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灰?guī)r地區(qū)隧洞施工中貫穿溶洞的處理技術

文檔作者：武蘭珍崔遠鵬文檔來源： 1甘肅農業(yè)大學水利水電工程學院 2中國水電建設集團十五工程局有限公司		點擊數：	更新時間： 2025年04月26日
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第54卷第6期甘肅水利水電技術V01．54，No．6
20 l 8年6月GANsu wAT腿REs0IIRcEs AND HYDROPowERⅡcI礬OLoGY Jun．，201 8
DOI：10．19645，j．issn2095—0144．2018．06．叭5
灰?guī)r地區(qū)隧洞施工中貫穿溶洞的處理技術
武蘭珍·。崔遠鵬z
(1甘肅農業(yè)大學水利水電工程學院，甘肅蘭州730070；
2中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西西安710000)
摘要：地下洞室施工往往需要面對復雜的地質條件，在我國廣西及貴州大部分地區(qū)，地層主要有二疊系和第四系，二疊
系下統(tǒng)巖性以灰?guī)r、白云巖及白云質灰?guī)r為主，導致地下巖溶較為發(fā)育，施工中容易遇到斷層、空腔、溶洞及暗河，對勘
測設計及施工帶來較大的挑戰(zhàn)。溶洞施工中合理的研判溶洞類型，細致的研究施工設計及方法，可以避免不當的施工方
案而導致的質量及安全事故，減少經濟損失。通過對廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區(qū)二期工程古風一高鏡隧洞單項工程
主洞G2+613處溶洞引起的地質塌陷的分析處理，旨在為類似的地質問題提供相關經驗，確保工程的順利進行。
關鍵詞：隧洞；溶洞；處理
中圖分類號：Tv554+．3 文獻標志碼：A 文章編號：2095一叭44(2018)06—0062—04
1工程概況
1．1工程基本情況
廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區(qū)工程屬大(2)
型灌區(qū)，為Ⅱ等工程，屬國家重點項目，二期工程建
設南干渠灌片，設計灌溉面積為74．11萬畝(其中新
增灌溉面積38萬畝)，為沿線59．5萬鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農村人
口生活提供供水水源。古風一高鏡隧洞為3級建筑
物，位于樂灘水庫引水灌區(qū)二期工程南干渠的中
部．紅水河沿線附近，進口設計引水流量為31．72
m3／s，輸水線路總長7 560 m。隧洞進口水面線高程
102．99 m，底高程為99．0l m，出口處水面線高程
101．17 m，底板高程為97．19 m，底坡為1“200。按
無壓隧洞設計，城門洞形，成型斷面底寬為5．3 m，
高5．92 m。
1．2地形地貌及水文地質條件
古風一高鏡隧洞總體走向為南北向，所在山體
為巖溶峰叢地貌，巖溶洼地和落水洞眾多。整體地勢
西側高、東側低，山體地形較平緩，隧洞沿線山體自
然坡度15。一25。。隧洞位于峰叢洼地邊緣，地勢
西高東低，地下水位整體由西北經過隧洞流向東南
側，與隧洞大角度相交，隧洞洞身段位于地下水活動
強烈變化帶內。隧洞西側山體雄厚，巖溶洼地眾多，
匯水面積較大，巖溶水豐富，枯水季節(jié)地下水位高于
隧洞頂，施工時可能出現大量涌水和涌泥現象。
由于本隧洞位于山區(qū)向合山盆地過渡區(qū)域，碳
酸鹽巖類廣泛存在，本區(qū)巖溶極為發(fā)育，落水洞及暗
河眾多，水文地質條件極其復雜。隧洞開挖過程中存
