1、 谢家峒隧道右线溶洞的处理建议北京路桥河都一标项目经理部2011 年 10 月 13 日谢家峒隧道溶洞处理建议一、谢家峒隧道溶洞情况介绍广西河池至都安高速公路谢家峒隧道是整个项目的主控工程之一，位于广西宜州市龙头乡境内，为分离式隧道，进洞口位于横财峒村西侧，出洞口位于闷水蔸水库一侧。左线起止桩号为ZK27+735ZK29+002，右线起止桩号为 YK27+735YK29+057。由于征拆原因，施工采用从出口都安端进行掘进，截至 8 月 8 日（已停工） ，左右线掌子面桩号为左线：ZK28+685，进尺 317 米；右线：YK28+878（大溶洞进口） ，进尺 179 米。谢家峒隧道出口端在施工
2、中出现了大量的溶洞，估计有些与贯穿隧道底部的地下河有关：4 月 17 日，YK29+045 隧道正中底板位置出现溶洞，溶洞长约 14 米、宽约 13 米、深约 35 米，溶洞底部水位高程约为 154 米，水位在下暴雨时上涨约 2 米，后经指挥部开会讨论确定采用回填片石先行跨越后继续掘进；4 月 18 日 ZK28+958.5进洞右侧出现溶洞，隧道开挖边墙刚好从溶洞边缘穿过，不影响隧道掘进施工，溶洞向右侧延伸约 10 米，高约 8 米； 5 月 12 日，ZK28+952 进洞右侧底板位置出现溶洞，溶洞口直径约 3 米，深约 10米，开挖时落石已将其填满；5 月 21 日，ZK28+842 进洞
3、右侧拱腰位置出现溶洞，溶洞规模大，水位随雨天变化，最高水位距离仰拱底仅 4 米；6 月 2 日，ZK28+817 左侧出现一个溶洞，溶洞规模大，向右洞方向延伸约 70 米，溶洞高度从隧道地面起约 30 多米，跨度约 10 米，深约 10 米。 6 月 23 日，右洞 YK28+910 拱顶部位发现直径约 2 米的小溶洞 2 个；7 月 1 日右洞在 YK28+878 揭露一最大的溶洞，当时溶腔高出隧道地面约 30 多米、跨度约 50 米，与左洞ZK28+817 溶洞相连通，长约 70 米，溶洞底有水。以上就是目前谢家峒隧道所揭露的溶洞，溶洞众多，根据设计院提供的隧道底板的物探资料显示，底部也存
4、在大量的、大小不一的溶洞，足以说明谢家峒隧道出口端是位于溶洞群里通过。二、溶洞发现后的初步处理情况6 月 30 日，指挥部组织召开谢家峒隧道溶洞与地下河处理方案的专家研讨会，会议上大多数专家认为溶洞内的岩壁比较稳定，最多也是一些掉块，未预料会有整个顶板完全坍塌的情况。专家们普通更关心地下河与隧道的关系，要求设计方尽快对隧道底板进行探勘并考虑跨越方案，施工单位做好配合观测工作和安全支护工作。具体详见会议纪要 （由指挥部附电子版）会议和最大的溶洞揭露后，施工单位一直安排观察大溶洞水位标高以及岩壁稳定情况。7 月 1 日暴雨后，水位最高；随后天气晴朗，雨水减少，水位慢慢降低，至 7 月 5 日已基本
5、干涸。期间闷水蔸水库的出水口排水均比较正常。7 月 13 日，设计方开始进场做隧道底板勘探；7 月 15 日，施工单位的测量工人和设计院的勘探工人还下到溶洞底部进行勘察测量，得出了标准平面图，还发现溶洞在隧道底面以下深约 10 米，溶洞底板有 12 米的软弱覆盖层，未发现有明显的过水通道，因此得到初步结论：该溶洞并非地下河的主流道，只是通过岩溶裂隙排除山体渗漏进溶洞的汇水。8 月 4 日，在进行了一段时间的观察后，溶洞底一直保持干涸，洞顶岩壁也一直保持稳定，施工单位决定对洞内属于隧道范围的岩壁做力所能及的排险与支护，为下步工作做好安全准备。8 月 8 日，溶洞顶板整体坍塌，坍塌很突然，几乎整个
