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【摘要】在典型的喀斯特地区进行隧道施工，会遇到溶洞、顺层、软弱膨胀等不良地质情况，文章通过六塘隧道对不良地质的处理方法的介绍，探讨了钢管桩灌浆加固、管棚施工、超前锚杆施工方法。
【关键词】隧道施工；钢管桩；管棚施工；超前锚杆
【中图分类号】 U459【文献标识】A
【文章编号】1671－5969（2007）08－160-02
一、工程概况
改建铁路黔桂线扩能改造工程六塘隧道地处柳州市柳城县六塘镇，是典型的喀斯特地区山岭隧道。隧道全长152米，设计行车速度160km/h，全隧道采用新奥法施工，衬砌为复合式。进口端DK55+885～+900属于V级围岩地段，覆盖层厚为2～20 m，采用V级复合式偏压式衬砌，拱墙采用格栅钢架及Ф89超前大管棚；出口端DK56+030～+037属于V级围岩地段，覆盖层厚为3.5～18 m，采用拱墙格栅钢架及拱部Ф22超前锚杆加强支护；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，溶蚀较重，中厚层~厚层状，其下为弱风化带，节理产状为N380E/400S及N100E/750N。地下水为岩溶裂隙水，对砼无侵蚀性，不良地质为顺层及岩溶。全隧道围岩分为V级、IV级、Ш级三级，采用新奥法施工，锚喷支护，拱墙一次衬砌。
图1：洞口地质情况
二、溶洞钢管桩灌浆加固
进口端DK55+885～+900为V级围岩地段，采用V级复合式偏压式衬砌，进口采用（1：1.5）耳墙式洞门，挡墙采用U形挡墙。其中DK55+870～+895有一溶洞，经钻探知顶板高程为128.5米，底板高程为128.5米，洞内充填上层为软塑状黏土，下层为硬塑状黏土，如图1。
由于设计时只有一个钻孔，洞内充填硬塑状黏土，溶洞的具体尺寸还不清楚，经过比较，还是采用钢管桩灌浆加固方式，不但可以较好地处理，而且还能探明溶洞的具体情况。
（一）溶洞处理
路基与隧道交接处及进口端DK55+870～+900段，由于溶洞顶板距路基底部的距离为2～8.0 m，且溶洞顶板上部为强风化岩层，厚度为1.2～2.5 m，强风化岩层上部分别为不等厚度的碎石土及粉质黏土。为了防止列车运行过程、路基填筑中、隧道施工时有可能对溶洞产生不无均匀沉降，综合分析了各种对溶洞的处理方法并进行了方案比较[1]，决定进行钢管桩注浆加固处理。
在溶洞采用Ф75 钢管注浆加固，间距为1.0M，成梅花形布置，钢管桩嵌入基岩不小于0.5m，注浆材料为普通水泥砂浆，注浆压力不小于于1.5MPa。注浆管上端应该和仰拱相连，以提高支护结构的强度和刚度（如图2）。
图2：溶洞处理
（二）钢管注浆要点
钢管注浆施工，质量要求较高，必须制定详细施工方案。施工时要注意以下方面：
1．钢管采用热轧无缝钢管，钢管导向端做成尖形，承压端焊上钢箍，管口预留止浆段，注浆孔沿孔壁呈梅花形布置；
2．钢管分段连接时用丝扣连接，丝扣长度不小于15 cm；
3．采用风动凿岩机钻孔，开孔时，先轻压慢速钻进，以保证开孔质量。施工时要注意钻孔偏斜度，及时测斜，纠正偏斜；
4．注浆应先进行注浆现场试验，根据实际情况确定合理注浆次数、注浆压力和单孔注浆量。
三、进口端超前大管棚
进口端DK55+885～+900覆盖层厚为2～20 m，从上至下分别为0～2 m厚硬塑状第四系全新统坡残积黏土；碎石土0～2 m；具弱膨胀性硬塑状黏土5～18 m；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，溶蚀较重，中厚层~厚层状，其下为弱风化带，节理产状为N38。E/40。S。不良地质为顺层及岩溶。进口端为V级围岩地段，采用V级复合式偏压式衬砌，拱墙采用格栅钢架，钢架间距1m/榀。
（一）超前大管棚设计
参照文献[3]，根据地质情况及施工条件，经过计算本进口段的超前大管棚设计如下：
1．管棚棚管采用Ф89钢花管（壁厚5mm）的热轧无缝钢管，钢管中心间距为40 cm，钢管导向端做成尖形，承压端焊上钢箍，管口预留止浆段，注浆孔沿孔壁呈梅花形布置；
2．钢管长度为 12 m，采用6 m钢管分段连接，钢管用丝扣连接，丝扣长度不小于15 cm；
3．钢管沿隧道开挖轮廓线纵向近水平外插设计，外插角为3°～5°，纵向管棚水平搭接长度不小于1.5m；