在涌水或突泥的可能性大，危害性大，且?guī)r溶發(fā)育隨
機性強，巖溶管道與地下暗河聯通關系復雜，與隧洞
交叉關系難以明確。
2溶洞處理過程風險分析
古風一高鏡隧洞采用人工鉆爆法施工，利用光
面爆破技術，采用新奧法施工，因受隧洞斷面較小的
限制，采用先開挖加初期支護，之后在隧洞貫通后進
行全斷面二襯混凝土加固施工的方式。在隧洞掘進
至樁號G2+604處時拱腳位置出現溶洞，溶洞頂部
巖石較為破碎，結合隧洞超前地質預報的相關成果，
確定按照正常V類圍巖的支護方式進行，具體支護
方式為：采用短進尺、弱爆破，每一個爆破循環(huán)不超
過70 cm；出渣排險后，進行118工字鋼立鋼拱架
(間距為原設計寬度60 cm)，在溶洞處拱架背部立
石棉瓦(便于噴混凝土的依附)；之后在未受溶洞影
響的尺寸圍巖斷面內進行錨桿施工(錨桿為西25，
@60 cm，￡=4 m，梅花形布置)；隨后進行全斷面掛鋼
筋網(咖8，@20 cm×20 cm)；最后進行噴c20混凝
土厚度22 cm進行支護。根據原設計安排計劃完成
收稿日期：2018—04—20
作者簡介：武蘭珍(1986一)，女，甘肅蘭州入，工程師，碩士，主要從事水利工程教學工作，E—mail：376372326@qq．com。
通信作者：崔遠鵬(1986一)，男，遼寧本溪人，工程師，學士，主要從事水利水電施工，E—mail：376372326@qq．com。
·62·
萬方數據
第6期武蘭珍，等：灰?guī)r地區(qū)隧洞施工中貫穿溶洞的處理技術第54卷
10 m后進行，溶洞回填c20混凝土，厚度3 m。然
而在施工至G2+621處時，恰逢降雨，施工觀測人員
發(fā)現G2+617～G2+621范圍內，拱頂觀測點出現下
沉現象，且拱腳處多出拱架外突，拱頂及邊墻噴混凝
土出現多處縫寬為1 cm的裂縫，隨即發(fā)出預警，停
止施工，人員及設備全部撤離，5 h后隨著降雨的加
強G2+619～G2+621拱架全部坍塌，大量坍塌體從
溶洞處涌出至G2+604處，所幸未造成人員傷亡。
風險因素分析：①安全風險，本次溶洞坍塌因預
警及時未造成人員及設備損失，但引起了各參建單
位的高度重視，后續(xù)施工中必須提高安全系數；②技
術風險，本次溶洞事件因預判不足，可以分析出是由
于受強降雨影響及支護強度不夠而導致的，為下一
步的技術處理提出了更高的要求；③成本控制風險，
G2+613～G2+621段，部分拱架倒塌，因涌泥的強大
作用，初期支護基本被毀，導致了二次施工的成本增
加；④工期風險，該洞段作為開挖施工的一個掌子
面，短期的停工在所難免，需要重新提出技術處理方
案，并待塌方體穩(wěn)定后再行處置。
3溶洞處理措施
3．1溶洞情況分析
設計專家通過對施工過程記錄的查閱，對塌方
體組成進行分析，并組織人員觀察溶洞上方周邊范
圍的地表情況。最終認定該溶洞為貫穿斜向上發(fā)育，
從G2+604左側底板至拱頂中心偏左1 m處，往掌
子面(樁號G2+621處)方向斜向上延伸，溶洞可見，
高度大于10 m；目前隧洞埋深約110 m，正上方地
表為一小洼地，溶洞出現坍塌后，地表出現明顯沉
降，故推測該溶洞向上延伸至地表；底板及左側邊墻
下方6 m的范圍均為溶洞充填物，以泥質碎石及塊
石為主，膠結性差，溶洞多次坍塌形成空腔，溶洞內
殘留的松散坍塌提以碎石、黏土、碎石、塊石組成，最
大粒徑為2．5 m。因灰?guī)r地區(qū)溶洞縱橫交錯，地質條
件復雜，受降雨影響較大，必須進一步提高加強支護
方式措施進行施工。
3．2溶洞上方地表塌陷處理
地表塌陷天坑需要在四周開挖排水溝(尺寸為
30 cm×30 cm)，避免坡面匯水進入坍塌天坑，同時
需要在周邊做好警示標注及簡易圍擋，避免造成外
來人員或牲畜進入天坑。坍塌天坑待洞內襯砌完成
