0引言
某隧道為云南省某新建單線鐵路隧道，全長8435m，設計行車速度為120km/h。該隧道位于云貴高原邊緣與橫斷山脈交接的大理、麗江地區(qū)，地勢東高西低，北高南低，山脈和水系多呈南北向展布。屬溶蝕、剝蝕構造中山、低中山地貌。沿線各時代地層分布較為齊全，沉積類型繁多，其間巖漿活動劇烈，巖漿巖規(guī)模巨大。沉積巖、早期火成巖因受高溫高壓動力變質作用普遍有不同程度的變質。測區(qū)構造復雜，斷裂、褶皺發(fā)育，致使巖體節(jié)理發(fā)育、破碎。主要不良工程地質有富水斷層破碎帶、錯落體、危巖落石、泥石流、巖溶、巖堆。水文地質條件復雜，地表水、地下水發(fā)育不均，部分地下水、地表水對混凝土具侵蝕性。
1、溶洞的概況
該隧道出口段施工至某里程時，掌子面圍巖為Ⅲ級，巖性為灰?guī)r、白云質灰?guī)r，厚層狀，巖層層理清晰，巖體完整。上半斷面發(fā)育有一個溶洞，洞內充填塊石、碎石夾黏土隨爆破開挖自溶洞洞口涌出，涌出量于80m3，洞徑約3.5米，塊石直徑為0.2～1.2m，最大塊經3m，含泥量約占90%；有少量的渾濁的巖溶水沿洞壁流出。經在掌子面布設3個水平探孔探明，前方溶洞無水，充填物主要為塊石、碎石及黏土等，判斷為充填型溶洞。
2、隧道溶洞處理方案
2.1處理方案選擇原則
2.1.1安全性。確保施工安全與運營安全，圍巖累計變形量不大于10cm，襯砌完工后隧道不滲不漏。
2.1.2可操作性強。要充分考慮現場機械裝備狀況和操作人員的技能水平，并盡可能降低施工難度。
2.1.3靈活性好。根據斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不局限于一種固定的模式，一旦一種方案不能實時或實時效果差時，能較好地轉換為替代方案。
2.1.4具有可連續(xù)性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進行施工工藝、工序的轉換。
2.1.5經濟性強。即在保證安全、質量并不破壞環(huán)境的條件下的投入最節(jié)約。
2.2處理施工方案首先保留并加固坍塌體，防止坍方擴大，然后施做套拱和超前大管棚，保證正洞開挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌體，進入隧道正常開挖、支護工序，并對隧道基底進行注漿加固處理，增強隧底承載力；溶洞段通過后，進行拱部坍腔回填處理。
處理順序為：封閉掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌體→洞身開挖、支護→邊墻及基底加固處理→坍塌溶腔回填處理。
3、溶洞處理關鍵施工技術
3.1噴射混凝土封閉掌子面在未探明前方地質情況之前，為防止前方出現涌水突泥情況發(fā)生，首先保留并加固坍塌體，依靠坍塌體的支撐掌子面，防止塌方進一步擴大，立即對掌子面進行封閉處理。采用噴射C20鋼纖維混凝土封閉坍塌體表面，厚度為20cm，掌子面前方自溶腔內涌出塊石、碎石夾黏土等充填物穩(wěn)定掌子面作用，坍體暫不挖除。
3.2施作套拱和超前大管棚為保證施工安全，拱部采用φ108大管棚超前支護并注漿加固溶洞填充物，從而形成復合穩(wěn)定的固結體，使周圍地層的力學性質得到改變，穩(wěn)定性能加強；管棚尾端設鋼格柵混凝土套拱，前端打入穩(wěn)定巖層，形成有效的“棚護”作用。
首先在DK79+185位置施作導向墻。導向墻長1.5m，厚80cm，采用兩榀格柵鋼架定位，并起到增強剛度的作用。在鋼格柵加上焊接37根1.5m長φ127的無縫鋼管作為導向管，間距及外插角同大管棚，完成后澆注C25模筑混凝土。大管棚共37根，每根長20m，外插角為5°，大管棚環(huán)向間距為0.3m，注漿材料采用1：1的水泥漿，注漿壓力為0.8～1.0Mpa。
