| 标题 | 永睦隧道岩溶发育区地表塌陷处治措施研究 |
| 范文 | 张化川 郭豪 摘 要：岩溶发育区公路隧道在施工过程中，因岩溶突水灾害诱发的隧道地表塌陷灾害时有发生。由于隧道地表塌陷受到围岩岩性、地质构造、气象条件及施工工艺等多因素的综合影响，为确切反映岩溶区隧道施工过程中地表塌陷灾害的处治效果，以贵州观花大道永睦隧道为工程背景，提出岩溶区地表塌陷的分类形式，分析得出该隧道地表塌陷主要原因为地形条件、岩溶发育、季节降雨影响及施工扰动。最后提出隧道地表塌陷处采用底部混凝土回填、盖板封闭、上部原状土回填及地表植草的治理措施，同时结合监控量测结果分析得出该措施可以起到良好的治理效果，可为类似工程提供借鉴。 关键词：岩溶隧道;地表塌陷;灾害形式;处治措施 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.103 1 前言 随着我国交通运输建设事业蓬勃发展，越来越多隧道的修建在岩溶发育地区，岩溶发育区地层地质条件复杂且变化多样，隧道该区域修建时常遇到断层、破碎带、强（或全）风化带、空洞及岩溶管道等不良地质区段，其中地表塌陷是隧道施工中遇到的工程事故之一[1，2]，一般塌陷发生在掌子面前方，通常采用回填塌陷区及管棚超前支护来对塌陷处进行处理[3，4]。然而隧道地表塌陷类型繁多，处理方式不尽相同，如果没有科学合理的治理方案，往往会造成更大损失，达不到预期效果。因此，针对隧道穿越岩溶区形成地表塌陷治理方案的研究十分必要。文章结合永睦隧道地表塌陷处理进行具体分析。 2 隧道地表塌陷分类及成因 按岩溶区地表塌陷处位置与掌子面相对位置关系可将塌陷分成三中类型： （1）塌陷处在掌子面前方; （2）塌陷处在掌子面处; （3）塌陷处在掌子面后方，其位置关系如下图所示： 对于第一种类型塌陷，其塌陷原因是覆盖层较浅，岩溶发育区受到开挖扰动影响导致最终塌陷，其常规处理方式是回填塌陷区域，对塌陷区掌子面前方进行超前管棚及小导管注浆支护，文章结合永睦隧道塌陷情况分析第二种情况，研究塌陷区位于掌子面后方的塌陷处治措施。 3 工程概况 3.1 项目概况 永睦隧道为分离式长隧道，位于安顺市关岭县，项目区地处贵州高原西部高原山地区，右幅隧道起讫桩号YK16+638～YK18+255，长1617m。隧道横穿山丘，中部最大埋深约258m，坡体植被发育;进口位于缓坡上，埋深浅，覆盖层较厚，出口位于一陡坡坡脚，地形较陡，为荒山，大部基岩出露。隧道区附近海拔1095.5～1333.5m，相对高差248m。左右幅隧道轴线通过地段的地面高程为1100.2～1308.6m，相对高差208.4m，地貌类型为溶蚀—侵蚀型低山地貌。 3.2 永睦隧道地表塌陷情况 2018年8月24日，永睦隧道K17+030～K17+050区段洞顶上方地表出现塌陷的情况，塌陷呈漏斗状，塌陷范围为直径约16m，深度约8m，对应的隧道区段左右洞均已完成二次衬砌的施工，图2为永睦隧道地表塌陷现场照片。 4 永睦地表塌陷原因分析 4.1 塌陷区地质雷达扫描分析 YK17+030～K17+050处于岩溶发育区，前期钻探、物探揭露溶蚀发育，存在溶洞。该沉陷区域覆土深度约10m，沉陷深度约8m。根据施工方提供资料及雷达扫描测线3结果显示，地表下约18～30m处有疑似填充型溶洞发育，沿隧道方向长度约4m，具体发育程度不详。雷达扫描测线3结果显示，地表下约38m处岩性发生变化，岩层倾角约6°，岩体破碎，节理裂隙发育，层间可能有夹泥。