程项目为背景，介绍了高速公路隧道溶洞塌方处治措施，可为同类型隧道溶洞塌方处治提供参考。关键词：高速公路；隧道；溶洞塌方；处治措施中图分类号：U458.3文献标识码：ADOl：10.13 2 8 2/j.c n k i.Wc c s t.2 0 2 3.0 8.0 3 0文章编号：16 7 3-48 7 4(2 0 2 3)0 8-0 0 9 5-0 30引言当前广西发布了广西高速公路网规划（2 0 19 一2035)规划，高速公路建设步入黄金发展阶段，隧道溶洞塌方作为高速公路建设中常见的一类工程地质灾害，对工程的进度、安全、质量、成本都有重大的影响，做好隧道溶洞塌方处治工作，对工程建设具有重要意义 1。本文通过新柳南高速公路吾排隧道右线YK72+940Y K 7 2+9 6 9 段溶洞塌方为例，对项目工程地质条件、溶洞塌方成因进行介绍分析，提出综合处治方案。经过工程实践检验，综合处治方法可行有效，对类似工程问题具有借鉴意义。1 工程背景新柳南高速公路吾排隧道右线掌子面在掘进至YK72+969时，后方YK72+957处上台阶右侧拱肩位置初支被4块巨型孤石从背后击中，孤石直径为14m，致使YK72+957Y K 7 2+9 6 9 段发生塌方，伴有约6 0 0 m突泥体涌出，突泥体夹杂块石及软塑性黄泥；YK72+940Y K 7 2+9 51段初期支护在塌方牵引下，出现急剧变形损坏，严重侵占到二次衬砌空间。塌方后该段对应地表在YK72+953处发生塌陷，塌陷范围直径约2 m，深约2m,周围出现宽度为10 17 cm不等的裂缝，影响范围纵向长约150 m，横向宽约10 0 m，面积约为150 0 0 m。2设计情况吾排隧道长16 2 0 m，属长隧道。出现溶洞塌方的YK72+940Y K 7 2+9 6 9 段落属岩溶峰丛洼地地貌，地形起伏较大，洼地较发育，地面高程为2 6 6.0 3 50.0 m，相对高差约8 4m。该段落设计为三级围岩段落，结构衬砌及支护方式采用S3型。施工过程中，围岩为中风化含燧石灰岩，岩溶强发育，岩体较破碎，泥质填充严重，变更采用S5-P型衬砌及支护，单排小导管进行超前支护，环距为40cm,纵距为2 40 cm;初支采用I20b工字钢，型钢纵向间距为6 0 cm,C25喷射混凝土2 6 cm。见图1。SK2YK72+645左3 1.0 m49.20（3 3 9.6 057.69(331.20)h9.30（.3 0 9.50)496.00(292.80）85.60（2 8 3-2 0)122.60（2 6 6.2 0）L70230SK4YK73+025左3 3.0 m车行横通道/紧急停车带YK72+733.5维测地下河管道图1吾排隧道右线工程（地质）纵断面图（m)CK2YK73+122右8 5.0 m5.00(339.01).2%（3 0 3.Vp=1350m/s3人行横通道47.50(298.58YK72+9971.70(292A4g151.80(192.04)52.80(291.21)推测地下河管道4人行横通道YK73+324L1750作者简介：梁玮玮（19 9 1一），工程师，主要从事高速公路工程项目管理工作。2023年第8 期总第19 3 期95桥隧工程凝土封闭，稳定后对地表塌方处进行回填处理，回填高度3工程地质情况超出原地面约0.5m，修筑成龟背形，并使用防水布遮盖3.1水文地质防止地表水渗入。吾排隧道隧址区为岩溶峰丛洼地地貌，沿线隆起地(3)采用“大管棚+超前小导管注浆”进行支护。通段地势较高，隧道中部沟谷洼地发育，为地表水的汇集区过大管棚及小导管向掌子面轮廓线外位置进行注浆，使域。地表溪流具季节性，水流量受大气降雨所控制。洞掌子面轮廓线外固结形成拱形受力结构。身处于地下河岩溶管道及稳定地下水位之上，受地下河(4)对YK72+940Y K 7 2+9 6 9 段塌方损坏的隧道主岩溶管道影响不大，但因为地表洼地与地下河管道间初期支护进行更换，采用S5-P2衬砌进行支护，并进行形成垂直缝状溶蚀通道，地表水通过消水洞下渗补给地加强。衬砌类型开挖预留量为15cm，锁脚锚管尺寸采用下水的主要导水地带，雨季雨水注水量大，在隧道施工过g108 mm6mm,长度为6 m,径向中空注浆锚杆采用程中将产生较大的威胁 2。