CN111560941A - 一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于溶腔处理技术领域，公开了一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，包括：隧底注浆加固；洞身初期支护加固；桩基施工：施工准备、护筒的埋设和跟进、钻机的安装、泥浆制备、冲击钻成孔施工、终孔检测、清孔、钢筋笼制作安装、水下砼灌注、质量检验与试验；托梁施工：基坑开挖、基础处理、钢筋、模板施工、砼浇筑；洞身衬砌：防排水施工、衬砌钢筋施工、砼施工。本发明根据隧底土壤类型进行针对性的注浆加固，隧底粉质黏土段采用Φ76钢花管钢管群桩注浆加固处理，隧底岩溶填充物固结，使得隧底安全性更高；在洞身衬砌过程中采用二次衬砌的方式，牢固性更高；还对隧道进行防排水处理，可有效防止隧道渗漏水。

Description

一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法

技术领域

本发明属于溶腔处理技术领域，尤其涉及一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法。

背景技术

目前，在喀斯特地貌的工程施工过程中，经常遇到涌水以及大小不同的溶洞影响工程施工，岩溶是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用形成的溶蚀现象，不同的岩溶发育成不同的溶洞、裂隙等，岩溶地段隧道不良地质要素有断层地段、软弱围岩、突泥涌水、冲沟、溶洞及采空区等几个方面，当工程需要穿过可溶性岩层时，有的围岩片破碎，容易发生坍塌，有的溶洞位于底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理，有时遇到填满饱含水分的充填物溶槽，当工程掘进至其边缘时，含水充填物不断涌入坑道，难以遏止，甚至使地表开裂下沉，形成“天窗”，工程的初期支护压力剧增，有时遇到大的水囊或暗河，将会导致岩溶水或泥沙夹水大量涌入。现有的技术在处理溶腔时，未根据隧底土壤类型进行针对性的注浆加固；且在洞身衬砌过程中多采用一次性衬砌，牢固性不高，存在安全隐患。因此，正确处理岩溶地质，尤其是对典型喀斯特地貌溶腔的处理，对工程施工具有重要意义。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的技术在处理溶腔时，未根据隧底土壤类型进行针对性的注浆加固；且在洞身衬砌过程中多采用一次性衬砌，牢固性不高，存在安全隐患。

解决以上问题及缺陷的难度为：

1.隧底桩基施工，因空间狭小，桩长较深，隧底地质条件复杂，设备需要进行改装，成孔困难，塌孔、缩颈、卡钻等风险较大；

2.桩基成孔后，因空间狭小钢筋笼安装时间较长，易出现塌孔；

3.桩基在施工的过程中，对已施做的初期支护进行扰动，易造成初期支护开裂、变形等，安全风险高；

4.托梁开挖时，左右侧错开施工，一次开挖长度不宜过长，初期支护易开裂。

解决以上问题及缺陷的意义为：施工穿越溶腔时，有效的对溶腔底部进行加固处理，确保桩基施工安全，初期支护稳定，及托梁开挖时的安全，施工中的全过程及后期运营的安全得到了保证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法。

本发明是这样实现的，一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，所述用于喀斯特地貌溶腔处理方法包括：

步骤一，隧底注浆加固：隧底粉质黏土段采用钢花管钢管群桩注浆加固处理；隧底岩溶填充物固结，梅花形布置；

步骤二，洞身初期支护加固：在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查；对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑；

步骤三，桩基施工：施工准备；护筒的埋设和跟进；钻机的安装；泥浆制备；冲击钻成孔施工；终孔检测；清孔；钢筋笼制作安装；水下砼灌注；量检验与试验；

步骤四，托梁施工：基坑开挖；基础处理；钢筋、模板施工；砼浇筑；

步骤五，洞身衬砌：衬砌钢筋施工；二次衬砌；防排水施工、衬砌钢筋施工、砼施工。

进一步，所述步骤二中洞身初期支护加固的方法包括：对已经变形、开裂的初支及时进行加固处理，初支开裂处进行注浆处理，变形进行工字钢支撑加固或者拆换处理；

对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，加设斜撑；纵向采用2根通长I20工字钢，横向采用I20工字钢间距3.0m；

桩基施工前开始对初支进行加固处理，当临时支撑工字钢与冲击钻机位置干扰时，调整工字钢间距。

进一步，所述步骤三中桩基施工的方法包括：采用桩基托梁结构跨越通过，刚性板板厚1.5m，板内配筋，对应于桩顶设暗梁，桩基共设20根，桩长5～54m，54m桩长共4根，现场施工时确保桩底嵌岩深度不小于2m，桩径1.5m；桩基采用冲击钻施工，左右侧桩基间距1.96m，施工时先施工右侧桩基，待右侧桩基浇筑完成后，再开始施工左侧桩基；钻孔桩采用冲击钻成孔，全护筒跟进，一次摊销，导管法灌注水下混凝土的方案进行施工；

(1)护筒采用16mm钢板加工，每节长2m，内径比冲击钻头直径大20cm；采用十字头的冲击钻进行施工；

(2)护筒的埋设和跟进；

(3)钻机的安装，对钻机进行改装，高度不超过4.5m，钻孔桩钻机就位后，在钻架下部支点处垫设双拼20×20cm的I20工字钢；钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心，并将钻架可靠固定；

(4)泥浆制备，泥浆池在桩间设置，采用5mm厚钢板焊，长、宽、高分别为6m、5m、2m，多余泥浆采用罐车及时抽排；泥浆选用粘土或膨润土造浆，经试验室配比确定；泥浆指标采用：比重为1.1～1.30，粘度16～22s，pH值大于6.5，含砂率不大于4％，胶体率不小于95％；隧底为岩溶充填物，调整泥浆比重；

(5)冲击钻成孔施工，冲击钻进开孔时为造浆护壁，开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用大比重泥浆、低冲程密击，钻进0.5～1.0m后，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m后，加大冲程正常钻进；粉质黏土层、孤石采用小冲程，输入较低稠度泥浆冲击成孔；进入基岩后采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，采用较大冲程正常钻进，发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔；

当掉钻事故发生后，及时用打捞钩、绳套等工具进行打捞；当发生卡钻这种情况时，松绳落钻然后再提钻，使钻头旋转一个角度；钻进0.5～1.0m后，开动反循环泥浆泵，将孔底钻渣抽，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔底保持10～20cm距离；

(6)终孔检测孔径、孔形、垂直度检查，用笼式检孔器；孔深和孔底沉渣厚度检查，用测绳配测锤；桩位检查，用全站仪测放桩位中心；

(7)清孔，钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，进行清孔；孔径、孔深不小于设计值；孔位中心偏差不大于50mm；倾斜度不大于1％；柱桩沉渣厚度不大于5cm，清孔过程中及时向孔内注入清水或新鲜泥浆；还可以采用换浆法清孔：冲击钻机钻孔，采用泥浆泵循环清孔；二次清孔采用换浆法，在安装钢筋笼和下导管之后进行；孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，比重不大于1.1，含沙率小于2％，粘度17～20s；在抽渣或吸泥时都要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位不变；

(8)钢筋笼制作安装；

(9)水下砼灌注采用垂直导管灌注法，砼在拌和站集中拌制、搅拌运输车运至现场，输送泵泵送入管，导管内径为250毫米；导管应先编好顺序，每次使用时都应对法兰盘、橡胶垫圈、连接螺栓、阀门做好认真检查，导管上口的浮球，比导管内径小2cm，应能顺利沉入孔底；拌和站的上料斗上应放置5-6厘米的控制筛；导管下口距孔底间距以0.4米；浇筑前应从孔底吊出一桶泥浆检测含沙率及泥浆比重，含砂率小于4％，泥浆比重1.03-1.10g/cm，并且测量孔底沉淀厚度；导管距桩底高度不超过30cm，桩径1.5m，首次浇筑砼埋深满足1.0m以上，计算得出首次砼不少于2.3m3；首批砼下落后，砼应连续灌注；在灌注过程中，导管的埋深应控制在2-6米之间，在灌注过程中，采用测探法和已灌注砼方量双向控制井孔内砼面的位置；当灌注的砼面距钢筋骨架底部1米时，降低砼的灌注速度；当砼面上升到骨架底口4米以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上，恢复正常灌注速度；灌注的桩顶标高应比设计高出0.5-1.0米；多余部分在接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层；在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确；灌注时间应在首批砼初凝之前灌注完毕；

(10)成孔检查：孔径、孔型和倾斜度采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100毫米，不得大于钻头直径；长度为4m的钢筋检孔器吊入钻孔内检测；孔深和沉淀厚度采用重锤法检测，成孔质量必须小于允许偏差；每根桩应制做2～4组试件，检查桩身强度；每根桩进行无破损检测；桩基顶面设置一层1.5m厚刚性板，刚性板材料为C35钢筋混凝土，在桩基检测合格后施工。

进一步，所述护筒的埋设和跟进包括：

(1)钢钢护筒的埋设：钢护筒采用δ＝16mm厚的钢板卷制而成，埋入不透水土层中，护筒顶要高出地面50cm，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于2cm，倾斜度不大于1％；护筒四周填粘土分层夯实；

(2)钢护筒的跟进措施：当钻机正常钻进至溶洞上方约1m处，采用挖机辅助20T振动锤先将钢护筒分节打入土层中至岩面，同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，钢护筒垂直入土；钢护筒每节2.0m，各节护筒之间的连接全部采用双面坡口焊进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽，δ＝10mm的加强钢带；

(3)钢护筒施工工艺流程；场地平整、打击设备就位、钢护筒吊装就位、第一节钢护筒施工、第二节钢护筒施工、一、二节钢护筒焊接；

所述钢筋笼制作安装包括：

(1)钢筋笼制作，钢筋笼根据图纸在钢筋场地加工半成品，主筋及箍筋孔口安装，钢筋笼主筋采用套筒连接，接头采用扭矩扳手进行检查连接质量，加劲箍筋设置在主筋内侧，沿桩基长度每2米设置一道，内设三角框架加强筋，箍筋与主筋采用点焊，加密段交叉点较多，可交错点焊或绑扎，钢筋笼每节4.5m，在孔口搭设工字钢支架，钢筋笼在孔口绑扎，验收合格后入孔；

(2)钢筋笼安装，每一节钢筋笼长度4.5m，每一节段钢筋笼制作完成后，检查合格后方可入孔，钢筋笼安装前清除粘附的泥土和油渍；

(3)钢筋笼下方，采用手拉葫芦提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，插入扁担梁，重复上述工序；钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与锁扣固定牢固；

(4)声测管的连接及检查，按设计要求安装声测管：声测管外径57mm，壁厚3.5mm，长度为桩长L+1m；除在底节钢筋笼加工时焊接在钢筋笼上外，其余各节均绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管，成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，则可用套管插入或焊接上下节检测管，然后进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即下放；钢筋笼下放到位后，顶口用铁板封闭以防泥浆杂物掉进孔内。

