摘要 广东曲江大宝山隧道左洞进口掘进到ZK140＋017时，由于突遇溶洞，溶洞内充填物大量坍塌，且与地面贯通，堵塞了整个掘进导坑断面，使隧道的施工无法继续进行。为了保证施工安全，并尽量减少对隧道掘进施工的影响和将来运营的稳定可靠，采取了压浆固结、加强初期支护和提高二次衬砌等级几种措施工的影响和将业运营的稳定可靠，采取了压浆固结、加强初期支护和提高二次衬砌等级几种措施，既保证了施工的安全，加快了施工进度，又使永久性结构稳定可靠。这种方法，对通过岩溶发育地区的隧道施工，具有很好的参考价值。
关键词 隧道 溶洞 压浆 小管棚 钢拱架 喷射混凝土
大宝山隧道位于广东省曲江、翁源两县的分界岭——狗耳岭上，是京珠高速公路粤境段的控制工程之一。隧道最大埋深250m，设计为分离式双洞，左、右两洞单洞平均长度为1575m，隧道跨径为14m。通过地段为中、低山区，属构造侵蚀或风化剥蚀地貌，山坡陡峭，山谷下切，山沟呈树枝状分布，多呈单面坡及浑圆状山包。
隧道通过地段的围岩，主要由灰岩、泥质灰岩、炭质灰岩、局部类炭质而岩少量劣质煤层组成。岩面风化程度不一，变化较大。隧道通过地段位于背斜褶邹轴部，节理裂隙发育，造成多处岩溶，形成大小、形状各异的溶洞。由于溶洞内充水或充土，有还会有少量的碎石、块石，使围岩各部分的强度和稳定性差异较大。
隧道通过地区属于中亚热带季风气候区，常年气温较高，雨量充沛。平均气温为18℃，最高气温40℃，最低气温—4.3℃。平均年降雨量为1537mm。
隧道区地面冲沟较发育，呈树枝状分布。隧道除北进口段右侧和南出口段右侧的冲沟常年流水外，其余均为间歇性水流。进、出口右侧常年流水沟的沟底标高均高出隧道内路面设计标高8m以上，冲沟雨季流量均在350m3 /d左右。在洪水期有冲刷或淹没洞庭湖口侧面路面、渗流入隧道的危险，给隧道施工和运营带来一定的危害。
隧道区地下水主要类型为基岩脉状裂隙——裂隙水，局部有承压力性质。根据钻探静止水位测定，地下水位一般与其邻近的冲沟沟底大致等高，其构造裂隙水和岩溶裂隙水，不仅直接由大气降雨补给，且与地表冲沟水流有补给平衡关系。
大宝山隧道进口端的左洞在掘进过程中，ZK140＋002—+016段，曾出现过大小不同、形状各异、充填物亦不尽相同的溶洞，当进一步掘进至ZK140+017时，出现了一个沿纵向10m、沿环向8m左右的溶洞。溶洞内充填物为黄褐色粘土和少量碎石、卵石，大部分呈流塑状。根据当时现场的具体情况，决定先对溶洞口进行封闭处理。正当按封完备方案进行施工时，溶洞内充填物以强大的压力涌出、形成大量坍方，堵塞了整个掘进断面（隧道的上半部开挖断面），坍方量达3000m3以上，致使隧道的掘进施工完全停止。为制定全面、可靠的坍塌处理方案，对ZK140+020—ZK140+030段的地质、水文情况重新进行全面调查。在调查过程中，发现与溶洞有联系的洞顶地面下陷深8m，呈直径15m左右的大坑。在全面了解地质慰问的基础上，查明该溶洞已与地面连通，具有一喇叭状坍塌体。坍塌体最大高度达到53m左右。隧道内坍进取位置处于喇叭状坍塌体的底部。构成坍塌体的岩石为全强风化泥质粉砂岩（即粘土）及少量碎石、卵石，稳定性极差，对隧道产生强大的压力。
根据坍塌段的地质条件，范围及坍塌体的具体情况，为保证隧道掘进工作正常进行和保证将来运营时隧道永久结构的安全，决定对该坍塌地段采取压浆固结、加强初期支护和降低围岩类别，提高二次衬砌等级措施，以达到提高坍塌体、围岩的承载能力和保持坍塌体、围岩的稳定目的。
现将处理措施分述如下：
1．压浆固结，提高围岩承载能力
经过现场观测，发现喇叭状坍塌体还在滑动。由于坍塌全高度大，且整个喇叭状坍塌体为一松散体，承载能力极低，因此，若不采取有力措施，必将给隧道施工造成极大困难，也无法保证施工中人员、机械（具）的安全。同时，亦将对隧道的永久性结构增加很大的压力，这对将来的安全运营也要造成很大的威胁。为防止这些问题的出现，决定对ZK140+010—+030段的围岩（含喇叭状坍塌体的底部）采取压浆固结的方法，以固结该段围岩（含溶洞内的松散土体），提高其强度，促使松散体（即喇叭状坍塌体底部）自然拱的形成，以承担自然拱以上部分的土体压力，提高该面坡碎岩体及喇叭坍塌体内的稳定性。
压浆孔的平面布置孔径均为48mm。孔内插入Φ32mm的有孔花管。其压浆顺序为：由底部向拱部依次进行，对于具体孔眼，先1号孔压浆，终止压力为2Mpa。后2号孔压浆，终止压力为4Mpa。压浆浆液采用水泥——水玻璃浆液。水泥浆的水灰比为1∶1，水泥、水玻璃浆液的体积比为1∶0.5。