s42mm4mm、长度为4.5m，初支衬砌中采用I22b工3.2地下地貌字钢，型钢纵向间距为50 cm，C 2 5喷射混凝土厚度为塌方位置位于山谷中间水田路段，地表右侧约28cm；二次衬砌采用C30防水钢筋混凝土，衬砌厚度为140m位置为吾排屯，左侧约8 0 m位置有一小山塘，该段55 cm,防渗等级P8。隧道埋深为8 6.0 10 8.0 m,围岩为中风化合燧石灰岩，(5)衬砌背后渗水点处预埋排水管及竖向盲管，隧道岩体呈中一厚层状构造，岩质坚硬，浅层溶蚀裂隙弱一中环向盲管加密至2 m一道进行布设。等发育，岩溶形态以溶蚀裂隙、岩洞为主，岩体较完整一较破5.2具体设计参数碎,位于稳定地下水水位之上，以潮湿或点滴状出水为主3。(1)超前支护采用10 8 mm6mm自进式超前大管棚，7 节1.5m/节10 8 mm6mm管棚拼接而成，每根3.3地层岩性管棚长10.5m，管棚环向间距为3 0 cm，外插角为12，穿吾排隧道隧址区出露地层为第四系残坡积层过钢拱架开孔打入，管棚间搭接长度为3 m。（Q e+）为主，角砾呈褐色，稍湿，稍密状，土质不均匀，粒(2)小导管采用g42mm4mm双排设计，长为径 2 mm碎石颗粒约占总质量的6 0%，原岩为硅质岩、450cm，环向间距为40 cm，纵向间距为2 7 5cm，外插角分硅质白云岩，颗粒骨架间黏性土充填，主要分布于洼地底别为10 152 53 0，小导管尾部焊接于钢架，每间隔部，厚度为1 10 m。15cm钻10 mm注浆孔，按梅花型进行布置。小导管在4溶洞塌方成因分析管棚施作位置的下一榻工字钢处打入7。(3)锁脚锚管采用4根单节长为1.5m的10 8 mm分析认为，由于该段隧道所处地形为山谷间水田6mm自进式管棚拼接而成，通过U型钢筋与型钢拱架焊段，YK72+940Y K 7 2+9 6 9 段岩溶强烈发育，隧道轮廓接牢固，注水泥净浆。线外发育有串珠状溶洞，充填可一软塑状黏土，岩体间节5.3监控量测理裂隙发育，破碎松软，完整性较差。施工过程中扰动破隧道溶洞塌方处治期间，根据现场实际情况加强对坏了原围岩应力平衡状态，岩体中应力重新分布，导致洞内及地面的监控量测，对围岩和支护结构的力学形态YK72+957处的岩体失稳、塌落，牵引造成YK72+957及变化趋势进行评估，提供有关隧道施工的全面、系统信YK72+969段溶洞塌方，在孤石塌落带动下，致使地表整息资料，为参建各方及时准确预报安全隐患，有效避免二体下沉，局部出现塌陷，同时在孤石与填充物塌落造成的次事故发生，科学指导设计和施工。松散压力作用下，致使YK72+940Y K 7 2+9 6 9 段整体5.3.1地表沉降监测出现隧道溶洞塌方。在隧道地表塌陷段落设置监测断面2 3 个，横向测5溶洞塌方综合处治措施点布置间距范围为48 m,隧道中线附近稍密，偏离隧道中线处稍疏，在每个断面上布设测点7 11个，实际布经实地考察研究，并在组织召开专家评审会基础设时还应结合现场地形布设。布置测点如图2 所示。上，总结该隧道溶洞塌方主要是因隧道轮廓线外孤石滑5.3.2拱顶下沉和净空收敛监测落，致使已施工隧道的初期支护受损，牵引导致该段落出溶洞塌方段按每5m设置一个观测断面，每个断面现整体塌方。综合处治措施分别制订了地表防排水、增强设置5对观测点，隧道拱顶下沉和净空收敛测点安设在塌方段衬砌结构强度及加强洞内排水等综合处治措施。同一断面，在拱顶及距离隧道轴线水平距离3 m处分别5.1处治方案设置拱顶下沉的中测点和左右测点；在起拱线以上1.5m(1)对地表采取防排水措施。在该段落对应的地表处安设周边位移测点。测点布设见图3。水田段周围开挖环向截水沟，防止拱顶渗水；地表裂缝采5.3.3监控量测频率用黏土进行填塞捣实封闭，铺设防水材料后再回填土填在处理隧道溶洞等不良地质时，根据现场施工实际平原地面；同时抽干隧道地表左侧小山塘，防止掘进过程情况适当增大监控量测的频率，做好提前预警措施。中掌子面出现突水突泥现象 5。(2)采用洞渣对该段落进行反压回填，掌子面喷射混96西部交通科技Westen chinsCommunications Science&Technology新柳南高速公路吾排隧道溶洞塌方处治分析/梁玮玮地面线又测点之结构设计基线文时分析监控量测数据，优化溶洞塌方处治措施，从而确保施工的安全。