进一步，所述步骤四中托梁施工的方法包括：桩基检测合格后，对桩头进行凿除，凿除后对隧底采用10cm厚C10混凝土垫层，托梁纵向分段多次浇筑；

(1)托梁施工在桩基施工完毕并经检测合格后，进行托梁施工；按设计图纸准确放样后，进行基坑开挖；当托梁位置处于干处时，直接采用明挖基坑；基坑开挖采用机械开挖；基坑的开挖采用垂直开挖，拱脚采用工字钢垂直支护加固坑壁措施；设置集水坑抽排；开挖完毕后对桩头进行凿毛处理，凿除表面浮浆；

(2)基础处理，托梁底层有地下水，且土质为松软土时，需排出地下水，并挖除松软土，换填30-50cm厚片石回填，使其符合基底的设计标高并整平；

(3)钢筋、模板施工，模板采用组合钢模，纵、横椤采用型钢；模板内设拉筋，周边用钢管或方木支顶牢固；模板要求平整，接缝严密；

(4)砼浇筑，砼采用拌合站集中搅拌，砼罐车运输，溜槽灌注；托梁砼应分段分层连续灌注，一次成型；托梁混凝土应分层分次浇筑，托梁高度1.5米，分层厚度为0.5米，分层间隔灌注时间不得超过砼初凝时间，砼振捣采用插入式振捣器，振捣深度应超过上一层的接触面5～10cm；托梁砼灌注完毕后，开始抹面收浆，待砼初凝后，用土工布覆盖洒水养生；模板拆除后暴露在空气中的混凝土面进行洒水养护并建立养护台账，养护时间不得少于7天。

进一步，所述步骤五中洞身衬砌的方法包括：洞身衬砌由原设计的30cm厚C30混凝土，变更后增加至60cm厚C35混凝土；

(1)衬砌钢筋施工，隧道衬砌主筋N1、N2采用HRB400Φ22钢筋，纵向钢筋N3采用HPB300Φ10钢筋，主筋N1、N2纵向间距15cm，纵向钢筋N3环向间距30cm，内外层钢筋网联系筋N4，间距30cm呈梅花型布置；N1,N2钢筋为受力钢筋，环向不得断开，连接采用双面焊接，焊缝长度不得小于5d；

(2)二次衬砌，二衬施工前，利用多功能作业平台铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车整体灌注施工；混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式捣固棒配合附着式平板振捣器捣固；

(3)砼施工技术措施：包括混凝土的拌制、混凝土的运输、混凝土的浇注、混凝土的振捣、混凝土养护、拆模；

(4)防排水施工，隧道结构防排水采取防、排、截、堵相结合；一般地段拱墙范围先后分离设置土工布+防水板的防水层；明洞地段拱墙范围设置外贴式防水层，回填体表面尚采用黏土封闭；二次衬砌施工缝间设置新型中埋式橡胶止水带；初期支护与二衬环向设

软式透水管盲沟，边墙墙脚纵向设

软式透水管，与环向盲沟连通；隧道拱墙及仰拱环向施工缝采用中埋式橡胶止水带+外贴式橡胶止水带，施工缝间距10m/环，纵向施工缝设置中埋式止水带+外侧内置橡胶止水条的防水措施；变形缝采用外贴橡胶止水带、中埋钢边橡胶止水带、内缘双组份聚硫密封膏和缝间聚乙烯泡沫板充填的防水措施。

进一步，所述(1)的衬砌钢筋施工包括：

1)钢筋加工与绑扎，钢筋按要求在洞外加统一加工，运输到现场，在挂布台车上安装；根据测量控制点先扎外层环向定位钢筋，用纵向筋将定位钢筋连接后，以纵向筋作为其他环向筋安扎依据，扎完外层后再用相同方法安装内层钢筋，并及时将内外层钢筋用蹬筋连接，电弧焊点焊；钢筋安设完成后，按中线标高进行轮廓尺寸检查，合格后于内层钢筋挂设5cm厚砂浆垫块；钢筋绑扎时，严禁损伤防水板，钢筋焊接时，用防火板对防水板进行遮拦；

2)复检钢筋，台车就位前按照用仪器测放的隧道中线及标高对已安扎好的钢筋再次进行结构尺寸检查，看钢筋位置是否正确，保护层能否满足要求，环向主筋内外面是否已安设混凝土保护层浆垫块，符合要求后才能行走台车就位；

3)钢筋加工

受拉带肋钢筋的末端，当设计要求采用直角形弯钩时，直钩的弯曲直径d不得小于钢筋直径的5倍，钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段；

弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其弯曲半径不得小于钢筋直径的10倍或12倍；

4)钢筋接头设置，在承受应力较小处，并应分散布置；配置在同一截面内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率；

5)钢筋外观应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀；钢筋保护层垫块的位置和数量符合设计要求，当设计无要求时，不得少于4个/m²；

6)不同各类钢筋的代换，应按钢筋受拉承载力设计值相等进行；当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽度或挠度验算；钢筋代换后，满足砼设计规范中规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数要求；对重要受力构件，不用I级光面钢筋代换变形钢筋；

7)钢筋焊接，钢筋焊接前根据施工条件进行试焊；冷拉钢筋的闪光对焊或电弧焊，要冷拉前进行，冷拔低碳钢丝的接头，不得焊接。

进一步，所述(2)中二次衬砌的方法，包括：

1)隧道初支断面净空测量，在隧道二衬施工之前，对隧道初支断面净空进行测量，对隧道净空进行检查；提前对侵限部分进行处理，处理完成后进行复测；

2)基面处理，初支基面集中漏水部位进行注浆堵水，渗水部位施作防水砂浆刚性防水层或堵漏灵，做到无滴水、漏水、淌水、线流或泥砂流出自拱顶向两侧将基面外露的钢筋头、铁丝、锚管、排管、锚杆尖锐物切除锤平，并用砂浆抹平顺；对基面凹凸不平处修凿及用砂浆抹平顺，拱部不平整度矢弦比不大于1/8，其它部位矢弦比不大于1/6；将基面阴、阳角处和棱角部位须用砂浆抹成圆弧，圆弧半径为500mm；

3)二衬拱墙施工方案，拱墙测量放样首先，检查边墙基础施作结构尺寸，检查是否满足拱墙衬砌净空和模板台车就位尺寸；如边墙基础结构侵入模板台车就位净空，进行修凿处理；使用水准仪找平，并在隧道两边边墙基础上用红色油漆标出模板台车就位标高，使用全站仪在防水板标出隧道中心线及模板台车就位的法线；中心线放在拱墙衬砌的两个端头，放线长度以12m为准，预留10cm的模板搭接长度，中心线和就位高程点精确放在两个里程断面；

拱墙施工方案，隧道在开挖、支护后，围岩变形达到收敛，即不变形、不沉降后即可进行衬砌施工；防水层铺设前要对开挖断面净空进行检查，欠挖部分进行处理；复合式衬砌要求隧道混凝土二次衬砌应在围岩收敛变形稳定后作为最佳衬砌时机；

正洞衬砌段落边拱模采用定制12.1米衬砌钢模板液压衬砌台车，通过调整液压元件，使模板正确对位；混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1小时；垂直自由下落高度控制不超过2m，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器；

采取堵头板分层设排水孔排出泌浆水的措施，混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，粘在模板上形成混凝土表面的气泡；在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔，浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔；

预留洞室结构物衬砌采用简易衬砌台架、组合钢模立模，泵送混凝土入仓；施工时，与正洞衬砌连接段预留出1m长，与正洞衬砌同时灌筑；混凝土灌注结束12小时后从挡头板浇水养护；

边墙基础、拱墙施工缝基面处理，在防水层铺设、防排水结构安装完毕，对边墙基础顶面清除焊渣、杂物，然后用水进行冲洗，待水干后，涂界面剂；拱墙施工缝必须凿毛处理，同时用水清洗，理顺止水带；

台车就位，立模：根据放线位置，移动台车就位；台车就位后，按要求检查台车位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性，放置接头止水带及界面剂和拱部注浆管，并安设好挡头模板再进行合格检验，灌筑边拱混凝土；

砼浇筑，混凝土浇筑：灌筑混凝土时，由下向上对称分仓灌筑，两侧同时或交替进行；混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固；

4)混凝土结构自防水，二次衬砌采用C35抗渗混凝土，抗渗等级不低于P8；隧道衬砌表面须不渗、不漏、不裂和砼表面无湿渍的质量标准；

5)带模注浆，混凝土浇筑压力超过6MPa，注浆浆液的压力不超过1.0MPa。

进一步，所述台车台车就位前，首先检查模板台车各个部件，检查是否牢固，模板强度、刚度是否满足施工需要；台车就位前，对模板台车模板进行打磨处理，并涂刷脱模剂，脱模剂的涂刷均匀；台车就位前，台车底部钢轨在承受自身静荷载和砼浇注过程动荷载中；钢轨间距误差不能超过5mm，满足台车行走，同时要用钢楔卡住台车轮；对有钢筋的拱墙砼，钢筋上使用与保护层等厚的高标号砂浆垫块；台车就位以测量组放样点位为标准，模板与混凝土接触面清理干净并涂刷隔离剂；预埋件有背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水带，纵向排水管；止水带采用U形钢筋盘条固定在挡头模板上，一半镶入模板，另一半需在挡头模板；并用钢筋进行固定、加固；在模板拱顶安设排气孔兼注浆孔；注浆孔设置间距5～10m；挡头模板和止水带之间采用定型木板加工，止水带与支护面之间采用不等宽度模板组合而成，根据超挖实际情况组合。

进一步，所述混凝土结构自防水包括：

1)衬砌净空控制，在拱墙衬砌前，对模板架立位置进行测量放样；模板架立位置比设计位置净空大5cm，对模板结构尺寸和衬砌净空进行检查，对模板进行调整，加固；

2)砼质量控制，采用自动计量搅拌站拌和，采用重量法计量，砼搅拌时间不能少于3分钟；砼浇筑全部采用泵送砼入模；脱模时间经试验确保砼强度达到8MPa以上后才能脱模，脱模后及时进行养护，养护时间不少于7d；