后進行回填處理填土高度高于周邊地面80。100
cm，做好沉降觀測點，每3天記錄一次。經過3次降
雨后且沉降穩(wěn)定后，對天坑進行平整，在排水溝范圍
內進行澆筑c10混凝土厚度20 cm，同時做好觀測
點，每周進行一次數據量測，確保天坑穩(wěn)定。
3．3溶洞處理施工技術
(1)首先清理洞內的崩塌體，然后采用墊渣回填
到G2+613處形成施工平臺，即從隧洞底板以10％
的坡度回填洞渣到距離頂拱3 m、距離掌子面6 m
處形成施工平臺，施工平臺長6 m，在距離掌子面3
m處起堆砌沙包至拱頂，堆砌坡度1：0．5，然后在施
工平臺處進行溶洞灌漿處理。
(2)通過預埋DⅣ300灌漿管灌注1：2水泥砂漿
(水泥砂漿配合比可根據施工現場實際情況實驗后
確定，原則上砂量不宜大于水泥重量的200％)充填，
最終灌漿壓力控制在l MPa左右，當灌注率不大于
0．4‰in，繼續(xù)灌注30 min，灌漿可以結束。
(3)G2+604向掌子面進行固結灌漿，利用鋼花
管(西89，6=6，￡=10000，管壁每隔500 mm鉆梅花形
散漿眼，孔徑為10—18 mm)進行固結灌漿；固結灌
漿可采用循環(huán)式灌漿法，灌注漿液為水泥漿，水灰比
初步建議為0．8：1、0．6：1、O．5：1(重量級)三個比
級，施工時由現場試驗確定；G2+611以后超前固結
灌漿的灌漿壓力為1．5 MPa左右，徑向固結灌漿的
灌漿壓力控制在0．4～1 MPa，當灌漿壓力達到設計
要求且注入率不大于0．4 L／min時，繼續(xù)灌注30
min，灌漿結束。
(4)隨后進行洞內大管棚施工，在樁號G2+611的
頂拱120。范圍增設大管棚西89@500(6=6，L=20 000，
外傾角為60)，管棚內灌注水泥漿，水灰比為l：1，灌
漿壓力為0．3。0．5 MPa。處理方式如圖1所示。
(5)開挖及支護施工，施工平臺拆除后，進行
G2+613后開挖施工，開挖進尺必須控制在30～40
cm以內；隨后立刻對左側溶洞塌方體采用15 cm
厚C25噴射混凝土進行封閉，噴射時先將低洼處大
致噴平，在自下而上順序分層、往復噴射，分層噴射
按先噴7 cm厚，待前一層終凝后進行噴射，之后進
行鋼拱架支護(間距30 cm)，管式注漿錨桿(嬋2，
L=4 m相間布置)、掛網、噴護施工。
(6)施工至G2+621時，采用地質預報技術及超
·63·
萬方數據
2018年第6期甘肅水利水電技術第54卷
前鉆探技術結合，分析前方溶洞位置情況，繼續(xù)采用
上述工序循環(huán)施工，至G2+633處溶洞段結束。
(7)溶洞施工段結束后，繼續(xù)施工至G2+640處，
立即對G2+604。G2+640段進行全段面鋼筋混凝土襯
砌，停IE該掌子面的施工作業(yè)，從下游支洞口往上游段
施工至G2+640。具體的開挖支護方趟口圖2所示。
，
巖溶向上發(fā)育延伸，推測， 蠶瓣滕鋈影7傘llom，地表為一小洼地，現已， ▲
出現明顯沉降7 l
溶洞邊緣線
／
————<溶洞 _x005F_x00B7_64·="·64·" 圖1處理方式="圖1處理方式" 圖2開挖支護方式="圖2開挖支護方式" 導n_="導n_" 萬方數據="萬方數據" _x005F_x0034_處理過程中的要點="4處理過程中的要點" h進行測量觀="h進行測量觀" _x005F_x0035_結語="5結語" 通過對廣西桂中治旱工程古風一高鏡隧洞施="通過對廣西桂中治旱工程古風一高鏡隧洞施" _x005F_x0037_="7" 在600="在600" _x005F_x0031_088Dc型超深反井鉆機在="1088Dc型超深反井鉆機在"></溶洞>

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