6结语新柳南高速公路吾排隧道右线YK72+940Y K 7 2+969段溶洞塌方处治采用“大管棚+超前小导管注浆”进图2 地表下沉测点示意图拱顶下沉中测点#顶下洗：3m差测点耐周边位移：左测点行超期支护，落实“短进尺、强支护、弱爆破、勤监测”原则，并采取三台阶法进行开挖，加强溶洞塌方段衬砌结构强度，历时一个半月成功进行处治。后期跟踪监测观察，3m顶下沉！周迈位聘线移中-右测线周迈位移中隧道结构稳定安全，各项指标验收结果优良，内实外美，溶洞处治效果达到了预期目标，可为后续同类型隧道溶周边位移右测点二洞方处治提供参考。一55.4处治过程注意事项（1)施工前应完善超前地质预报及超前地质钻探工作，探明掌子面轮廓线外溶洞规模、走向、洞内填充等情况，综合判断初期衬砌轮廓线外围岩情况，为后续溶洞塌方的安全处治提供基础资料。(2)施工过程中严格控制反填段的开挖进尺，每循环按照1榻型钢拱架的进尺距离施工。施工过程全程安排人员旁站，观察掌子面工作区间动态，确保施工安全。(3)加强隧道爆破施工管控。施工时遵循“短进尺、强支护、弱爆破、勤监测”原则，严格控制爆破施工药量，减少爆破对围岩的扰动。(4)严格控制隧道安全步距。严格按照公路隧道施工技术规范（JTG/T3660-2020)相关要求控制隧道安全步距，同时加快跟进仰拱施工，做到及时封闭成环，并加快二次衬砌的施作 9。(5)加强监控量测。严格落实地表、洞内监控量测程序，加密塌体处理段量测断面，加大监控量测频率，及+周边位移水平测线：大里程：介小量程图3 拱顶下沉及周边位移测点布置示意图正起拱线：参考文献1李起龙.某高速公路隧道塌方处治工程实例分析 J.福建交通科技,2 0 17(2)：113-115.2杨春祥.试论高速公路隧道塌方的原因及对策 J.内蒙古民族大学学报，2 0 0 9，15(2）：2 5-2 6.3赵吉庆.高速公路隧道塌方段处治技术 J.交通世界，2021(23):175 176.4陈鹏.高速公路软弱围岩隧道塌方处理施工技术研究J.黑龙江交通科技，2 0 2 1,44(3）：2 3 5,2 3 7.5高治国.高速公路隧道塌方段及其影响段处治安全技术研究 J.科技创新与应用，2 0 2 0（4)：146-148.6许定伦，徐金峰，任技香，等.喀斯特地貌高速公路隧道塌方及涌水处治技术 J.建筑技术开发,2 0 2 2(9)：10 1-10 4.7涂云松.探讨某隧道工程溶洞处治技术要点 J.交通科技与管理,2 0 2 2(16)：10 1-10 3.8孙宝军.公路隧道通过大型溶洞塌方段处治施工技术J.黑龙江交通科技，2 0 2 2(3):9 9-10 1.9孙权.高速公路隧道塌方处置措施及塌方段施工技术J.交通世界,2 0 2 2(17):53-55.收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 2+(上接第8 1页）推广价值。需要强调的是，针对超粘磨耗层这种新型预防性养护技术的使用，施工人员必须加强对该技术的了解，尤其要关注沥青混合料的配合比设计以及施工应用的差异化特性，这样才能确保超粘磨耗层在实际施工中得到合理应用。参考文献1王显华.超粘磨耗层技术在南方湿热地区沥青路面预防性养护中的应用研究 D.广州：华南理工大学，2 0 18.2邓文广,王涵,张斌,等.超粘磨耗层技术在青藏公路养护中的应用研究 J.石油沥青，2 0 2 0,3 4(5：2 3-2 8.3杨国卿，牛晓伟，朱富万.超粘磨耗层与微表处混合料路用性能对比研究 J.公路交通科技（应用技术版），2 0 17，13(12):158-160.4廖江林.超粘磨耗层在钦崇高速公路的应用 J.西部交通科技,2 0 2 0(2):51-54.5黄文通，许良楷，元泽宏，等.冷拌冷铺超粘磨耗层混合料路用性能研究 J.青海交通科技2 0 19（4）：8 8-9 1,9 7.收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 22023年第8 期总第19 3 期97