3)拱顶混凝土密实度和空洞解决措施：

采用接长软管的方法解决砼落差过高；

当发现有水自排气管中流出时，停止浇筑混凝土，疏通排气管和撤出泵送软管；

拆模和养护，砼拆模拱墙模板在砼强度达到8Mpa后方可拆模，拆模后进行洒水养护作业，养护期龄为14天；

控制混凝土从拌合出料到入模的时间，当气温20℃～30℃时，不超过1h，10℃～19℃时不超过1.5h；每循环脱模后及时对模板台车进行养护：清刷模板，对变形和麻面处进行整修和打磨，涂脱模剂；当边、拱混凝土强度达到5MPa时，方可拆模；拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于7天；衬砌外观要目测平顺光滑，无蜂窝麻面；断面尺寸及中线、高程用全站仪、水平仪量测；密实度检查采用混凝土回弹仪，其强度检查采用同期制作混凝土试件，做抗压强度试验。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明在对典型喀斯特地貌溶腔进行处理的过程中，根据隧底土壤类型进行针对性的注浆加固，隧底粉质黏土段采用Φ76钢花管钢管群桩注浆加固处理，隧底岩溶填充物固结，使得隧底安全性更高；在洞身衬砌过程中采用二次衬砌的方式，牢固性更高；同时，还对隧道进行防排水处理，可有效防止隧道积水。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于喀斯特地貌溶腔处理方法流程图。

图2是本发明实施例提供的冲击钻机钻孔桩施工工艺流程图。

图3是本发明实施例提供的托梁施工工艺流程图。

图4是本发明实施例提供的基面处理示意图。

图5是本发明实施例提供的拱墙衬砌施工工艺流程图。

图6是本发明实施例提供的带模注浆工艺流程图。

图7是本发明实施例提供的防水层施工工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明实施例提供的溶腔段采用桩基托梁跨越，桩基间距6m+8m，桩基直径1.5m，桩基共20根，其中54m桩基4根，桩基上施工托梁，托梁厚度1.5m，二衬坐落在托梁上，二衬采用C35砼，厚度60～80cm。

如图1所示，本发明实施例提供的用于喀斯特地貌溶腔处理方法包括以下步骤：

S101，隧底注浆加固：隧底粉质黏土段采用Φ76钢花管钢管群桩注浆加固处理；隧底岩溶填充物固结，钢花管间距1m×1m，梅花形布置，长度至隧底以下10m。

S102，洞身初期支护加固：在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查；对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑。

S103，桩基施工：施工准备；护筒的埋设和跟进；钻机的安装；泥浆制备；冲击钻成孔施工；终孔检测；清孔；钢筋笼制作安装；水下砼灌注；量检验与试验。

S104，托梁施工：基坑开挖；基础处理；钢筋、模板施工；砼浇筑。

S105，洞身衬砌：衬砌钢筋施工；二次衬砌；防排水施工、衬砌钢筋施工、砼施工。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

一、总体方案

该段溶腔段采用桩基托梁跨越，桩基间距6m+8m，桩基直径1.5m，桩基共20根，其中54m桩基4根，桩基上施工托梁，托梁厚度1.5m，二衬坐落在托梁上，二衬采用C35砼，厚度60～80cm。

主要施工组织顺序为：隧底注浆加固→洞身初期支护加固→桩基施工→托梁及底板施工→防水层施作→(预埋件安装)边墙二次衬砌→水沟电缆槽施作。

二、主要施工工艺及方法

(一)隧底加固注浆

ZDK265+500～+568段隧底为粉质黏土加孤石，最深54m，岩溶填充物深度52m，为了防止桩基施工过程中振动造成已施工初支开裂、沉降，采用隧底粉质黏土段采用Φ76钢花管钢管群桩注浆加固处理，使桩基四周稳定，隧底岩溶填充物固结，钢花管间距1m×1m，梅花形布置，长度至隧底以下10m。必须在桩基施工前开始进行隧底加固施工，待达到设计要求后才能进行桩基施工。

(二)洞身初期支护加固

在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查，对已经变形、开裂的初支及时进行加固处理，初支开裂处进行注浆处理，变形进行工字钢支撑加固或者拆换处理。

冲击钻施工时产生振动，为防止振动对已施工初期支护造成扰动，对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑。纵向采用2根通长I20工字钢，横向采用I20工字钢间距3.0m。

桩基施工前开始对初支进行加固处理，当临时支撑工字钢与冲击钻机位置干扰时，适当调整工字钢间距，确保冲击钻正常施工。

(三)桩基施工

本溶洞采用桩基托梁结构跨越通过，刚性板板厚1.5m，板内配筋，对应于桩顶设暗梁，桩基共设20根，桩长5～54m，54m桩长共4根，现场施工时确保桩底嵌岩深度不小于2m，桩径1.5m。桩基采用冲击钻施工，左右侧桩基间距1.96m，施工时先施工右侧桩基，待右侧桩基浇筑完成后，再开始施工左侧桩基。

桩基施工顺序为Z2-1～10→Z1-1～10。

钻孔桩采用冲击钻成孔，全护筒跟进，一次摊销，导管法灌注水下混凝土的方案进行施工。

1.施工准备

根据地勘资料、制定施工方案，平整场地、清除杂物，测量定位放样；钢护筒埋设、钻机就位、泥浆制备等。护筒采用16mm钢板加工，每节长2m，内径比冲击钻头直径大20cm。

溶腔填充物主要为粉质黏土和孤石，需要采用十字头的冲击钻进行施工，因隧道空间受限需选择体积小、短行程的冲击钻机。

施工现场备足钻孔用水、粘土、碎石、片石等材料，确保意外情况发生时材料齐备，满足处理需要。

2.护筒的埋设和跟进

(1)钢钢护筒的埋设：

钢护筒采用δ＝16mm厚的钢板卷制而成，埋入不透水土层中，护筒顶要高出地面50cm，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于2cm，倾斜度不大于1％。护筒四周填粘土分层夯实，确保牢固、紧密、不渗漏。

(2)钢护筒的跟进措施：

当钻机正常钻进至溶洞上方约1m处，采用挖机辅助20T振动锤先将钢护筒分节打入土层中至岩面，在进行冲击成孔，在下沉钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，尽可能避免因偏心造成护筒产生偏斜，同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，力求钢护筒垂直入土。

钢护筒每节2.0m，各节护筒之间的连接全部采用双面坡口焊进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽，δ＝10mm的加强钢带，以保证其尺寸准确，使护筒整体顺直度达到要求。

施工时要保证人员、机械设备、材料同时到位，钢护筒焊接时，两名焊工进行焊接，保证施工进度。

(3)钢护筒施工工艺流程

场地平整→打击设备就位→钢护筒吊装就位→第一节钢护筒施工→第二节钢护筒施工→一、二节钢护筒焊接→N-1、N节同样的施工方法直到满足设计深度。

3.钻机的安装

因隧道内空间受限，需对钻机进行改装，高度不超过4.5m，钻孔桩钻机就位后，在钻架下部支点处垫设双拼20×20cm的I20工字钢，以扩散对地面应力。钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心，并将钻架可靠固定。确保在钻进过程中不发生倾斜和位移。

4.泥浆制备

泥浆池在桩间设置，采用5mm厚钢板焊，长、宽、高分别为6m、5m、2m，多余泥浆采用罐车及时抽排，严禁泥浆直接排放至溶腔内。

泥浆选用优质粘土或膨润土造浆，经试验室配比确定。本段泥浆指标采用：比重为1.1～1.30，粘度16～22s，PH值大于6.5，含砂率不大于4％，胶体率不小于95％。隧底为岩溶充填物，可适当调整泥浆比重。

5.冲击钻成孔施工

冲击钻进开孔时主要为造浆护壁，开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用大比重泥浆、低冲程密击，钻进0.5～1.0m后，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m后，方可加大冲程正常钻进。

钻孔过程中根据桩位处详细地质情况采用不同方式钻进。因隧底地质为岩溶填充物，主要为粉质黏土和孤石。

粉质黏土层、孤石采用小冲程，输入较低稠度泥浆冲击成孔，钻进要注意防止卡钻、掉钻及埋钻；进入基岩后采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，特别注意当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，方可采用较大冲程正常钻进，如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔。如钻孔过程中如发生掉钻、卡钻，埋钻等现象发生，及时查找原因并确定处治措施。

发生掉钻、卡钻的原因有如下方面：

钻机长时间的冲击会使钢丝绳与钻头连接处磨损，加上钢丝绳一直处于抗拉状态，造成钢丝绳疲劳断裂，发生钻头掉入孔内事故。当孔底出现溶洞，钻头击穿溶洞顶岩石，掉进溶洞或坍孔、落石卡住钻头，出现卡钻现象。

掉钻、卡钻的处治措施：

当掉钻事故发生后，及时用打捞钩、绳套等工具进行打捞。当发生卡钻这种情况时，可松绳落钻然后再提钻，使钻头旋转一个角度，有可能顺钻头上的凹槽提起钻头，提升过程应注意钢丝绳不要被拉断。若不能提起来，可先探准障碍物位置，用小钻头冲击障碍物，消除障碍后再起吊钻头。

每钻进0.5～1.0m后，开动反循环泥浆泵，将孔底钻渣抽出来，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔底保持10～20cm距离。

冲击钻机钻孔桩施工工艺流程见图2。

6.终孔检测

终孔检查项目：孔径、孔形、垂直度检查，用笼式检孔器；孔深和孔底沉渣厚度检查，用测绳配测锤；桩位检查，用全站仪测放桩位中心。

7.清孔

钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，尽快进行清孔。孔径、孔深不小于设计值；孔位中心偏差不大于50mm；倾斜度不大于1％；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度应满足设计要求，设计无要求时：

柱桩沉渣厚度不大于5cm。清孔过程中及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，以保持孔内水位不变，避免坍孔。还可以采用换浆法清孔，采用优质泥浆正、反循环换浆，直到达到规范规定的清孔质量标准。清孔根据不同情况可选用以下方法：

a.冲击钻机钻孔，采用泥浆泵循环清孔。

b.二次清孔采用换浆法，在安装钢筋笼和下导管之后进行。

清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，比重不大于1.1，含沙率小于2％，粘度17～20s。

不论采用何种方法清孔，在抽渣或吸泥时都要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位不变，避免坍孔。

8.钢筋笼制作安装

(1)钢筋笼制作

钢筋笼根据图纸在钢筋场地加工半成品，主筋及箍筋孔口安装，钢筋笼主筋采用套筒连接，接头采用扭矩扳手进行检查连接质量，加劲箍筋设置在主筋内侧，沿桩基长度每2米设置一道，内设三角框架加强筋，箍筋与主筋采用点焊，加密段交叉点较多，可交错点焊或绑扎，钢筋笼每节4.5m，在孔口搭设工字钢支架，钢筋笼在孔口绑扎，验收合格后入孔。

(2)钢筋笼安装

因受隧道空间限制，每一节钢筋笼长度4.5m，每一节段钢筋笼制作完成后，经自检合格后报现场技术员和监理工程师，检查合格后方可入孔，钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍，保证钢筋与混凝土紧密黏结。

(3)钢筋笼下方

采用手拉葫芦提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，插入扁担梁，重复上述工序。

钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与锁扣固定牢固，防止浇注混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。