管棚鋼管采用φ108無縫鋼管，節(jié)長3m和6m兩種，第一根鋼管加工呈錐形，采用絲扣連接（絲扣長15cm，必須使用標準地質絲扣）。同一橫斷面內接頭數量不超過50%，相鄰鋼管的接頭相錯量不小于1m，機械頂進。鋼管前部四周鉆注漿孔，孔徑15mm，孔間距15～20cm，呈梅花型布置，鋼管尾部留1.5m的止?jié){段不鉆孔。
3.3洞身開挖及支護注漿完成后洞身采用微臺階法開挖，臺階長3～5m，開挖后立即施做初期支護結構，并采用噴射混凝土立即封閉掌子面。
初期支護采用加強支護參數。參數如下：全環(huán)設I20工字鋼加強支護，鋼架間距@＝0.6m，拱墻增設φ42小導管注漿加固溶洞充填物，每根長l＝4m，間距為1m（縱向）×0.8m（環(huán)向），C25早強噴射混凝土厚度為25cm，φ8鋼筋網網格20×20cm。
溶洞處理段圍巖大部分為溶洞充填物，采用人工配合挖掘機開挖；對于石質圍巖部分則采用松動爆破開挖，以盡量減小對溶洞充填物的擾動，避免引發(fā)二次坍塌。
3.4邊墻及基底加固處理對隧道頂部進行注漿預加固處理僅保證隧道拱部開挖安全，邊墻及基底圍巖力學性能得不到改善，并且曾受到過擾動，極有可能會發(fā)生坍塌事故；另外，即使開挖安全通過溶洞段，也會因溶洞段與溶洞前后隧底巖性不同，使后期隧道襯砌結構沉降不均，從而造成襯砌嚴重開裂，甚至影響行車安全。因此，必須對邊墻及基底進行加固處理。
3.4.1邊墻采用φ42超前小導管注漿加固溶洞充填物。小導管每根長L＝4.5m，間距@＝0.4m（環(huán)向）×2.4m（縱向），外插角α＝25°，漿液采用1：1水泥單漿液，采用劈裂注漿方式，注漿壓力為2MPa。
3.4.2基底采用φ75鋼管樁對隧底圍巖注漿加固，加固范圍為仰拱開挖輪廓線以下5m。鋼管樁間距為1.0m，梅花形布置。鋼管樁采用φ75mm、δ=6mm的無縫鋼管加工制作，每根長L=5.5m，尾端50cm伸入仰拱支護結構內，同時為增強結構的縱向剛度，鋼管樁尾端之間采用I16工字鋼連接，以增強整體受力性能。漿液采用1：1水泥單漿液，亦采用劈裂注漿方式，注漿壓力2.0MPa。
3.5拱部坍塌溶腔回填處理為確保隧道襯砌結構安全，保證運營安全，需對拱部坍塌的溶腔進行回填處理。在綜合考慮周邊環(huán)境及溶洞狀態(tài)，并結合隧道結構特點，采用C15泵送混凝土回填。為減小流塑態(tài)的泵送混凝土對支護結構的沖擊力和側壓力，回填應對稱、分次、分層施工完成，隧道支護結構兩側混凝土面每次施工高差不得超過0.5m，層厚不大于30cm，每次泵送混凝土厚度不得超過2m，且方量不超過50m3。
3.6監(jiān)控量測在洞身開挖施工過程中，每5m設一組監(jiān)測點，主要監(jiān)測項目為拱頂下沉和周邊收斂，密切監(jiān)視每一工況下隧道支護結構的變形情況并及時反饋，指導下一步施工。
4、結束語
通過以上處理措施的實施，安全通過了此處溶洞，經長時間不間斷量測表明，該段圍巖變形已穩(wěn)定，支護結構表面無明顯滲漏水現象。盡管安全通過了此處溶洞，并且此次處理方案也直接為后面的幾處溶洞的處理提供了借鑒經驗，但是在今后的巖溶隧道施工中，必須加強地質超前預探、預報工作，對隧道前方巖溶進行準確預測，并提前做好穿越巖溶溶洞的應急預案，防止突泥和突水的發(fā)生。需要引起廣大業(yè)內人員注意的是，溶洞處理一般只注重結構的環(huán)向剛度的加強，較為忽視結構的縱向剛度的加強，這樣會因溶洞前后側結構基底剛度差異而導致后期運營時襯砌病害的產生。
