・隧道／地下工程・ 宜万铁路龙麟宫隧道２号溶腔处理施工技术 薛俊峰，王永锋 （中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏苏州 ２１５０００） 摘要：宜万铁路龙麟宫隧道２号溶腔大跨岩溶项板处理难度 受地下水排泄基准面影响，揭示溶洞以贫水空洞、半充 填溶洞为主，不聚集水压。ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋ 大，施工风险高，创新地采用了立柱支顶与锚喷网结合防护进 行顶板加固，采取复合地基＋整体结构、单压式结构及框架结构 ８００段揭示大型半充填溶洞，揭示过程中溶洞顶板出 等特殊隧道结构通过溶腔，换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆 加固的措施，提高了基底承载力，减小了工后沉降，可为类似工 程提供经验。 现大面积剥落，处理过程十分困难。 ２龙麟宫隧道２号溶腔概况（图１） 龙麟宫隧道２号溶腔位于ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋ 关键词：宜万铁路；岩溶隧道；大型溶腔；立柱支顶；特殊结 构；施工 中图分类号：ｕ４５５ 文献标识码：Ａ ７９６段，属特大型溶腔。溶腔纵向发展约１００ ｍ，横向 发展约１５０ ｍ，溶腔顶板在轨面以上ｌ０～２０ ｍ，溶腔底 在轨面以下１２～２０ ｍ。 文章编号：１００４—２９５４（２０１０）０８一Ｏｌ５Ｏ一０３ １ 工程概况 ２号溶腔地层为灰岩、白云质灰岩局部夹薄层泥 质白云岩，中厚一厚层状，节理发育。开挖揭露的灰岩 厚层为５０～８０ ｃｍ，，泥质白云质灰岩软弱层厚度为 １０～２０ Ｏ［ｉ，１，由于溶腔顶部岩层倾角较小，发育软弱夹 层，受节理裂隙发育及施工振动等原因影响，溶腔顶部 宜万铁路龙麟宫隧道位于恩施市白果坝，起讫里 程为ＤＫ２２９＋０９４～ＤＫ２３２＋５１４，隧道全长３ ４２０ ｍ，设 计纵坡为１５．９％０单面上坡的双线铁路隧道，复合式衬 砌，隧道最大埋深３２８ ｍ。 不稳定，有大块岩石沿软弱层而剥落，掉块严重。 ＤＫ２３１＋７００一ＤＫ２３１＋７３５溶腔底部有６～１５ ｍ坍塌堆 积物，溶腔底部为灰岩，ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３１＋７５５段 隧道半边需开挖通过，需开挖部分有斜向巨大裂隙，且 围岩极不稳定，ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋８００段隧底以下 ３～８ ｍ为溶腔充填物，充填黏土夹碎石、块石土，黏土 呈软塑状，其下还有隐伏的填充性溶腔。 溶洞拱顶局部有滴、渗水现象，分析认为该溶洞为 隧道穿越地层为寒武系上统灰岩、白云质灰岩，工 程区域内最低排水通道为龙麟宫出水洞，该出水洞下 穿隧道，流水面低于隧道约１４０ ｍ，隧道位于垂直渗流 带内，主要地质灾害为岩溶。 隧道施工揭示溶洞、溶槽５０余处，其中容积 大于１００ ｍ 的溶洞１Ｏ处，容积大于１．０×１０ ｍ 的大 型溶洞２处，大部分溶洞位于前期勘探的物探异常区。 宜昌 万州 图１ 龙麟宫隧道ＤＫ２．３１＋７００一ＤＫ２３１＋８００段溶洞平面（单位：ｃｍ） 古暗河通道，雨季时承接部分过路水，估算过路水最大 收稿日期：２０１０—０５—２６ 作者简介：薛俊峰（１９６８一），男，高级工程师。 流量在６ ０００ ｍ ／ｄ左右，向溶洞小里程方向排泄。 １５０ 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（８） 薛俊峰，王永锋～宜万铁路龙麟宫隧道２号溶腔处理施工技术 ３ ２号溶腔处理的特点、难点 （１）溶腔顶部岩层倾角较小，几乎呈水平，发育软 弱夹层且节理发育，极不稳定，易坍塌，对溶腔勘测安 全、施工安全及运营安全带来极大威胁。如何创造一 个安全的勘测及施工环境是该溶腔处理的一大难点。 （２）溶腔形态复杂，顶部围岩不稳定，基底承载力 分段变化大，ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３１＋７５５段隧道结构要 承受偏压，所以结构设计困难，安全隐患较大。 （３）隧道基底底层复杂，有软塑状充填物，有隐伏 充填性溶腔，有坍塌堆积物，承载力的不同，沉降的差 异对保证隧道结构的安全提出了较高的要求。 （４）２号溶腔规模大、形态复杂，地质复杂，处理措 施复杂，所以施工困难，安全风险高，施工时间长。 ４溶腔处理技术 ４．１ 迂回导坑绕行 因溶腔处理时问长，为解决ＤＫ２３１＋７９６掌子面施 工受阻，采用迂回导坑绕行，迂回导坑设于隧道右侧， 长２０６ ｍ。 ４．２ 溶腔防护 （１）采用人工配合机械清除溶腔顶部可能坍塌的 危岩。 （２）隧道两侧８ Ｉｎ范围以内搭设满堂支架顶至溶 腔顶板，进行临时支护。 （３）立柱支顶，根据“永临结合”的原则，在溶腔内 采用西１．４ ｍ的钢筋混凝土立柱支顶溶腔顶。隧道每 侧设置２排，内侧２排距离隧道中线９ ｍ，两侧排距 ５ ｍ，纵向间距５～６ ｍ，另外根据溶腔顶板稳定情况适 当设置。立柱采用基础，基础尺寸３ ｍＸ３ ｍＸ２ ｍ （长×宽×高），采用Ｃ２０混凝土浇筑。立柱与溶腔顶板 之间确保顶紧。洞内立柱施工见图２、图３。 图２ 洞内立柱施工 ４．３ 隧底处理 （１）ＤＫ２３ｌ＋７００～ＤＫ２３１＋７３５段采用硬质岩渣填 筑，再用挖孔桩＋钢筋混凝土板梁的形式通过，减少结 构沉降。 （２）ＤＫ２３２＋７３５～ＤＫ２３２＋７５５段右侧挡墙底采用 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（８） ・隧道／地下工程・ 图３施工完毕后的立柱 Ｃ１５片石混凝土换填，隧道底板采用钢筋混凝土底板。 （３）ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋７９６段隧底充填物挖除 用Ｃ１５片石混凝土换填，其下隐伏填充性溶腔采用注 浆加固，并用钢管桩提高承载力。隧道底板采用钢筋 混凝土板梁，增加隧道承载力，减少结构沉降，以保证 隧道整体稳定。 ４．４隧道结构 （１）ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋７３５段在隧道底钢筋混 凝土板梁上设加强的钢筋混凝土明洞，明洞的两侧设 护墙支撑到溶腔顶，明洞上空腔用混凝土回填至溶腔 顶。处理方案见图４。 ４，２５ｍｍ自进式锚杆，长６ｍ， 间距２．０ｍ×２０ｍ 图４ ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋７３５段隧道结构（单位：ｃｍ） （２）ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３１＋７５５段右侧设重力式挡 土墙，支撑到溶腔顶减少洞身偏压，洞身采用加强型偏 压式钢筋混凝土洞身，洞顶空腔用混凝土回填至溶腔 顶（图５）。 锚喷网防护 图５ ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３１＋７５５段隧道结构 （３）ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋７９６段在钢筋混凝土底 板上采用加强型明洞，紧挨洞身两侧设钢筋混凝土承 １５１ 隧道／地下工程・ ・薛俊峰，王永锋一宜万铁路龙麟宫隧道２号溶腔处理施工技术 在溶腔顶加固完成后，进行立柱施工，先施工基础 再施工立柱。基础必须位于基岩上，以保证承载力，减 少沉降。立柱钢筋笼在钢筋场加工好后运至洞内就 重墙支撑到溶腔顶。洞顶上２ ｍ范围内采用轻质砖回 填，其上施作５０ ｃｍ厚高分子聚合物保护层，起防水和 缓冲作用。回填物采用轻质砖及轻质的高分子聚合物 可以减少隧道结构质量，从而减少对基底的压力（图 位，模板采用两个半圆的可组合式钢模板，在作业面拼 ６）。 西２５ ｍｍ自进式锚杆， 长８ｍ，间距２ ０ｍ×２．０ｍ Ｃ２０网喷混凝土１５ ｅｍ厚 ／ １．４ ｍ Ｃ２５钢筋 混凝土立柱支顶 溶腔边界 立柱间距６ｉｎ 堡竖 茎 ３０ ｃｍ厚Ｃ２０混 凝土止浆板 Ｃ２０片石混凝土 图６ ＤＫ２３１＋７５５～Ｄ１＇６２３１＋７９６段隧遭结构（单位：ｃｍ Ｊ （４）隧底排水，由于该溶腔为古暗河通道，雨季承 接部分过路水，所以在隧底设 １ ＩＩ１的圆管涵作为排 水通道。 （５）在ＤＫ２３１＋７００、ＤＫ２３１＋７３５、ＤＫ２３１＋７５５、 ＤＫ２３１＋７９６处分别设沉降缝１道，避免不均匀沉降引 起结构物破坏。 ５ 施工方案 ５．１ 施工顺序 清除危石一搭设满堂脚手架一溶腔顶加固一隧底 处理一防偏压挡墙施工一ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋ ７３５结构施Ｔ－－－￣ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋７９６结构施工一 ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３１＋７５５段开挖－＋ＤＫ２３１＋７３５～ ＤＫ２３１＋７５５结构施工。 ５．２ 主要施工方法及注意事项 ５．２．１ 满堂支架搭设及溶腔加固 满堂支架采用碗扣式支架，顶端调整高度用上托 支撑到顶。横杆采用９０ ｅｍ的横杆，步距１．２ ｍ。搭设 时从掌子面开始向溶腔纵深处前进，分段搭设，每次全 宽范围内一次完成，纵向每次搭设长度为３．６ ｍ，在支 架上部设工作平台，施工人员在平台上完成溶腔加固 （锚杆及喷护）。完成一循环后拆除支架前移３．６ ＩＴＩ 施工下一循环，直至全部完成。 施工时需注意支架必须顶紧溶腔顶，同时专职安 全人员必须跟班作业，随时观察溶腔稳定情况，发现问 题及时通知作业人员迅速撤离，以保证作业人员安全。 ５．２．２ 立柱支顶 １５２ 装组合，加固和定位。因受洞内空间的影响，钢筋及模 板的就位可采用挖掘机吊装。 立柱第一次施工高度距离溶腔约５０ ｃｍ处，剩余 部分首先用型钢加钢楔顶紧溶腔顶，然后采用喷射混 凝土填满空隙，以保证立柱支撑紧密。 ５．２．３ 挡墙施工 ＤＫ２３１＋７３５～ＤＫ２３ｌ＋７５５段右侧重力式挡墙，起 支撑及防止隧道偏压的作用，其基底采用ｃ１５片石混 凝土换填，换填时把虚渣及填充物挖除露出基岩，然后 把基岩凿成台阶状，分段必须平整，再换填。墙身采用 组合钢模，分段施工高度１．５ ｍ，顶部施工至距离溶腔 ３０～５０ ｃｎｌ左右，然后采用合适的片石支顶紧密，再用 喷射混凝土回填密实。 ５．２．４基底处理 （１）ＤＫ２３１＋７００～ＤＫ２３１＋７３５段 施工时先采用小粒径的硬质岩砟分层碾压密实， 然后开挖孑Ｌ桩。挖孔桩施工时要防止塌孔，采用钢筋 ？昆凝土护壁，同时采用跳孑Ｌ开挖，开挖完成一孔及时灌 注，防止因施工振动引起塌孔，造成安全事故。 挖孑Ｌ桩基底打５ ｍ钎探孔探明地质，如有不良地 质需采取措施妥善处理，以保证桩基承载力。桩基的 开挖采用人工开挖，个别块石及嵌岩部分用小药量的 爆破辅助人工开挖，尽量减少爆破振动对相邻桩基及 溶腔的稳定造成不良影响。 （２）ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋７９６段 挖除表层充填物后，首先对隐伏充填性溶腔注浆 加固。注浆时先施工周边孔，逐次向中间施工，以减少 浆液损失，浆液采用０．６：１～１：１的水泥浆，注浆孔 间距为２×２ ｍ，注浆压力１．５～３ ＭＰａ。单孔注浆结束 条件为：①注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆 １０ ｍｉｎ以上，注浆结束时进浆量小于５ Ｌ／ｍｉｎ。②全段 结束标准为：所有注浆孔均已符合单孑Ｌ结束条件，无漏 注现象，浆液有效注入范围大于设计值，注浆后地基承 载力不小于４００ ｋＰａ。 注浆结束效果评估合格后，用片石混凝土换填至 设计高程。 ５．２．５ ＤＫ２３１＋７５５～ＤＫ２３１＋７９６段 右侧挡墙以及前后支顶结构施工完成后再开挖本 段。先施作长管棚，然后开挖。开挖每循环进尺１ ＩＴＩ， 多打眼，少装药。两端围岩稳定性较差的部分，每循环 可分为２～３次开挖，尽量减少振动的影响。开挖一循 环初支及时紧跟掌子面，以保证围岩稳定。 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（８） ・桥梁工程・ 宜万铁路特殊结构桥梁关键技术 王树国 （铁道部宜万铁路建设指挥部，湖北恩施４４５０００） 摘要：对宜万铁路全线桥梁进行了简要概述，并主要介绍了 纽带。 