(4)声测管的连接及检查

按设计要求安装声测管：声测管外径57mm，壁厚3.5mm，长度为桩长L+1m。除在底节钢筋笼加工时焊接在钢筋笼上外，其余各节均绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管，固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行，声测管内灌水检查是否漏水，底口与钢筋笼平齐，管顶口堵死，顶节外露高度满足检测要求。每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，则可用套管插入或焊接上下节检测管，然后进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即下放。钢筋笼下放到位后，顶口用铁板封闭以防泥浆等杂物掉进孔内。

9.水下砼灌注

水下砼灌注采用垂直导管灌注法，砼在拌和站集中拌制、搅拌运输车运至现场，输送泵泵送入管，导管内径为250毫米。

导管应先编好顺序，每次使用时都应对法兰盘、橡胶垫圈、连接螺栓、阀门做好认真检查，导管上口的浮球(比导管内径小2cm)应能顺利沉入孔底。拌和站的上料斗上应放置5-6厘米的控制筛，以防极少量超粒径颗粒进入导管发生堵管现象。导管下口距孔底间距以0.4米为宜。

浇筑前应从孔底吊出一桶泥浆检测含沙率及泥浆比重，含砂率小于4％，泥浆比重1.03-1.10g/cm，并且测量孔底沉淀厚度。对不满足设计和规范要求的要进行二次清孔，直到满足要求为止。

首批砼量必须保证导管埋深不小于1米和填充导管底部的需要。导管距桩底高度不超过30cm，桩径1.5m，首次浇筑砼埋深满足1.0m以上，计算得出首次砼不少于2.3m3；首批砼下落后，砼应连续灌注。砼拌合物运至灌注地点时，应检查其均匀性和塌落度(180-220毫米)，不符合要求时不得使用。在灌注过程中，导管的埋深应控制在2-6米之间，当导管内砼不满时，应徐徐的灌注，禁止在导管内形成高压气囊。在灌注过程中，采用测探法和已灌注砼方量双向控制井孔内砼面的位置，及时地调整导管的埋深，导管拆除要迅速。为防止钢筋笼上浮，当灌注的砼面距钢筋骨架底部1米左右时，应降低砼的灌注速度。当砼面上升到骨架底口4米以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上，即可恢复正常灌注速度。

灌注的桩顶标高应比设计高出0.5-1.0米，以保证砼的强度；多余部分在接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。

在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。灌注时间应在首批砼初凝之前灌注完毕。

10.量检验与试验

终孔检查、清孔后检查均应符合规范要求。

成孔检查：孔径、孔型和倾斜度采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100毫米(不得大于钻头直径)；长度为4m的钢筋检孔器吊入钻孔内检测。孔深和沉淀厚度采用重锤法检测，成孔质量必须小于允许偏差。

每根桩应制做2～4组试件，检查桩身强度。

每根桩进行无破损检测。

桩基顶面设置一层1.5m厚刚性板，刚性板材料为C35钢筋混凝土，在桩基检测合格后施工。

(四)托梁施工

桩基检测合格后，对桩头进行凿除，凿除后对隧底采用10cm厚C10混凝土垫层，托梁纵向分段多次浇筑。

1.施工工艺流程图(见图3)

2.施工工艺要点

(1)基坑开挖

托梁施工在桩基施工完毕并经检测合格后，进行托梁施工。按设计图纸准确放样后，即可进行基坑开挖。当托梁位置处于干处时，直接采用明挖基坑。基坑开挖一般采用机械开挖，并辅以人工清底找平，基坑的开挖尺寸要求根据托梁的尺寸，支模及施工操作的要求等因素进行确定。基坑的开挖采用垂直开挖，拱脚采用工字钢垂直支护加固坑壁措施。防止溶腔积水流入基坑的措施，设置集水坑抽排。开挖完毕后对桩头进行凿毛处理，凿除表面浮浆，直至露出符合设计要求的混凝土。

(2)基础处理

托梁底层有地下水，且土质为松软土时，需排出地下水，并挖除松软土，换填30-50cm厚片石回填，使其符合基底的设计标高并整平。

(3)钢筋、模板施工

钢筋应按设计图纸及规范要求下料、成型和绑扎。二衬的预埋钢筋位置要准确、牢固，钢筋的搭接长度要满足规范要求。模板采用组合钢模，纵、横椤采用型钢，以保证使模板有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠的承受施工过程中可能产生的各项荷载，保证结构各部形状、尺寸的准确。模板内设拉筋，周边用钢管或方木支顶牢固。模板要求平整，接缝严密。

(4)砼浇筑

砼采用拌合站集中搅拌，砼罐车运输，溜槽灌注。托梁砼应分段分层连续灌注，一次成型。由于托梁高度较高，为防止爆模，托梁混凝土应分层分次浇筑，托梁高度1.5米，分层厚度为0.5米左右，分层间隔灌注时间不得超过砼初凝时间，砼振捣采用插入式振捣器，振捣深度应超过上一层的接触面5～10cm，保证下层在初凝前进行一次振捣，使其具有良好的密实度。托梁砼灌注完毕后，开始抹面收浆，待砼初凝后，用土工布覆盖洒水养生。模板拆除后暴露在空气中的混凝土面需安排专人进行洒水养护并建立养护台账，确保混凝土表面湿润，防止表层混凝土出现伸缩裂纹及混凝土强度提升过慢情况出现，养护时间不得少于7天。

(五)洞身衬砌

洞身衬砌由原设计的30cm厚C30混凝土，变更后增加至60cm厚C35混凝土。

1.衬砌钢筋施工

隧道衬砌主筋N1、N2采用HRB400Φ22钢筋，纵向钢筋N3采用HPB300Φ10钢筋，主筋N1、N2纵向间距15cm，纵向钢筋N3环向间距30cm，内外层钢筋网联系筋N4，间距30cm呈梅花型布置。N1,N2钢筋为主要受力钢筋，环向不得断开，连接采用双面焊接，焊缝长度不得小于5d。

(1)钢筋加工与绑扎

钢筋按要求在洞外加统一加工，运输到现场，在挂布台车上人工安装。根据测量控制点先扎外层环向定位钢筋，用纵向筋将定位钢筋连接后，以纵向筋作为其他环向筋安扎依据，扎完外层后再用相同方法安装内层钢筋，并及时将内外层钢筋用蹬筋连接，电弧焊点焊，以加强整体刚度。钢筋安设完成后，按中线标高进行轮廓尺寸检查，合格后于内层钢筋挂设5cm厚砂浆垫块，以确保砼灌筑后钢筋保护层厚度。钢筋绑扎时，严禁损伤防水板，钢筋焊接时，用防火板对防水板进行遮拦，以防烧伤防水板。

(2)复检钢筋

台车就位前按照用仪器测放的隧道中线及标高对已安扎好的钢筋再次进行结构尺寸检查，看钢筋位置是否正确，保护层能否满足要求，环向主筋内外面是否已安设混凝土保护层浆垫块，符合要求后才能行走台车就位。

(3)钢筋加工

1、受拉带肋钢筋的末端，当设计要求采用直角形弯钩时，直钩的弯曲直径d不得小于钢筋直径的5倍，钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段。

2、弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其弯曲半径不得小于钢筋直径的10倍(光圆钢筋)或12倍(带肋钢筋)。

(4)钢筋接头设置

在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。当设计未提出要求时，必须符合下列规定：

1、焊(连)接接头在受弯构件的受拉区不得大于50％，轴心受拉构件不得大于25％。

2、在构件的受拉区，绑扎接头不得大于25％，在构件的受压区不得大于50％。

3、钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍。

4、在同一根钢筋上应少设接头。“同一截面”内，同一根钢筋上不得超过一个接头。

注：两焊(连)接接头在钢筋直径35倍范围且不小于500mm以内、两绑扎接头在1.3倍搭接长度范围且不小于500mm以内均视为“同一截面”。

(5)外观质量

钢筋外观应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。钢筋保护层垫块的位置和数量必须符合设计要求，当设计无要求时，不得少于4个/m²。

(6)钢筋规格

钢筋的级别、种种类和直径应按设计要求采用，当需要代换时，应征得设计单位的同意，并应符合下列规定：

1、不同各类钢筋的代换，应按钢筋受拉承载力设计值相等进行。

2、当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽度或挠度验算。

3、钢筋代换后，应满足砼设计规范中规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数等要求。

4、对重要受力构件，不宜用I级光面钢筋代换变形(带肋)钢筋。

(7)钢筋焊接

钢筋焊接前必须根据施工条件进行试焊，经检测合格后方可施焊。焊工必须有焊工考试合格证，并在规定的时间内焊接操作。冷拉钢筋的闪光对焊或电弧焊，应要冷拉前进行，冷拔低碳钢丝的接头，不得焊接。

2.二次衬砌

二衬施工前，利用多功能作业平台人工铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车整体灌注施工。混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式捣固棒配合附着式平板振捣器捣固。

(1)隧道初支断面净空测量

在隧道二衬施工之前，先由测量组对隧道初支断面净空进行测量，对隧道净空进行检查，完成后将测量成果上报。提前对侵限部分进行处理，处理完成后进行复测，并经监理检查合格后方进行下一道工序。

(2)基面处理

1)初支基面集中漏水部位进行注浆堵水，渗水部位施作防水砂浆刚性防水层或堵漏灵，做到无滴水、漏水、淌水、线流或泥砂流出，保证基面干燥、清洁。

2)自拱顶向两侧将基面外露的钢筋头、铁丝、锚管、排管、锚杆等尖锐物切除锤平，并用砂浆抹平顺，不得出现尖锐物。

3)对基面凹凸不平处修凿及用砂浆抹平顺，拱部不平整度矢弦比不大于1/8，其它部位矢弦比不大于1/6。将基面阴、阳角处和棱角部位须用砂浆抹成圆弧，圆弧半径为500mm。基面处理见图4。

4)基面处理完，并经检查验收合格后，方可进行下一道工序施工。

(3)二衬拱墙施工方案

1)拱墙测量放样

首先，检查边墙基础施作结构尺寸，检查是否满足拱墙衬砌净空和模板台车就位尺寸。如边墙基础结构侵入模板台车就位净空，应进行修凿处理。净空满足要求后，使用水准仪找平，并在隧道两边边墙基础上用红色油漆标出模板台车就位标高，使用全站仪在防水板标出隧道中心线及模板台车就位的法线。中心线必须放在拱墙衬砌的两个端头，放线长度以12m(12.1m长台车)为准，预留10cm的模板搭接长度，中心线和就位高程点精确放在两个里程断面，且便于施工过程中点位的可使用性。