4．注浆材料采用1：1水泥浆，初始注浆压力为0．5～1 Mp，终压力为2～2.5 Mp，注浆结束后用高标号砂浆充填。
（二）管棚施工方法
根据本工程地质情况及工期要求，结合实际，参照国内外隧道开挖支护的先进工艺，采用如下施工方法：
1．开挖洞口，并在洞门上方土层采用锚杆注浆，挂钢筋网并喷射混凝土进行加固；
2．搭设施工平台，测量定位，确定各钢管的钻孔位置，设置C20砼导向墙；
3．采用风动凿岩机钻孔，开孔时，先轻压慢速钻进，以保证开孔质量．钻进中用测斜仪量测钻孔方向，施工时要注意钻孔偏斜度，及时测斜，纠正偏斜；
4．钻孔完后及时下设钢管；
5．下设好一定数量的管后，进行注浆，注浆时严格控制注浆施工的质量；
6．全部拱部钢管注浆完后，等待注浆达到设计强度的75%以上后，才能进行洞身开挖。开挖应该严格控制进尺，注意浆体的加固效果。
四、出口端超前锚杆
出口端DK56+030～+037属于V级围岩地段，覆盖层厚为3.5～18 m，从上至下分别为碎石土0～3 m；0～6 m厚硬塑状第四系全新统坡残积黏土；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，节理产状为N38。E/40。S。V级围岩地段采用拱墙格栅钢架及拱部Ф22超前锚杆加强支护。钢架间距1m/榀；Ф22超前锚杆纵向间距2 m，环向间距0.4 m，每环20根，每根长3.5 m。超前锚杆加强支护施工要注意按隧道施工规范进行施工。
五、顺层处理
对于顺层的不良地质处理，要针对不同的岩层产状，采用锚杆挂网喷射XD-F微纤维砼进行施工，施工时要注意清除松散石块。其他方面参照隧道施工规范进行严格质量控制，确保施工安全及施工质量。
六、结语
喀斯特地区山岭隧道不良地质处理是一项复杂的技术，应因地制宜、综合治理。处理方案一方面应考虑对周围环境及居民生产、生活的影响，另一方面，对不良地质病害应一次根治，不留后患，确保隧道施工和运营安全。由于该隧道施工综合考虑了各种施工情况，综合运用多种处理方法，扬长避短，取得最佳技术、经济效果。
在隧道成型后近8个月的监测来看，该隧道的变形是较小的，证明了处理方法是成功的。
参考文献
［1］李治国．隧道岩溶处理措施[J]．铁道工程学报，2005，（4）．
［2］朱永全，宋玉香．隧道工程[M]．北京：中国铁道出版社，2005．
作者简介：王达勇（1964－），广西平南人，中铁十五局集团柳州公司安质部长，工程师，研究方向：铁道工程。
【关键词】隧道施工；钢管桩；管棚施工；超前锚杆
【中图分类号】 U459【文献标识】A
【文章编号】1671－5969（2007）08－160-02
一、工程概况
改建铁路黔桂线扩能改造工程六塘隧道地处柳州市柳城县六塘镇，是典型的喀斯特地区山岭隧道。隧道全长152米，设计行车速度160km/h，全隧道采用新奥法施工，衬砌为复合式。进口端DK55+885～+900属于V级围岩地段，覆盖层厚为2～20 m，采用V级复合式偏压式衬砌，拱墙采用格栅钢架及Ф89超前大管棚；出口端DK56+030～+037属于V级围岩地段，覆盖层厚为3.5～18 m，采用拱墙格栅钢架及拱部Ф22超前锚杆加强支护；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，溶蚀较重，中厚层~厚层状，其下为弱风化带，节理产状为N380E/400S及N100E/750N。地下水为岩溶裂隙水，对砼无侵蚀性，不良地质为顺层及岩溶。全隧道围岩分为V级、IV级、Ш级三级，采用新奥法施工，锚喷支护，拱墙一次衬砌。
图1：洞口地质情况
二、溶洞钢管桩灌浆加固
进口端DK55+885～+900为V级围岩地段，采用V级复合式偏压式衬砌，进口采用（1：1.5）耳墙式洞门，挡墙采用U形挡墙。其中DK55+870～+895有一溶洞，经钻探知顶板高程为128.5米，底板高程为128.5米，洞内充填上层为软塑状黏土，下层为硬塑状黏土，如图1。
由于设计时只有一个钻孔，洞内充填硬塑状黏土，溶洞的具体尺寸还不清楚，经过比较，还是采用钢管桩灌浆加固方式，不但可以较好地处理，而且还能探明溶洞的具体情况。
（一）溶洞处理
路基与隧道交接处及进口端DK55+870～+900段，由于溶洞顶板距路基底部的距离为2～8.0 m，且溶洞顶板上部为强风化岩层，厚度为1.2～2.5 m，强风化岩层上部分别为不等厚度的碎石土及粉质黏土。为了防止列车运行过程、路基填筑中、隧道施工时有可能对溶洞产生不无均匀沉降，综合分析了各种对溶洞的处理方法并进行了方案比较[1]，决定进行钢管桩注浆加固处理。