测线1、测线2、测线4结果显示，地表下未发现明显溶洞发育，覆土较为松散，岩层有明显变化，根据前期勘探资料，该段区域为岩溶洼地，隧道围岩为中风化白云岩，为可溶岩，岩体破碎，不排除下方会再次形成岩溶的可能性。 4.2 地表塌陷成因分析 地表塌陷区位于掌子面后方，且塌陷发生时，对应隧道处已完成二次衬砌的施工。结合灾害发生近一个内天气情况分析，隧道穿越岩溶区时，开挖对隧道结构上方的岩溶空腔附近的围岩产生了扰动，但由于隧道埋深较大，空腔位置相对较远，扰动不足以时围岩产生大量变形，但随着隧道不断的爆破震动开挖，加之连续多天的降雨，降水渗透至空腔处，加速岩溶处围岩的扰动变形，最终发生了地表塌陷的灾害。 5 处治措施及监控量测分析 5.1 处治措施及施工参数 鉴于地表塌陷区对应的隧道洞内区段已完成二次衬砌的施工，通过地质雷达扫描结果和洞内对应区段监测数据分析，隧道衬砌结构并无异常现象，表明隧顶地表处塌陷对隧道结构受力影响不大。为防止地表塌陷处积水下渗，对围岩及隧道结构产生不利影响，现下做出如下处理方案： （1）地表塌陷处设置围挡，地表塌陷处及洞内对应区段布设变形监控量测点，加强对洞内YK17+060～YK17+020段二次衬砌变形的监测;（2）塌陷处坑底至上2m范围采用水泥土回填，水泥以质量10%进行掺和，回填后地面抗压强度达到2Mpa以上;（3）水泥土上方设置厚0.5m钢筋混凝土盖板对塌陷坑进行封闭，其中盖板主筋采用φ12HRB400钢筋，间距20cm。箍筋采用φ8HPB300钢筋，间距20cm;（4）盖板以上部分采用现状土进行回填至原地面高度，回填时进行人工压实处理，地面中心处与塌陷边缘回填为1：10坡度，用以防止雨水汇聚。 5.2 监测数据分析 （1）洞内变形监测点设置。隧道洞内布设三个监测断面，断面桩号分别为YK17+030、YK17+040、YK17+050，在各断面拱顶布设变形监测点。 （2）洞内变形监测数据结果及分析。从监测结果可以看出，塌陷段对应的隧道结构变形很小，且当地表塌陷处完成盖板封闭及回填后，隧道检测断面几乎不再变形，表明该处理措施能有效解决永睦隧道的地表塌陷问题。 6 结论和建议 （1）隧道穿越岩溶发育区时，应提前做好地质勘察工作，开挖掘进至溶洞附近时，首先应做好地质预报工作，确定溶洞的具体位置及发育情况，再制定隧道加固及开挖掘进方案。 （2）穿越岩溶发育区时若发生地表塌陷灾害，应根据塌陷情况，塌陷区与掌子面位置关系及原因采用针对性处治措施。 （3）对于与本项目类似工程，地表塌陷距洞身较远，塌陷区位于掌子面后方且二衬已施工完成的隧道塌陷灾害，可借鉴本项目采用的处理措施，并利用监测数据分析隧道结构是否安全。 参考文献： [1]王运金.九岭山隧道塌方治理及塌方治理效果检测[J].现代隧道技术，2008（S6）：82-85. [2]黄昌富.超前支护大管棚的导向跟管钻进技术[J].岩土工程界，2007（01）：78-80. [3]孙国庆.超前大管棚施工工艺及参数优化研究[J].隧道建设（中英文），2010，30（05）：495-497. [4]周應麟，陈秋南.隧道软弱围岩塌方处理技术[J].中外公路，2015（04）：152-154. 作者简介：张化川（1991-），男，黑龙江人，硕士，助理工程师，主要从事公路、隧道及地下工程的勘察工作。 |
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