2)拱墙施工方案

隧道在开挖、支护后，围岩变形达到收敛，即不变形、不沉降后即可进行衬砌施工。防水层铺设前要对开挖断面净空进行检查，欠挖部分进行处理，保证不侵入设计要求净空。

复合式衬砌要求隧道混凝土二次衬砌应在围岩收敛变形稳定后作为最佳衬砌时机，但软弱围岩及断层破碎带处，由于其围岩自稳能力差，初期支护难以使其达到完全稳定，故根据支护情况及量测信息，为确保洞体稳定及施工安全，经监理工程师同意后及时进行二次衬砌，必要时紧跟开挖面。

正洞衬砌段落边拱模采用定制12.1米衬砌钢模板液压衬砌台车，通过调整液压元件，使模板正确对位。混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1小时，确保上下层混凝土在初凝前结合好，不形成施工冷缝，垂直自由下落高度控制不超过2m，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器，安排专人负责，保证混凝土衬砌内实外光。

减少二次衬砌混凝土表面的气泡，采取堵头板分层设排水孔排出泌浆水的措施，混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，容易粘在模板上形成混凝土表面的气泡。在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔(

的螺钉孔即可)，浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔。

衬砌台车由现场提供断面尺寸及功能要求，委托专业的厂家加工，现场组装。衬砌台车具备足够的强度和刚度，满足断面加宽及下锚段衬砌要求，并且立模方便。

预留洞室等结构物衬砌采用简易衬砌台架、组合钢模立模，泵送混凝土入仓。施工时，与正洞衬砌连接段预留出1m长，与正洞衬砌同时灌筑。

混凝土灌注结束12小时后从挡头板浇水养护。拱墙衬砌施工工艺框图见图5。

3)边墙基础、拱墙施工缝基面处理

在防水层铺设、防排水结构安装完毕，经自检、监理检查、充气试验检查合格后，对边墙基础顶面清除焊渣、杂物等，然后用水进行冲洗，待水干后，涂界面剂。拱墙施工缝必须凿毛处理，同时用水清洗，理顺止水带。

4)台车就位

立模(台车就位)：根据放线位置，移动台车就位。台车就位后，按要求检查台车位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性，放置接头止水带及界面剂和拱部注浆管，并安设好挡头模板再进行合格检验和经监理工程师签证，方可灌筑边拱混凝土。

①台车就位前，首先检查模板台车各个部件，检查是否牢固，模板强度、刚度是否满足施工需要，同时对模板台车拼装后结构净空尺寸进行检查、验收合格后，才可以投入使用。

②台车就位前，对模板台车模板进行打磨处理，并涂刷脱模剂，保证模板台车的表面平整度、光洁度，脱模剂的涂刷一定要均匀。

③台车就位前，台车底部钢轨安装必须符合如下要求：首先必须保证钢轨安装后的刚度要求，即钢轨在承受自身静荷载和砼浇注过程动荷载中，不能出现下沉。钢轨间距误差不能超过5mm，满足台车行走，同时要用钢楔卡住台车轮，保证台车在浇注中不位移。

④对有钢筋的拱墙砼，钢筋上必须使用与设计保护层等厚的高标号砂浆垫块，以确保钢筋保护层符合设计要求，二衬钢筋的安装不能侵入净空。

⑤台车就位以测量组放样点位为标准，台车安装必须稳固、牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与混凝土接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。

⑥预埋件主要有背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水带，纵向排水管。止水带采用U形钢筋盘条固定在挡头模板上，一半镶入模板，另一半需在挡头模板。并用钢筋进行固定、加固。在模板拱顶(最高点)安设排气孔兼注浆孔。注浆孔设置间距5～10m。挡头模板和止水带之间采用定型木板加工，止水带与支护面之间采用不等宽度模板组合而成，根据超挖实际情况组合。

5)砼浇筑

混凝土浇筑：灌筑混凝土时，应由下向上对称分仓灌筑，两侧同时或交替进行。混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固，安排专人负责，保证混凝土内部密实，外部光滑。并注意保护好预埋于混凝土内部的注浆管，防止其歪斜和倾倒，以确保二次衬砌后回填注浆能顺利进行。要配足备用捣固机具，防止因捣固机具发生故障，造成漏捣或捣固不实。混凝土灌筑必须连续进行，因故不能连续灌筑，间歇时间超过混凝土初凝时间时，按规定进行接茬处理。

(4)混凝土结构自防水

二次衬砌采用C35抗渗混凝土，抗渗等级不低于P8。

隧道衬砌表面须不渗、不漏、不裂和砼表面无湿渍的质量标准，施工过程采取以下主要技术措施进行控制。

①衬砌净空控制

在拱墙衬砌前，对模板架立位置进行测量放样。模板架立位置比设计位置净空大5cm，对模板结构尺寸和衬砌净空进行检查，对模板进行调整，加固。

②砼质量控制

精心试验钢材、水泥、粗细骨料、水、外加剂等原材料，经试验后精心选用符合设计强度标准的原材料进行配合比设计并不断优化。对隧道内渗水进行水质化验，弄清它是否对砼有侵蚀性，以便在配合比设计时采取相应的措施，如原材料的选用等。施工中严格按配合比准确计量，严格按配合比拌制砼，必须采用自动计量搅拌站拌和，采用重量法计量，砼搅拌时间不能少于3分钟；砼拌和完成后必须在规定的时间内用完，否则将重新进行试验检验或报废。砼浇筑全部采用泵送砼入模。脱模时间必须经试验确保砼强度达到8MPa以上后才能脱模，脱模后及时进行养护，养护时间不少于7d。

③拱顶混凝土密实度和空洞解决措施

A.分层分窗浇注

泵送混凝土入仓自下而上，从已灌筑段接头处向未灌筑方向。充分利用台车上、中、下三层窗口，分层对称浇注混凝土，在出料管前端加接3～5m同径软管，使管口向下，避免水平对砼面直泵。砼浇筑时的自由倾落高度不能超过2米，当超过时，采用接长软管的方法解决砼落差过高的问题。

B.采用封顶工艺

当混凝土浇筑面已接近顶部(以高于模板台车顶部为界限)，进入封顶阶段，为了保证空气能够顺利排除，在预留注浆孔安装排气管(采用

镀锌管)，排气管一端尽可能靠防水板顶部。将排气管另一端固定在模板台车内，且固定牢固。随着浇筑继续进行，当发现有水(实为混凝土表层的离析水、稀浆)自排气管中流出时，即说明仓内已完全充满了混凝土，停止浇筑混凝土，疏通排气管和撤出泵送软管。

封顶混凝土时尽量从内向端模方向灌注，以排除空气。后期(砼强度达到设计70％以上)可利用排气管对拱顶因砼收缩产生的空隙进行填实，回填灌浆压力控制在0.1～0.5MPa。

C.浇筑过程中派专人负责振捣，保证砼的密实，封顶前准确安装拱顶排气管，确保封顶时不出现空洞，并在后期利用此管进行压浆，使衬砌背后充填密实。

④拆模和养护

砼拆模拱墙模板在砼强度达到8Mpa后方可拆模，拆模后进行洒水养护作业，养护期龄为14天。

⑤其它技术措施

A.严格控制混凝土从拌合出料到入模的时间，当气温20℃～30℃时，不超过1h，10℃～19℃时不超过1.5h。冬、雨季施工时，混凝土拌合运输和浇筑严格按保障措施和规范要求执行。

B.拆模养护：每循环脱模后及时对模板台车进行养护：清刷模板，对变形和麻面处进行整修和打磨，涂脱模剂。当边、拱混凝土强度达到5MPa时，方可拆模，拆模时间不可过早。拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于7天。

C.衬砌厚度、密实度及外观检测方法

衬砌外观要目测平顺光滑，无蜂窝麻面。断面尺寸及中线、高程用全站仪、水平仪量测，内轮廓必须符合设计要求。衬砌厚度检查采用雷达检测。密实度检查采用混凝土回弹仪，其强度检查采用同期制作混凝土试件，做抗压强度试验。

(5)带模注浆

带模注浆工艺见图6。

1)二衬带模注浆的优点

1.二衬模板顶部预留注浆管及注浆排气孔，同时兼做检查拱顶混凝土是否饱满的观察孔。

2.采用RPC注浆管、与二衬砼同强度的水泥浆、制浆注浆一体机等灌注设备，设备简单，走行及操作方便。

3.操作简便，注浆在二衬混凝土浇筑完成约2-3小时后开始，一板二衬需要2h左右，不占用正常二衬施工时间。

4.带模注浆可在混凝土初凝时开始注浆，且注浆压力远高于脱模后的注浆压力，提高衬砌混凝土与注浆处理浆液的整体性，修复各种混凝土缺陷。

5.带模注浆时，由于受到台车模板的保护，二衬混凝土不会破坏。一般混凝土浇筑压力超过6MPa，注浆浆液的压力一般不超过1.0MPa。

2)技术要求

1.二次衬台车模板上设置垂直注浆孔、排气孔，浇筑混凝土前在台车底模注浆孔上安装SM-RPC注浆管，注浆时机为拱顶混凝土浇筑完成2-3h后，脱模前开始注浆，至排气孔和端头模流出浓浆即结束注浆。孔位详见附件《衬砌台车模板图》

2.带模注浆采用二衬砼同强度性水泥浆，有特殊要求的地段可采用强度比二衬高一等级的水泥浆。

3.注浆过程中，如果注浆压力超过1.0MPa未出浓浆，即更换注浆孔注浆，直至注浆满足要求。要求每板衬砌均需进行防水层内侧空隙回填注浆，注浆过程中严格控制注浆压力。

4.注浆效果检查可以通过无损检测方法，对于不满足要求的地段必须进行补孔注浆。

5.安装注浆管时禁止将防水板顶破。

3.砼施工技术措施

(1)混凝土的拌制

1、混凝土所用的原材料(水泥、粗骨料、细骨料、水、外加剂等)必须经检测合格后方可使用。严禁使用未经检测或检测不合格的原材；

2、每次混凝土施工时拌合司机要提前对计量设备进行检查，发现问题及时处理。拌制混凝土的自动计量装置应定期检定，使其保持良好状态。

3、严格按照试验室出具的配合比进行计量，按重量投料。计量精度必须满足验标要求，即粗、细骨料计量偏差控制在2％以内，水泥、外加剂、水计量偏差控制在1％以内。

4、粗细骨料含水率应经常测定，雨天施工时应增加测定次数，根据工地实际情况及时调整配合比。

5、砼搅拌时间不得少于2min，搅拌时间也不宜过长。

(2)混凝土的运输

1、混凝土在运输过程中不应发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。当运至浇筑点发生离析现象时，应在浇筑前进行二次搅拌，但严禁再次加水。

2、用混凝土搅拌运输车运输混凝土时，应符合下列规定：

在运输已拌制好的混凝土时，宜以2～4r/min的转速搅动，严禁高速旋转。卸料前应以常速再次搅拌；在运输中同时拌制混凝土时，从加水后算起，至全部卸出所经过的时间，不宜大于90min；车体内壁应平整光滑，不吸水，不漏水。每天使用完毕后应清洗粘附的混凝土。