在溶洞采用Ф75 钢管注浆加固，间距为1.0M，成梅花形布置，钢管桩嵌入基岩不小于0.5m，注浆材料为普通水泥砂浆，注浆压力不小于于1.5MPa。注浆管上端应该和仰拱相连，以提高支护结构的强度和刚度（如图2）。
图2：溶洞处理
（二）钢管注浆要点
钢管注浆施工，质量要求较高，必须制定详细施工方案。施工时要注意以下方面：
1．钢管采用热轧无缝钢管，钢管导向端做成尖形，承压端焊上钢箍，管口预留止浆段，注浆孔沿孔壁呈梅花形布置；
2．钢管分段连接时用丝扣连接，丝扣长度不小于15 cm；
3．采用风动凿岩机钻孔，开孔时，先轻压慢速钻进，以保证开孔质量。施工时要注意钻孔偏斜度，及时测斜，纠正偏斜；
4．注浆应先进行注浆现场试验，根据实际情况确定合理注浆次数、注浆压力和单孔注浆量。
三、进口端超前大管棚
进口端DK55+885～+900覆盖层厚为2～20 m，从上至下分别为0～2 m厚硬塑状第四系全新统坡残积黏土；碎石土0～2 m；具弱膨胀性硬塑状黏土5～18 m；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，溶蚀较重，中厚层~厚层状，其下为弱风化带，节理产状为N38。E/40。S。不良地质为顺层及岩溶。进口端为V级围岩地段，采用V级复合式偏压式衬砌，拱墙采用格栅钢架，钢架间距1m/榀。
（一）超前大管棚设计
参照文献[3]，根据地质情况及施工条件，经过计算本进口段的超前大管棚设计如下：
1．管棚棚管采用Ф89钢花管（壁厚5mm）的热轧无缝钢管，钢管中心间距为40 cm，钢管导向端做成尖形，承压端焊上钢箍，管口预留止浆段，注浆孔沿孔壁呈梅花形布置；
2．钢管长度为 12 m，采用6 m钢管分段连接，钢管用丝扣连接，丝扣长度不小于15 cm；
3．钢管沿隧道开挖轮廓线纵向近水平外插设计，外插角为3°～5°，纵向管棚水平搭接长度不小于1.5m；
4．注浆材料采用1：1水泥浆，初始注浆压力为0．5～1 Mp，终压力为2～2.5 Mp，注浆结束后用高标号砂浆充填。
（二）管棚施工方法
根据本工程地质情况及工期要求，结合实际，参照国内外隧道开挖支护的先进工艺，采用如下施工方法：
1．开挖洞口，并在洞门上方土层采用锚杆注浆，挂钢筋网并喷射混凝土进行加固；
2．搭设施工平台，测量定位，确定各钢管的钻孔位置，设置C20砼导向墙；
3．采用风动凿岩机钻孔，开孔时，先轻压慢速钻进，以保证开孔质量．钻进中用测斜仪量测钻孔方向，施工时要注意钻孔偏斜度，及时测斜，纠正偏斜；
4．钻孔完后及时下设钢管；
5．下设好一定数量的管后，进行注浆，注浆时严格控制注浆施工的质量；
6．全部拱部钢管注浆完后，等待注浆达到设计强度的75%以上后，才能进行洞身开挖。开挖应该严格控制进尺，注意浆体的加固效果。
四、出口端超前锚杆
出口端DK56+030～+037属于V级围岩地段，覆盖层厚为3.5～18 m，从上至下分别为碎石土0～3 m；0～6 m厚硬塑状第四系全新统坡残积黏土；基岩为石炭系中统黄龙组灰岩夹白云岩，节理产状为N38。E/40。S。V级围岩地段采用拱墙格栅钢架及拱部Ф22超前锚杆加强支护。钢架间距1m/榀；Ф22超前锚杆纵向间距2 m，环向间距0.4 m，每环20根，每根长3.5 m。超前锚杆加强支护施工要注意按隧道施工规范进行施工。
五、顺层处理
对于顺层的不良地质处理，要针对不同的岩层产状，采用锚杆挂网喷射XD-F微纤维砼进行施工，施工时要注意清除松散石块。其他方面参照隧道施工规范进行严格质量控制，确保施工安全及施工质量。
六、结语
喀斯特地区山岭隧道不良地质处理是一项复杂的技术，应因地制宜、综合治理。处理方案一方面应考虑对周围环境及居民生产、生活的影响，另一方面，对不良地质病害应一次根治，不留后患，确保隧道施工和运营安全。由于该隧道施工综合考虑了各种施工情况，综合运用多种处理方法，扬长避短，取得最佳技术、经济效果。
在隧道成型后近8个月的监测来看，该隧道的变形是较小的，证明了处理方法是成功的。
参考文献
［1］李治国．隧道岩溶处理措施[J]．铁道工程学报，2005，（4）．
［2］朱永全，宋玉香．隧道工程[M]．北京：中国铁道出版社，2005．
作者简介：王达勇（1964－），广西平南人，中铁十五局集团柳州公司安质部长，工程师，研究方向：铁道工程。