6、顶板瞬间垮塌下来，一次性坍塌的层厚不少于 6 米，巨大的坍方将一部装载机埋在下面（目前尚未找到） ，巨大的冲击力将施工和支护用的型钢台车推往左洞约 10 多米，将原台车放置的工作地面整体压低约 3米。坍塌后，坍方将洞底堆满至隧道地面以上 3 米，估计不少于 3万立方米，坍塌后洞顶高度拉高至 46 米，顶板呈水平状，还有整体坍塌的可能性。救援过程中，交通运输部专家蒋树屏、程崇国到现场勘察以后也认为，天然溶洞突然发生如此大方量整体坍塌确实很少见，而且从坍塌后的洞顶层状来看，很有可能还会发生大的坍塌，比较认可施工单位前期所做的安全支护，只是普通支护对于如此大的坍塌确实无能为力，建议施工单位在救援中和
7、以后施工中还要尽可能对溶洞内和溶洞附近进行加强支护。（后附有溶洞坍塌后的洞内情况视频）右洞 YK28+878 溶洞平面图右洞 YK28+878 溶洞纵剖面图正面左侧视图正面正视图俯视图正面右侧视图三、右洞 YK28+878 溶洞处理建议（一） 、情况分析按照以往处理类似厅堂式溶洞的经验，主要是采用填埋或者搭设钢栈桥作为施工平台，在平台上设置钢护罩防落石，然后在施工跨越式桥梁，最后在桥上施工二衬和护拱。但是这种常规方案在这个溶洞并不适合。原因有：1、从此次溶洞坍塌的情况及坍塌后溶洞腔壁的围岩来看，目前整个顶板呈水平状，只是靠周边的斜板或者立柱支撑，很有可能还会发生类似此次坍塌的事件，届时普通的钢
8、护罩和二衬、护拱等防护根本无法抵抗如此大规模的坍塌，对施工和运营安全造成很大威胁。2、由于落石已将溶洞底部基本填满，无法进行清除，因此单纯考虑跨越溶洞的方案仅仅是为了确保基础稳定，并不能有效抑制雨季洞中水位上升的问题，还需要另外考虑是否施工其他的排水设施，加快溶洞水往地下河排泄的速度，避免涨至隧道路面。3、溶洞顶板高达 46 米，且距离山体地面尚有约 4050 米的高度，从现场来看，还有一个溶洞口贯通至山体地面（估计地表水会从该冒顶溶洞汇集至隧道，加上整个顶板呈水平层状，普通的表面喷锚或者从地表长锚都很难保证能锁定顶板不坍塌。（二） 、处理建议1、处理原则 要保证施工安全为前提，保证高速公路的
9、运营安全为最终目标，方案的安全措施要确保能够抵抗住类似规模的坍塌。 2、处理方案 a 先对此溶洞进行填充，填充物应选择不需要人员、设备进入厅堂式溶洞、便于施工，有一定固结度和强度，可抵抗溶洞再次塌方的材料，如贫混凝土，作为施工时和将来运营时的刚性护拱。填充范围要比隧道周边尺寸略大 1 米，高度不小于拱顶以上 10 米，与溶洞顶板保持不大于 30 米的净空。b 填充后再反开挖进行隧道施工，要采用强有力的初支，如50cm 间距的型钢拱，确保可抵抗坍塌时从填充物传来的冲击力。c 由于是底部是落石堆积，因此还是要设计桥梁方案确保基础稳固，施工完桥梁后再施工隧道二衬，二衬要增加厚度及配筋。d 后面再设法在填充物上面设置软缓冲层。 （如下图所示）3、溶洞和地下河排泄的处理建议由于本隧道和地下河的关系过于复杂，加上溶洞的自然坍塌、继续施工的扰动肯定会产生填埋，多少对溶洞的排泄和地下河的畅通产生不良影响，因此建议在隧道之外要设计有导水洞或者其他措施，拓宽大溶洞和地下河的排水通道。附件： 谢家峒隧道右线 YK28+878 溶洞断面图