(3)混凝土的浇注

2、浇筑混凝土前以及浇筑过程中，应对模板、支架、钢筋骨架、预埋件等加以检查。当发现问题及时处理。检查的主要内容包括下列各项：

模板的高程、位置及截面尺寸；模板、支架、支撑等结构的可靠程度；预埋件的安装位置和高程；钢筋的安装位置；脱模剂涂刷情况。

3、混凝土浇筑时的自由倾落高度不得大于2m，当大于2m时，应采用接软管等方式浇筑。

4、浇筑混凝土应分层进行，其分层厚度(指捣实后的厚度)不宜大于振捣器作用部分长度的1.25倍，控制在30cm左右。

(4)混凝土的振捣

1、用插入式振捣器振捣混凝土时，应符合下列规定：

移动间距不宜大于振捣器作用半径的1.5倍；插入下层混凝土内的深度宜为5～10cm，以保证上下层结合良好；振捣器应尽可能垂直地插入混凝土中。如条件困难，可略带倾斜，但与水平面夹角不宜小于45°；振捣棒捣固时应快插、慢拔，在每一孔位的振捣时间，以混凝土不再显著下沉、水分和气泡不再逸出并开始泛浆为准。一般为10～30s；振捣时不得碰撞模板、钢筋和预埋管件，距模板的垂直距离，不应小于振捣器有效半径的1/2；混凝土必须振捣密实，无漏振及过振现象。

2、在混凝土浇筑振捣过程中，要有专人负责，防止跑模和漏浆现象发生。

3、混凝土浇筑应尽量连续进行。

4、混凝土运输、浇筑及间歇的全部用时不应超过混凝土的初凝时间。底层混凝土初凝后浇筑上一层混凝土时，应按施工缝处理。

当允许间歇时间已超过时，应按浇筑中断处理，同时应留置施工缝。施工缝处应埋入适量的片石、钢筋或型钢，并使其体积露出前层混凝土外一半左右。

5、在混凝土施工缝处续浇筑新混凝土时，应符合下列规定：

前层混凝土的强度不得小于1.2MPa；施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子或松弱混凝土层应凿除，并应用水冲净、湿润，使其表面形成一个新鲜清洁有一定石子外露起伏不平的麻面；新混凝土浇筑前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆(竖向施工缝处可刷一层水灰比为0.3左右的薄水泥浆)，或铺一层厚约30cm的混凝土，其粗骨料宜比新浇筑混凝土减少10％，然后再接续浇筑新层混凝土；施工缝处的新层混凝土应振捣密实。

二衬时在拱顶部位每组衬砌预留不少于两个注浆孔，二衬砼达到100％强度后对初支与二衬间空隙进行回填注浆，保证初支与二衬密贴。

(5)混凝土养护

1、混凝土浇筑完成12h内，进行养护，仰拱采用洒水覆盖，拱墙采用雾炮车喷雾化水养护。操作时，不得使混凝土受到污染和损伤；

2、当工地昼夜气温连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，采取冬期施工措施；当工地昼夜平均气温高于30℃时，应采取夏期施工措施；

3、混凝土养护时间不宜少于14d，洒水次数应以混凝土表面保持湿润状态为度；

4、养护用水与砼拌制用水相同。

(6)拆模

1、混凝土拆模时的强度应符合设计要求。当设计未提出要求时，侧模应在混凝土强度达到8MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除；

2、拆除模板时，不得影响混凝土的养护工作。

4.防排水施工

溶腔段存在裂隙水，隧道拱顶有1处流水通道，溶腔大厅内不时有危石掉落，安全风险极高，不去处理，加强隧道内防排水措施；

隧道结构防排水以环境保护要求为主导，采取防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理的原则。对既有排水廊道，径流通道予以保留和维持，改建扩挖地段应对原排水设施按设计进行改移排放。

一般地段拱墙范围先后分离设置“土工布+防水板”的防水层，防水类型，不易流失的硬质岩地段采用ECB凸点式。明洞地段拱墙范围设置外贴式防水层，回填体表面尚采用黏土封闭。

二次衬砌施工缝间设置新型中埋式橡胶止水带；初期支护与二衬环向设

软式透水管盲沟，边墙墙脚纵向设

软式透水管，与环向盲沟连通。

隧道拱墙及仰拱环向施工缝采用“中埋式橡胶止水带+外贴式橡胶止水带”，施工缝间距10m/环，纵向施工缝设置“中埋式止水带+外侧内置橡胶止水条”的防水措施。变形缝采用“外贴橡胶止水带+中埋钢边橡胶止水带+内缘双组份聚硫密封膏+缝间聚乙烯泡沫板充填”的防水措施。

二衬混凝土抗渗等级P10。

(1)排水盲管

隧道两侧边墙外侧纵向设置

双壁打孔波纹管，对应于水沟水面以上5cm的高度位置；拱墙范围环向设置

双壁打孔波纹管，间距5m；环向盲沟接入纵向盲沟，纵向盲沟通过

边墙水管接入侧沟；边墙横向水管间距，在ECB凸点防水板地段不大于3m。地下水发育地段适当加密环向盲沟，集中出水点应赠设排水管直接接入侧沟。

(2)排水层防水

a、工艺流程

在隧道拱墙初期支护与二次衬砌之间铺设防水板，为确保防水层施工质量，采用无钉孔铺设工艺施工。

防水层施工工艺流程详见图7。

b、施工方法

①铺设准备

在洞外检查、检验土工布材料及防水板质量，防水板宜选用高分子材料，其材料标准应符合《铁路隧道防水材料暂行技术条件》。幅宽不小于3m，厚度不小于1.5mm，凸点型立体防水板的凸高宜为8～10mm。土工布的幅宽规格宜与防水板相同，以便对应错位布置。土工布单位面积质量，作为防水层材料时不小于400g/m²，作为盲沟外裹材料时不小于100g/m²。对检查合格的防水板，用特种铅笔划焊接线。拱顶分中线，并按每循环设计长度截取，对称卷起备用；洞内在铺设基面标出拱顶中线，画出隧道中线第一环及垂直隧道中线的横断面线。

②土工布铺设

对于设计为分离式的防水板，先进行土工布铺设。土工布材料根据设计选用，一般采用射钉固定。固定点间距根据基面平整情况确定，一般拱部位为0.5～0.8m，边墙为0.8～1.0m，呈梅花形排列，并左右上下成行固定。在凹凸较大的基面上，在断面变化处增设固定点，保证其与混凝土表面密贴。土工布接缝搭接宽度不应小于50mm。

③防水板铺设

防水板铺设应超前二次衬砌施工，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖面应保持一定的安全距离。防水板采用环向铺设，从拱部向两侧边墙展铺，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适应并留有余量(一般实铺长度与喷射混凝土面弧长的比值为1.1～1.2)，保证防水板全部面积均能抵到围岩。防水板纵向搭接与环向搭接处应采用丁字接头，除正常施工外，应在覆盖一层同类材料的防水板材，用热熔焊接法焊接。

两幅防水板的搭接宽度不应小于150mm。分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量，并对预留部分边缘部位进行有效的保护。防水板搭接缝与施工缝错开距离不应小于0.5m。附属洞室处铺设防水板时，先按照附属洞室的大小和形状加工防水板，并与边墙防水板焊接成一个整体。

④防水板固定

分离式防水板，可用热风焊枪或热合器，使其防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。

⑤防水板焊接

焊缝应无漏焊、假焊、烤焦、焊穿、外露的固定点等现象。若有应予补焊且用塑料片覆盖焊接。

⑥质量检查

a.目测及尺量检查

检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊，焊缝宽度是否符合设计，焊缝是否均匀连续，表面平整光滑，有无波形断面。

b.充气检查

检查采取随机抽样的原则，环向焊缝每衬砌循环抽试1条，纵向焊缝每衬砌循环抽试2条。检查时可将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气。当压力达到0.25MPa时停止充气，保持15min。压力下降在10％以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直至不漏气为止。

⑦防水板的保护

a.任何材料、工具，在铺设时应尽量远离已铺设好的地段堆放。不得穿带钉子的鞋在防水层上走动。对现场施工员加强防水层保护教育，严禁破坏。

b.在没设保护层处(如拱顶、侧墙)进行其他作业时不得破坏防水层。钢筋焊接作业时，防水板要用阻燃材料进行覆盖，避免焊火花损伤防水板，现场应配备一定数量的灭火器。

c.挡头板的支撑物在接触到塑料防水板处必须加设橡皮垫层。

d.用钢筋混凝土衬砌时，要对钢筋头部进行防护避免损伤防水板。

e.绑扎钢筋和安装模板及衬砌台车就位时，在钢筋保护层垫块外包土工布防止碰撞和刮破塑料板。

f.在灌注二次衬砌混凝土时，振捣棒不得接触防水层，浇筑时应有专人观察，发现损伤应立即修补，同时应再混凝土输送泵出口设置防护板，防止混凝土直接冲击防水板。

g.二次衬砌中埋设的管料与防水板间距不小于5cm，以防止破损防水板。

(3)结构缝防水

a、纵向施工缝

纵向施工缝设置“中埋式止水带+外侧内置橡胶止水条”的防水措施。素混凝土地段纵向施工缝处设接茬钢筋。

止水带除对接外，其它接头部位(T字型、十字型等)接头均采用工厂接头，不得在现场进行接头处理，对接应采用现场热硫化接头。止水带的纵向中心线应接缝对齐，两者距离误差不得大于1cm。止水带与接缝表面应垂直，误差不得大于15°。浇筑和振捣止水带部位的混凝土时，应注意边浇筑和振捣边用手将止水带扶正，避免止水带出现扭曲或倒伏。止水带部位的模板应安装定位准确、牢固，避免跑模、胀模等影响止水带定位的准确性。止水带部位的混凝土必须充分振捣充分，保证止水带与混凝土的咬合密实，这是止水带发挥止水作用的关键，应确实做好。振捣时严禁振捣棒触及止水带。

b、环向施工缝

拱墙环向施工缝采用“外贴式止水带+中埋式橡胶止水带”。外贴式止水带用黏贴法与防水板固定。中埋式止水带施工时采用制成的钢筋卡将止水带固定在堵头板内侧，即通过钢筋卡将止水带一半平靠在堵头板上，另一半与堵头板垂直。钢筋卡通过沿衬砌环线每隔0.5～1.0m在端头模板上钻

的钢筋孔用铁丝固定。待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带平靠在堵头板一半拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。

