韩小敏

(武汉铁路局宜万铁路工程建设指挥部，湖北宜昌 443005)

1 工程概况

宜万铁路(湖北宜昌至重庆万州铁路)是沪汉蓉快速通道的重要组成部分。野三关隧道位于恩施州巴东县碗口河和支井河之间，全长13 833 m，为全线最长隧道，是全线八座Ⅰ级高风险岩溶隧道的典型代表［1］。野三关隧道纵断面图见图1。

全隧施工最难点为“DK124+602高压富水充填溶腔”(以下简称“602溶腔”)，存在重大的突水、突泥地质风险。

2 “602溶腔”工程及水文地质

图1 野三关隧道纵断面图

“8·5”突水突泥事故后，采用物探、钻探、水文观测等多种手段对“602溶腔”地质特征进行探测和研究。

经探测与开挖揭示，确定溶腔规模为:主溶腔位于Ⅰ线DK124+580～DK124+640左侧40m，向上与地表接通，向右侧逐渐减小，发育成宽张裂隙。充填物为灰岩块石、砂卵石、淤泥及水，“602溶腔”突水突泥突石溃口在DK124+602～DK124+605左侧边墙，总涌水量达2 600万m3。“602溶腔”典型横断面图见图2。

图2 “602溶腔”典型横断面图（单位：m）

3 岩溶治理技术

根据溶腔规模、与隧道空间关系、充填性质、涌水量补给等工程地质水文特征，综合考虑隧道施工安全、进度、工期、投资等因素，参考国内外相关工程案例［3-5］，并经历次专家会论证，确定采用“释能降压、注浆加固、超前支护、结构加强”的原则对“602溶腔”进行处理。

图3为“602溶腔”处理平面示意图。

图3 “602溶腔”处理平面示意图

3．1 释能降压

采取增设排水洞及高位排水洞、清石排水等多种释能降压方式，确保施工及运营安全。

1)排水洞泄水。

考虑到“602溶腔”规模宏大、富水、含泥，并可能伴有大量的充填物，为保证后续工程顺利实施，采用排水洞直接接通溶洞排水的方案，即将线左20 m位置设置的5 250 m排水洞延长210 m至溶洞部位，实现释能降压的目的。

利用旱季采用临界爆破揭示溶腔技术一次爆破揭示溶腔体，最大限度进行释能降压，为溶腔结构安全快速处理提供安全保障。为安全成功爆破揭示溶腔，采用超前水平钻孔及超长炮孔精确锁定溶腔边界，制定专项爆破揭示溶腔钻爆设计及安全预案稳妥推进，并于2008年12月9日成功爆破揭示大型溶腔，排泄泥砂7 000 m3，释放水能8 000 m3。排水洞接通溶腔前后排水情况见图4，图5。

图4 排水洞接通溶洞前排水情况

图5 排水洞接通溶洞后排水情况

排水洞洞口采取接近溶洞段设置反滤层，其后设置混凝土挡墙，挡墙内埋设适量的可控制的排水管，实施限量排放。

2)高位排水洞释能降压。

高位排水支洞于2009年6月20日下午成功爆破揭示。掌子面充填物经过多次爆破扰动及涌水浸润，于6月25日突出部分泥石，涌水量2万m3/d，进一步起到释能降压及引排水至排水洞的目的。图6为排水洞、高位排水洞平面布置及爆破揭示图。

图6 排水洞、高位排水洞平面布置及爆破揭示图

3．2 注浆加固

一般岩溶裂隙发育段采用3 m径向注浆，溶腔及溃口部位采用5 m～8 m径向注浆。注浆孔，环、纵向间距2 m，扩散半径为1．5 m;首选水泥单液浆，必要时采用水泥—水玻璃双液浆，注浆压力0．5 MPa ～2．0 MPa。

3．3 超前支护

溶腔段采用5 m的φ32 mm超前自进式注浆锚杆、φ42 mm超前小导管注浆等预支护措施，环向间距0．2 m，纵向2 m～3 m一环，溃口部位采用密排超前大管棚注浆预支护。

3．4 结构加强

1)结构方案。

溶腔段采用双层初期支护，一次、二次支护均采用30 cm厚C25网喷钢钎维混凝土(内嵌全环Ⅰ22b钢架、0．5 m/榀);一次、二次支护钢架基脚垫设通长25号槽钢。二衬采用C35防水钢筋混凝土。典型断面结构设计图见图7。

2)施工工法。

溶腔及溃口段采用三台阶分部开挖法，上台阶采用预留核心土分部开挖工艺，开挖过程中在钢架基脚处设置Ⅰ22b横向钢支撑;下台阶开挖完成后及时浇筑混凝土底板，以保证隧底补勘及后续作业的安全。典型断面工法见图8。

图7 典型断面结构设计图

图8 典型断面结构施工图

4 结论与体会

1)勘测设计应采用多种手段，查明富水构造的范围、发育位置、水压力等特征。

2)进一步优化、细化对隧道周边进行探测的技术要求、实施步骤及探测方法，明确隧道施工超前预测预报的方法和要求，加强对隧道掌子前方上、下与两侧的探测。

3)按照“释能降压、注浆加固、超前支护、结构加强、综合治理”原则治理高压富水岩溶，可降低施工风险并确保运营安全。

［1］中铁第四勘察设计院．宜万铁路宜昌至万州段新建工程施工图——野三关隧道设计图［R］．2004．

［2］中铁第四勘察设计研究院．宜万线长大岩溶隧道专项地质勘察——野三关隧道工程地质勘察报告［R］．2004．

［3］梅志荣．高速铁路岩溶隧道突发地质灾害防治技术研究［A］．中国高速铁路隧道国际技术交流会论文集［C］．2006．

［4］刘招伟，张民庆，王树仁．岩溶隧道灾变预测与处治技术［M］．北京:科学出版社，2007．

［5］张民庆，韩占波，孙国庆．圆梁山隧道PDK354+255～+275溶洞段施工技术［J］．铁道工程学报，2002(4):71-78．