新建铁路宜万线各种特殊结构桥梁施／－特点、难点。针对性地 提出了施工过程中的关键技术，并对结构桥梁关键技术采用不 同的施工方案进行研究，确保了特殊结构桥梁施工的顺利进 行。通过对关键技术的研究，以期对宜万铁路桥梁的安全、优 受地形条件和喀斯特地貌的影响，宜万铁路两跨 长江，多次跨越深涧和峡谷，出现多座高墩、大跨等特 殊结构桥梁，使桥梁工程具有新型结构多、技术难度 质、经济、快速建设提供指导性建议，同时丰富了铁路桥梁设计 与施工的新经验。 大、科技含量高等特点，为我国铁路建设史上之罕见。 全线共有大中桥２５３座，桥梁总长６８．９ ｋｍ，全线特殊 结构桥梁３ ｌ座 。 关键词：宜万铁路；特殊结构桥梁；关键技术 中图分类号：Ｕ４４２．５ 文献标识码：Ａ 宜万铁路特殊结构桥梁涵盖了钢桁拱、连续梁、连 续刚构、Ｔ形刚构、拱桥、拱梁组合结构、特高墩等诸多 桥梁结构形式，其中，墩高超过１００ ｍ的桥梁５座，渡 文章编号：１００４—２９５４（２０１０）０８—０ｌ５３—０５ １ 概述 口河特大桥主墩高度１２８ ＩＴＩ将是世界铁路桥梁墩高之 最 ；马水河大桥主跨１１６ ｍ＋１ｌ６ ｍ的Ｔ构跨度居亚 洲首位 ；野三河大桥半中承式拱与半下承式钢管混 凝土非对称坡拱桥结构 ，在铁路桥梁建设史上属于 首创；落步溪大桥１７８ ＦＩＩ上承式钢管混凝土劲性骨架 拱桥的建成将是同类型桥梁跨度之最 ；宜昌长江大 桥１３０ ｍ＋２￣２７５ Ｆｎ＋１３０ ｍ连续刚构柔性拱桥为国内 首次采用 。；万州长江大桥主桥为１６８ ＩＩ１＋３６０ ｍ＋ 宜万铁路东起鸦宜铁路花艳站（宜昌东站），西 至达万铁路万州站，全长３７７ ｋｍ，它是我国铁路路网 “八纵八横”主骨架之一，是沪一汉一蓉快速通道的 重要组成部分，是连接我国东中部地区的重要交通 收稿日期：２０１０—０５—１７ 作者简介 王 （１９７５－－），男，工程师，１９９７年毕业于西南交通大学 地下工程与隧道工程专业。 ．１６８ ｎｌ连续钢桁拱桥，是当今世界 唯一的一座跨度 ５．２．６ 洞身结构施工 的实现。 洞身结构主要为明洞结构。施工时内模采用衬砌 （３）对大跨度溶洞大厅顶板的加固，立柱支顶与 锚喷网结合的方案是可行、有效的，可防止溶洞顶板大 面积剥落、垮塌，为下部安全施工提供有利条件，可结 合揭示溶腔的具体情况进行推广。 （４）根据溶洞与隧道的不同空间关系，分别采用 复合地基＋整体结构、单压式结构及框架结构等特殊 隧道结构，可有效保证铁路施工、运营的安全。 （５）针对隧底溶洞充填物承载力偏低的问题，分 别采用了换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆加固的措 台车，外模采用组合钢模板。 施工分为两部分完成：第一部分洞身及相连部分 耳墙同时施工，一次浇筑完成。第二部分洞身以上耳 墙分段施工直至距溶腔顶３Ｏ～５０ Ｃｎｌ，剩余空隙先用 粒径合适的片石支顶紧密，再用喷射混凝土回填密实。 ６ 结语 龙麟宫隧道２号溶腔为典型的大型干溶腔，处理 完成后，经过２年多的连续监测，溶洞顶板、隧道结构 均处于正常工作状态，说明处理方案是安全、可靠的， ２号溶腔的成功处理为此类溶腔的处理积累了宝贵经 验。经以上工程实践，有如下认识。 （１）以超前水平钻孔为主的地质预报手段，操作 简便，效果可靠，可有效避免施工中地质灾害带来的安 全问题。 施，提高了承载力，减小了工后沉降，达到了设计要求。 参考文献ｉ １］ 黄鸿键，薛斌龙麟官隧道穿越大型溶腔处理技术［Ｊ：中国工 程科学，２００９，１１（１２）． ２］ 中铁第四勘察设计院集团有限公司．龙麟宫隧道ＤＫ２３１＋７００～ ＤＫ２３１＋８００段溶腔处理类变更设计施工圈 ｚ］．武汉：２００８ ［３］ 苗德海．宜万铁路岩溶隧道灾害及防治对策［Ｊ］铁道标准设计． ２００７（７）． （２）在遭遇大型（特大型）溶腔时，结合工期目标， 必要时采取迂回导坑绕行避开工作面，确保工期目标 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１０（８） ４］ 宋长甫．龙麟宫隧道大型溶洞支顶加固技术［ｊ］铁道标准设计， ２００７（９）． １５３