(4)注意事项

①止水带埋设位置准确，其中间空心圆形与变形缝重合。

②中埋式止水带固定在挡头模板上，不得在止水带上穿孔打洞。

③固定止水带时，防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。

④止水带定位时，使其在界面部位保持平展，不得使橡胶止水带翻滚、扭结。如发现有扭结不展现象，及时调正。

⑤橡胶止水带接头必须粘结良好，不采用不加处理的“搭接”。

⑥止水带粘接前做好接头表面的清刷与打毛。接头处选在衬砌结构力较小的部位，粘接可采用热硫化连接的方法，搭接长度不小于10cm，焊接缝宽不小于5cm。冷接法采用专用粘结剂，冷接法采用专用粘结剂，冷接法搭接长度不得小于20cm。

⑦设置止水带接头时，尽量避开容易形成壁后积水的部位，设置在起拱线上下。

⑧在浇捣靠近止水带附近的混凝土时，严格控制浇捣的冲击力，避免力量过大而刺破橡胶止水带，同时还必须充分振捣，保证混凝土与橡胶止水带间紧密结合，施工中如发现有破裂现象及时修补。

⑨衬砌脱模后，若检查发现施工中有走模现象发生，致使止水带过分偏离中心，则适当造除或填补部分混凝土，对止水带进行纠偏。

(5)混凝土结构防水

本隧的环境条件为T2，二次衬砌采用防水混凝土，抗渗等级P10。拱墙砼掺加防水剂，仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。防水砼结构衬砌厚度不小于60cm。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述用于喀斯特地貌溶腔处理方法包括：

步骤一，隧底注浆加固：隧底粉质黏土段采用钢花管钢管群桩注浆加固处理，隧底岩溶填充物固结，钢花管梅花形布置；

步骤二，洞身初期支护加固：在施工之前，对溶洞段落的初支进行排查；对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，必要时加设斜撑；

步骤三，桩基施工：施工准备；护筒的埋设和跟进；钻机的安装；泥浆制备；冲击钻成孔施工；终孔检测；清孔；钢筋笼制作安装；水下砼灌注；量检验与试验；

步骤四，托梁施工：基坑开挖；基础处理；钢筋、模板施工；砼浇筑；

步骤五，洞身衬砌：衬砌钢筋施工；二次衬砌；防排水施工、衬砌钢筋施工、砼施工。

2.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤二中洞身初期支护加固的方法包括：对已经变形、开裂的初支及时进行加固处理，初支开裂处进行注浆处理，变形进行工字钢支撑加固或者拆换处理；

对溶腔段隧道已施工段落初期支护进行纵横向加固，加设斜撑；纵向采用2根通长I20工字钢，横向采用I20工字钢间距3.0m；

桩基施工前开始对初支进行加固处理，当临时支撑工字钢与冲击钻机位置干扰时，调整工字钢间距。

3.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤三中桩基施工的方法包括：采用桩基托梁结构跨越通过，刚性板板厚1.5m，板内配筋，对应于桩顶设暗梁，桩基共设20根，桩长5～54m，54m桩长共4根，现场施工时确保桩底嵌岩深度不小于2m，桩径1.5m；桩基采用冲击钻施工，左右侧桩基间距1.96m，施工时先施工右侧桩基，待右侧桩基浇筑完成后，再开始施工左侧桩基；钻孔桩采用冲击钻成孔，全护筒跟进，一次摊销，导管法灌注水下混凝土的方案进行施工；

(1)护筒采用16mm钢板加工，每节长2m，内径比冲击钻头直径大20cm；采用十字头的冲击钻进行施工；

(2)护筒的埋设和跟进；

(3)钻机的安装，对钻机进行改装，高度不超过4.5m，钻孔桩钻机就位后，在钻架下部支点处垫设双拼20×20cm的I20工字钢；钻机就位时保持底盘平稳、钻架直立、钻头中心对准桩位中心，并将钻架可靠固定；

(4)泥浆制备，泥浆池在桩间设置，采用5mm厚钢板焊，长、宽、高分别为6m、5m、2m，多余泥浆采用罐车及时抽排；泥浆选用粘土或膨润土造浆，经试验室配比确定；泥浆指标采用：比重为1.1～1.30，粘度16～22s，pH值大于6.5，含砂率不大于4％，胶体率不小于95％；隧底为岩溶充填物，调整泥浆比重；

(5)冲击钻成孔施工，冲击钻进开孔时为造浆护壁，开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石和碎石，顶部抛平，用大比重泥浆、低冲程密击，钻进0.5～1.0m后，再回填粘土，继续用低冲程密击，如此反复二、三次，使孔壁坚实、竖直、圆顺，待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m后，加大冲程正常钻进；粉质黏土层、孤石采用小冲程，输入较低稠度泥浆冲击成孔；进入基岩后采用大冲程冲击成孔，钻进过程中，当基岩面倾斜大或高低不平时，回填片石、碎石，低锤快打，造成一个平台后，采用较大冲程正常钻进，发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔；

当掉钻事故发生后，及时用打捞钩、绳套等工具进行打捞；当发生卡钻这种情况时，松绳落钻然后再提钻，使钻头旋转一个角度；钻进0.5～1.0m后，开动反循环泥浆泵，将孔底钻渣抽，并及时向孔内补入新鲜泥浆，如此循环操作，随着钻进深度不断增加，排渣管在副卷扬机操作下也随之及时下落，始终与孔底保持10～20cm距离；

(6)终孔检测孔径、孔形、垂直度检查，用笼式检孔器；孔深和孔底沉渣厚度检查，用测绳配测锤；桩位检查，用全站仪测放桩位中心；

(7)清孔，钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，进行清孔；孔径、孔深不小于设计值；孔位中心偏差不大于50mm；倾斜度不大于1％；柱桩沉渣厚度不大于5cm，清孔过程中及时向孔内注入清水或新鲜泥浆；还可以采用换浆法清孔：冲击钻机钻孔，采用泥浆泵循环清孔；二次清孔采用换浆法，在安装钢筋笼和下导管之后进行；孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，比重不大于1.1，含沙率小于2％，粘度17～20s；在抽渣或吸泥时都要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位不变；

(8)钢筋笼制作安装；

(9)水下砼灌注采用垂直导管灌注法，砼在拌和站集中拌制、搅拌运输车运至现场，输送泵泵送入管，导管内径为250毫米；导管应先编好顺序，每次使用时都应对法兰盘、橡胶垫圈、连接螺栓、阀门做好认真检查，导管上口的浮球，比导管内径小2cm，应能顺利沉入孔底；拌和站的上料斗上应放置5-6厘米的控制筛；导管下口距孔底间距以0.4米；浇筑前应从孔底吊出一桶泥浆检测含沙率及泥浆比重，含砂率小于4％，泥浆比重1.03-1.10g/cm，并且测量孔底沉淀厚度；导管距桩底高度不超过30cm，桩径1.5m，首次浇筑砼埋深满足1.0m以上，计算得出首次砼不少于2.3m³；首批砼下落后，砼应连续灌注；在灌注过程中，导管的埋深应控制在2-6米之间，在灌注过程中，采用测探法和已灌注砼方量双向控制井孔内砼面的位置；当灌注的砼面距钢筋骨架底部1米时，降低砼的灌注速度；当砼面上升到骨架底口4米以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上，恢复正常灌注速度；灌注的桩顶标高应比设计高出0.5-1.0米；多余部分在接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层；在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确；灌注时间应在首批砼初凝之前灌注完毕；

(10)成孔检查：孔径、孔型和倾斜度采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100毫米，不得大于钻头直径；长度为4m的钢筋检孔器吊入钻孔内检测；孔深和沉淀厚度采用重锤法检测，成孔质量必须小于允许偏差；每根桩应制做2～4组试件，检查桩身强度；每根桩进行无破损检测；桩基顶面设置一层1.5m厚刚性板，刚性板材料为C35钢筋混凝土，在桩基检测合格后施工。

4.如权利要求3所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述护筒的埋设和跟进包括：

(1)钢钢护筒的埋设：钢护筒采用δ＝16mm厚的钢板卷制而成，埋入不透水土层中，护筒顶要高出地面50cm，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于2cm，倾斜度不大于1％；护筒四周填粘土分层夯实；

(2)钢护筒的跟进措施：当钻机正常钻进至溶洞上方约1m处，采用挖机辅助20T振动锤先将钢护筒分节打入土层中至岩面，同时采用水平尺严格控制好各节护筒连接的垂直度，钢护筒垂直入土；钢护筒每节2.0m，各节护筒之间的连接全部采用双面坡口焊进行满焊，两节护筒的接缝除施焊外，还需在接缝处焊接50mm宽，δ＝10mm的加强钢带；

(3)钢护筒施工工艺流程；场地平整、打击设备就位、钢护筒吊装就位、第一节钢护筒施工、第二节钢护筒施工、一、二节钢护筒焊接；

所述钢筋笼制作安装包括：

(1)钢筋笼制作，钢筋笼根据图纸在钢筋场地加工半成品，主筋及箍筋孔口安装，钢筋笼主筋采用套筒连接，接头采用扭矩扳手进行检查连接质量，加劲箍筋设置在主筋内侧，沿桩基长度每2米设置一道，内设三角框架加强筋，箍筋与主筋采用点焊，加密段交叉点较多，可交错点焊或绑扎，钢筋笼每节4.5m，在孔口搭设工字钢支架，钢筋笼在孔口绑扎，验收合格后入孔；

(2)钢筋笼安装，每一节钢筋笼长度4.5m，每一节段钢筋笼制作完成后，检查合格后方可入孔，钢筋笼安装前清除粘附的泥土和油渍；

(3)钢筋笼下方，采用手拉葫芦提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，插入扁担梁，重复上述工序；钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与锁扣固定牢固；

(4)声测管的连接及检查，按设计要求安装声测管：声测管外径57mm，壁厚3.5mm，长度为桩长L+1m；除在底节钢筋笼加工时焊接在钢筋笼上外，其余各节均绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管，成桩后的声测管互相平行；每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，则可用套管插入或焊接上下节检测管，然后进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即下放；钢筋笼下放到位后，顶口用铁板封闭以防泥浆杂物掉进孔内。

5.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤四中托梁施工的方法包括：桩基检测合格后，对桩头进行凿除，凿除后对隧底采用10cm厚C10混凝土垫层，托梁纵向分段多次浇筑；

(1)托梁施工在桩基施工完毕并经检测合格后，进行托梁施工；按设计图纸准确放样后，进行基坑开挖；当托梁位置处于干处时，直接采用明挖基坑；基坑开挖采用机械开挖；基坑的开挖采用垂直开挖，拱脚采用工字钢垂直支护加固坑壁措施；设置集水坑抽排；开挖完毕后对桩头进行凿毛处理，凿除表面浮浆；