在坍塌体边缘（为施工方便）安设——特制钢拱架，再在钢拱架支撑的底部下面有挤压力的地层内，压浆前置入测试压力的压力盒，经过压浆前后不同情况下的测量，测得岩体对隧道的压力，由压浆前的95 Mpa，减为压浆后的30 Mpa。可见，经过压浆固结处理后，由于促使了坍塌体底部松散体自然拱的形成，即在不能承压的松散体内形成了自然拱，该自然拱就能够承受其上部坍塌体的压力。这样，就大大提高了该段岩体（含喇体状坍塌体）的稳定性，对隧道的压力明显减少，因此，就为后续防护措施创造了有利条件。也说明了这种压浆固结的方法收到显著的效果。
2．加强初期支护，提高围岩的承载能力
2．1 采用超前小管棚，保证施工安全
该段原设计为V类围岩，但根据ZK140+002—020段石质存碎、节理发育、整体性差，且围岩产状呈水平，使围岩具极不稳定的地质情况，该段只能确定为Ⅱ围岩。因此，决定加强该段的初期支护，即将ZK140+002—020段原设计的V类围岩变更为Ⅱ类围岩，相应地将原设计的V类围岩衬砌变更为Ⅱ类围岩衬砌。同时，在压浆固结之后，为了施工的安全尽量减少对围岩的扰动，对该面的初期支护予以加强，即增设超前小管棚支护。小管棚所采用的无缝钢管，外径为42mm，管壁厚3.5mm，长为3.5m。环向间距为45cm，小管棚钢管呈尖端状，尾部焊以Φ6mm的加劲箍，管壁钻以孔径为10mm的压浆孔，孔沿管纵向的间距为15cm，但尾部1m范围内不设压浆孔。
小钢管施工时，管轴线与隧道线的夹角为14°。钻孔结束后，应掏孔检查，确认无坍孔和探头石后，再安设注浆管，进行注浆。每安设完一排注浆管后，其注浆顺序为：从拱顶开始，顺序向下进行。且先注无水孔，后注有水孔。注浆后终止压力为1Mpa，浆液注入量应达到设计值的80%以上。当所注浆液量达到设计要求，且经过4小时后，即注浆管内所注浆液达到设计强度后，就可完全发挥应有的作用，可保护围岩和施工的安全。这样，在小管棚的保护下，进行掘进施工。但是，在施工时，应采取多打眼，打浅眼、少装药、弱爆破的方法进行掘进。当开挖长度达到2.4m时，应暂停开挖，进行喷射混凝土施工。待喷身混凝土达到设计强度后，再安设第二排超前小棚管，其余以此类推地进行。每排超前小管棚之间必须保持1m的搭接长度。注浆小管棚所使用的浆液，与压浆固结所使用的浆液相同。
2．2 敷设钢拱架，加强初期支护
为了提高初期支护的承载能力，在超前小管棚完成后，敷设20b工字钢钢拱架。
钢拱架的安设应与小管棚同步进行，即每排小管棚完成后，立即安设钢拱架。所设钢拱架纵向之间的间距为50cm（也可根据围岩变化情况相应调整），钢拱架与钢拱架之间纵向用Φ22mm钢筋连接——要求焊接。为防止喷射混凝土产生开裂，在钢拱架内侧加设Φ8mm的防裂钢筋网，然后按Ⅱ类围岩的要求，喷以25cm厚的2.0号混凝土。
由于采用了超前小管棚和钢拱架，既保证了施工人员、机械（具）的安全，又减少了对围岩的扰动，提高了围岩的承载能力，这样，就使原来认为很难通过的坍塌地段，在采取了上述措施之后，顺利地通过了，同时，通过对坍塌地段的量测，围岩很少有变形。说明处理之后围岩稳定；这样，也就不会对后续的二次衬砌产生过大的压力。
2．3 改变衬砌形式，提高永久支护能力
为了确保该段永久性结构的安全，考虑到该面节理发育、围岩破碎，同时伴有坍塌的不利地质条件，将设计的V类围岩改为Ⅱ类围岩之后，相应地将该面原设计的二次衬砌由V类围岩衬砌为Ⅱ类围岩衬砌。
这样，由于降低了围岩类别，加强了衬砌，提高了二次衬砌的承载能力，为永久支护的安全提供了较好的条件，为隧道将来运营的畅通无阻奠定了可靠的基础。
由于大宝山隧道通过的地段为岩溶发育地区，遇到溶洞和溶洞内充填物坍塌是常有的事，因此，该隧道在进口左洞所采取的溶洞坍塌处理方法，对于整个宝山隧道的施工，乃至对所有通过岩溶发育地区隧道的施工，具有普遍的参考价值。为了使隧道施工能尽快地转入正常进行，对ZK140+002—+035段内容洞坍塌采取了上述防护及施工措施。并获得了良好的效果，即经过压浆处理之后，提高了该面（含坍塌松散体）的承载能力；增强了围岩、坍塌松散体的稳定性，通过加强初期支护，即保护了施工人员、机械（具）的安全，又提高了初期施工人员、机械（具）的安全，又提高了初期支护结构的承载能力；提高二次衬砌的等级，保证了运营的安全可靠。
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