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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(xiàng)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(shè)計(jì),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(jìn)口采取單口掘進(jìn)施工,I、II、III類圍巖采取上下長臺(tái)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(shí)揭露出有較大的溶洞與隧道橫穿。

  據(jù)悉,謝家峒隧道內(nèi)溶洞為充填性溶洞,無長流水,洞內(nèi)水源主要為雨季地表塌陷區(qū)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(cè)為古塌陷區(qū),塌陷影響面積已有500m2左右,塌陷中心在溶洞揭露后3個(gè)月內(nèi)坍塌成為深約3m,直徑4m的坍孔。經(jīng)過物探和地質(zhì)鉆探后揭露謝家峒隧道溶洞繼續(xù)向左右兩側(cè)延伸發(fā)展,溶洞下填充物物探顯示深達(dá)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(jù)謝家峒隧道溶洞現(xiàn)狀,該溶洞洞體穩(wěn)定,當(dāng)?shù)乇聿扇∽{加固等防排水措施后,洞內(nèi)充填物可維持現(xiàn)狀,不會(huì)再出現(xiàn)流失。當(dāng)充填物不流失,隧底可以采取軟土地基加固的方法進(jìn)行處理。軟土地基處理方法分兩部份,一為兩側(cè)邊墻墻底基礎(chǔ)加固,邊墻墻底基礎(chǔ)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(cè)45根。邊墻托梁設(shè)計(jì)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(chǔ)加固。行車道板基礎(chǔ)加固采用復(fù)合地基加承載板,并對板下?lián)Q填石渣進(jìn)行注漿充填的形式跨越溶洞。復(fù)合地基旋噴樁樁徑為120cm,樁長為9m,5排共60根。行車板設(shè)計(jì)為18m長50cm厚的C25鋼筋混凝土板,板下?lián)Q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(zhuǎn)速為10r/min;噴嘴為2×φ1.8;旋噴樁28天抗壓強(qiáng)度大于1.5mpa。施工時(shí)樁數(shù)和樁長可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,如樁長范圍內(nèi)遇有基巖,樁頭需嵌入基巖不少于50cm。邊墻單側(cè)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(gè)實(shí)體基礎(chǔ)進(jìn)行基底應(yīng)力和沉降量計(jì)算。

  當(dāng)?shù)鼗庸烫幚硗瓿珊?,?jīng)檢查樁基滿足設(shè)計(jì)要求,即開始施工兩側(cè)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?xí)r外模作用,同時(shí)可以簡單防護(hù)洞頂零星掉土,掛防水布,布設(shè)環(huán)向盲管等作用。薄殼拱形成后,分三模從最危險(xiǎn)的區(qū)域向安全區(qū)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(gè)和排氣孔一個(gè),便于回填時(shí)泵送混凝土。泵送混凝土?xí)r,兩側(cè)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(cè)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(huán)向盲管、縱向盲管。回填結(jié)束后還應(yīng)再向溶洞內(nèi)打眼引水并結(jié)合地表注漿封堵地表水等措施進(jìn)行綜合處理。

  由于洞內(nèi)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?guī)r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(dāng)有地表水的撓動(dòng),地表土和和溶洞中的填充物必定會(huì)繼續(xù)塌陷,當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí),將會(huì)影響隧道結(jié)構(gòu)安全。為減輕溶洞對隧道的影響,保證隧道營運(yùn)安全,需要對塌陷區(qū)范圍內(nèi)的地表土進(jìn)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(xù)塌陷。二是加固地表土,使地表土固結(jié)為一個(gè)整體,能夠承受自身的重量,不再繼續(xù)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(jù)塌陷區(qū)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(shè)計(jì)壓力1.5mpa注四周孔位的漿液,結(jié)束后再注中心孔位的漿液,中心孔位的注漿壓力比設(shè)計(jì)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,先回填蹋空區(qū),整平作業(yè)場地,然后用地質(zhì)鉆按布孔位置和順序開始鉆孔注漿。鉆孔深度要根據(jù)鉆孔地質(zhì)情況而定,鉆孔要深到巖石層6~8m,防止鉆到較大孤石發(fā)生誤判。

  鉆孔結(jié)束后,開始配置漿液進(jìn)行注漿,由于粘土固化漿液凝結(jié)時(shí)間較慢,約一天才能完全凝固,所以注漿進(jìn)度可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整而不影響注漿效果。當(dāng)發(fā)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)注漿量未減少而注漿壓力卻長時(shí)間處于低壓,這時(shí)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(yīng)暫停注漿,等過3~5小時(shí)后再重新壓注漿液。這時(shí)注漿壓力上升較快,漿液就大部分被壓入土體,從而達(dá)到注漿加固土體效果。

  靜壓注漿共布孔9個(gè),經(jīng)過一個(gè)半月的注漿作業(yè),共鉆孔318米,注2790m3漿液,地表蹋陷區(qū)基本得到穩(wěn)定。

  溶洞從5月8日開始進(jìn)行處理,到8月31日溶洞回填結(jié)束,共經(jīng)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(jīng)過測量觀測,k1010+500溶洞段隧道二襯無開裂現(xiàn)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(jié)束,左側(cè)累計(jì)最大下沉量為13mm,右側(cè)累計(jì)最大下沉量為11mm,地基處理結(jié)果比較理想,達(dá)到預(yù)期效果。

  溶洞處理方法充分利用了溶洞中充填物的穩(wěn)定性,在隧道狹小并充滿危險(xiǎn)的施工環(huán)境中,只有采取這種極為簡單易行的辦法才能發(fā)揮作用。相對其他的處理方法,這種處理所需機(jī)具,時(shí)間和施工難易程度都大為簡單和節(jié)約。



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