(2)基础处理，托梁底层有地下水，且土质为松软土时，需排出地下水，并挖除松软土，换填30-50cm厚片石回填，使其符合基底的设计标高并整平；

(3)钢筋、模板施工，模板采用组合钢模，纵、横椤采用型钢；模板内设拉筋，周边用钢管或方木支顶牢固；模板要求平整，接缝严密；

(4)砼浇筑，砼采用拌合站集中搅拌，砼罐车运输，溜槽灌注；托梁砼应分段分层连续灌注，一次成型；托梁混凝土应分层分次浇筑，托梁高度1.5米，分层厚度为0.5米，分层间隔灌注时间不得超过砼初凝时间，砼振捣采用插入式振捣器，振捣深度应超过上一层的接触面5～10cm；托梁砼灌注完毕后，开始抹面收浆，待砼初凝后，用土工布覆盖洒水养生；模板拆除后暴露在空气中的混凝土面进行洒水养护并建立养护台账，养护时间不得少于7天。

6.如权利要求1所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述步骤五中洞身衬砌的方法包括：洞身衬砌由原设计的30cm厚C30混凝土，变更后增加至60cm厚C35混凝土；

(1)衬砌钢筋施工，隧道衬砌主筋N1、N2采用HRB400Φ22钢筋，纵向钢筋N3采用HPB300Φ10钢筋，主筋N1、N2纵向间距15cm，纵向钢筋N3环向间距30cm，内外层钢筋网联系筋N4，间距30cm呈梅花型布置；N1,N2钢筋为受力钢筋，环向不得断开，连接采用双面焊接，焊缝长度不得小于5d；

(2)二次衬砌，二衬施工前，利用多功能作业平台铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车整体灌注施工；混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式捣固棒配合附着式平板振捣器捣固；

(3)砼施工技术措施：包括混凝土的拌制、混凝土的运输、混凝土的浇注、混凝土的振捣、混凝土养护、拆模；

(4)防排水施工，隧道结构防排水采取防、排、截、堵相结合；拱墙范围先后分离设置土工布+防水板的防水层；二次衬砌施工缝间设置新型中埋式橡胶止水带；初期支护与二衬环向设

软式透水管盲沟，边墙墙脚纵向设

软式透水管，与环向盲沟连通；隧道拱墙及仰拱环向施工缝采用中埋式橡胶止水带+外贴式橡胶止水带，施工缝间距10m/环，纵向施工缝设置中埋式止水带+外侧内置橡胶止水条的防水措施；变形缝采用外贴橡胶止水带、中埋钢边橡胶止水带、内缘双组份聚硫密封膏和缝间聚乙烯泡沫板充填的防水措施。

7.如权利要求6所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述(1)的衬砌钢筋施工包括：

1)钢筋加工与绑扎，钢筋按要求在洞外加统一加工，运输到现场，在挂布台车上安装；根据测量控制点先扎外层环向定位钢筋，用纵向筋将定位钢筋连接后，以纵向筋作为其他环向筋安扎依据，扎完外层后再用相同方法安装内层钢筋，并及时将内外层钢筋用蹬筋连接，电弧焊点焊；钢筋安设完成后，按中线标高进行轮廓尺寸检查，合格后于内层钢筋挂设5cm厚砂浆垫块；钢筋绑扎时，严禁损伤防水板，钢筋焊接时，用防火板材对防水板进行遮拦；

2)复检钢筋，台车就位前按照用仪器测放的隧道中线及标高对已安扎好的钢筋再次进行结构尺寸检查，看钢筋位置是否正确，保护层能否满足要求，环向主筋内外面是否已安设混凝土保护层浆垫块，符合要求后才能行走台车就位；

3)钢筋加工，受拉带肋钢筋的末端，当设计要求采用直角形弯钩时，直钩的弯曲直径d不得小于钢筋直径的5倍，钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段；弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其弯曲半径不得小于钢筋直径的10倍或12倍；

4)钢筋接头设置，在承受应力较小处，并应分散布置；配置在同一截面内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率；

5)钢筋外观应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀；钢筋保护层垫块的位置和数量符合设计要求，当设计无要求时，不得少于4个/m²；

6)不同各类钢筋的代换，应按钢筋受拉承载力设计值相等进行；当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽度或挠度验算；钢筋代换后，满足砼设计规范中规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数要求；对重要受力构件，不用I级光面钢筋代换变形钢筋；

7)钢筋焊接，钢筋焊接前根据施工条件进行试焊；冷拉钢筋的闪光对焊或电弧焊，要冷拉前进行，冷拔低碳钢丝的接头，不得焊接。

8.如权利要求6所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述(2)中二次衬砌的方法，包括：

1)隧道初支断面净空测量，在隧道二衬施工之前，对隧道初支断面净空进行测量，对隧道净空进行检查；提前对侵限部分进行处理，处理完成后进行复测；

2)基面处理，初支基面集中漏水部位进行注浆堵水，渗水部位施作防水砂浆刚性防水层或堵漏灵，做到无滴水、漏水、淌水、线流或泥砂流出自拱顶向两侧将基面外露的钢筋头、铁丝、锚管、排管、锚杆尖锐物切除锤平，并用砂浆抹平顺；对基面凹凸不平处修凿及用砂浆抹平顺，拱部不平整度矢弦比不大于1/8，其它部位矢弦比不大于1/6；将基面阴、阳角处和棱角部位须用砂浆抹成圆弧，圆弧半径为500mm；

3)二衬拱墙施工方案，拱墙测量放样首先，检查边墙基础施作结构尺寸，检查是否满足拱墙衬砌净空和模板台车就位尺寸；如边墙基础结构侵入模板台车就位净空，进行修凿处理；使用水准仪找平，并在隧道两边边墙基础上用红色油漆标出模板台车就位标高，使用全站仪在防水板标出隧道中心线及模板台车就位的法线；中心线放在拱墙衬砌的两个端头，放线长度以12m为准，预留10cm的模板搭接长度，中心线和就位高程点精确放在两个里程断面；

拱墙施工方案，隧道在开挖、支护后，围岩变形达到收敛，即不变形、不沉降后即可进行衬砌施工；防水层铺设前要对开挖断面净空进行检查，欠挖部分进行处理；复合式衬砌要求隧道混凝土二次衬砌应在围岩收敛变形稳定后作为最佳衬砌时机；

正洞衬砌段落边拱模采用定制12.1米衬砌钢模板液压衬砌台车，通过调整液压元件，使模板正确对位；混凝土灌筑通过灌筑窗口，自下而上，从已灌段接头处向未灌方向，水平分层对称浇灌，边浇边捣，层厚不超过40cm，相邻两层浇注时间不超过1小时；垂直自由下落高度控制不超过2m，捣固采用附着式振捣器和插入式振捣器；

采取堵头板分层设排水孔排出泌浆水的措施，混凝土在振捣过程中，产生泌浆水，粘在模板上形成混凝土表面的气泡；在堵头板上沿竖向每20～30cm设可以封闭的孔，浇筑时根据混凝土的层面，依序打开孔排水，排完水及时封孔；

预留洞室结构物衬砌采用简易衬砌台架、组合钢模立模，泵送混凝土入仓；施工时，与正洞衬砌连接段预留出1m长，与正洞衬砌同时灌筑；混凝土灌注结束12小时后从挡头板浇水养护；

边墙基础、拱墙施工缝基面处理，在防水层铺设、防排水结构安装完毕，对边墙基础顶面清除焊渣、杂物，然后用水进行冲洗，待水干后，涂界面剂；拱墙施工缝必须凿毛处理，同时用水清洗，理顺止水带；

台车就位，立模：根据放线位置，移动台车就位；台车就位后，按要求检查台车位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性，放置接头止水带及界面剂和拱部注浆管，并安设好挡头模板再进行合格检验，灌筑边拱混凝土；

砼浇筑，混凝土浇筑：灌筑混凝土时，由下向上对称分仓灌筑，两侧同时或交替进行；混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固；

4)混凝土结构自防水，二次衬砌采用C35抗渗混凝土，抗渗等级不低于P8；隧道衬砌表面须不渗、不漏、不裂和砼表面无湿渍的质量标准；

5)带模注浆，混凝土浇筑压力超过6MPa，注浆浆液的压力不超过1.0MPa。

9.如权利要求8所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述台车台车就位前，首先检查模板台车各个部件，检查是否牢固，模板强度、刚度是否满足施工需要；台车就位前，对模板台车模板进行打磨处理，并涂刷脱模剂，脱模剂的涂刷均匀；台车就位前，台车底部钢轨在承受自身静荷载和砼浇注过程动荷载中；钢轨间距误差不能超过5mm，满足台车行走，同时要用钢楔卡住台车轮；对有钢筋的拱墙砼，钢筋上使用与保护层等厚的高标号砂浆垫块；台车就位以测量组放样点位为标准，模板与混凝土接触面清理干净并涂刷隔离剂；预埋件有背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水带，纵向排水管；止水带采用U形钢筋盘条固定在挡头模板上，一半镶入模板，另一半需在挡头模板；并用钢筋进行固定、加固；在模板拱顶安设排气孔兼注浆孔；注浆孔设置间距5～10m；挡头模板和止水带之间采用定型木板加工，止水带与支护面之间采用不等宽度模板组合而成，根据超挖实际情况组合。

10.如权利要求6所述的用于喀斯特地貌溶腔处理方法，其特征在于，所述混凝土结构自防水包括：

1)衬砌净空控制，在拱墙衬砌前，对模板架立位置进行测量放样；模板架立位置比设计位置净空大5cm，对模板结构尺寸和衬砌净空进行检查，对模板进行调整，加固；

2)砼质量控制，采用自动计量搅拌站拌和，采用重量法计量，砼搅拌时间不能少于3分钟；砼浇筑全部采用泵送砼入模；脱模时间经试验确保砼强度达到8MPa以上后才能脱模，脱模后及时进行养护，养护时间不少于7d；

3)拱顶混凝土密实度和空洞解决措施：

采用接长软管的方法解决砼落差过高；

当发现有水自排气管中流出时，停止浇筑混凝土，疏通排气管和撤出泵送软管；

拆模和养护，砼拆模拱墙模板在砼强度达到8Mpa后方可拆模，拆模后进行洒水养护作业，养护期龄为14天；

控制混凝土从拌合出料到入模的时间，当气温20℃～30℃时，不超过1h，10℃～19℃时不超过1.5h；每循环脱模后及时对模板台车进行养护：清刷模板，对变形和麻面处进行整修和打磨，涂脱模剂；当边、拱混凝土强度达到5MPa时，方可拆模；拆模后及时进行洒水养护，养护时间不少于7天；衬砌外观要目测平顺光滑，无蜂窝麻面；断面尺寸及中线、高程用全站仪、水平仪量测；密实度检查采用混凝土回弹仪，其强度检查采用同期制作混凝土试件，做抗压强度试验。

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