顾伟 GU Wei
（中铁二十五局集团第四工程有限公司，柳州 545000）
（China Railway 25th Bureau Group Fourth Engineering Co.，Ltd.，Liuzhou 545000，China）
摘要：本文介绍云桂铁路营盘山隧道溶洞施工通过提升式棚架进行安全防护，为今后隧道穿越溶洞施工安全防护技术，提供可参考的成熟经验。
Abstract： This paper introduces the security protection technology of elevating scaffolding in the Yungui railway tunnel cave construction， to provide mature experience for the security protection technology in the construction of tunnel crossing the cave.
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关键词 ：隧道工程；巨型溶洞；安全防护
Key words： tunnel project；giant cave；security protection
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0129-02
作者简介：顾伟（1983-），男，甘肃庆阳人，毕业于重庆交通大学，研究方向为施工技术。
0 引言
隧道穿越岩溶发育地段，围岩的自稳力极差。溶洞内施工顶部极易出现掉块或坍塌。洞壁不稳定给施工和日后运营常带来巨大的安全风险的同时，对施工成本也产生影响。隧道穿越巨型溶洞安全防护技术难题目前国内未有成熟性成型经验可以借鉴。中铁二十五局四公司在云桂铁路营盘山隧道溶洞施工中，组织有关人员进行了科技攻关，在溶洞底部开始全面设置棚架防护并能提升使施工人员得到了安全保障；采用微震爆破、围岩干扰小，能保持溶洞壁原有的稳定。总结出防护棚架施工工艺、被动防护网施工工艺、局部锚网喷+主动防护网施工工艺。
1 工程概况展示
1.1 工程概况
营盘山隧道溶洞位于DK396+440左侧23m至DK396+700右6m之间，长度260m，宽度10-40m不等，溶洞呈“梨”状，向上收窄变小，高约10-94米不等。最大高差为115.5m，隧道从溶洞中上部穿过，溶洞顶最高处超过拱顶以上35m，轨面以下深度76m，溶洞体积约20万m3。
1.2 溶洞形态展示
2 溶洞防护设计工艺原理
①洞壁排险，防止易掉块石对防护棚架冲击；②通道固定防护棚架搭设；③对溶洞底块石分解（用小棚架进行防护）整平；④对局部进行锚网喷；⑤底部注浆开始，溶洞底部用棚架铺满并在棚架上方设置被动网防护；⑥浇筑第二层砼时棚架利用机械千斤顶上移并收窄至砼宽度防护；⑦浇筑第三、四层砼时棚架上移；⑧施工明洞护拱砼时用棚架防护。
3 施工工艺
施工工艺流程：溶洞底部便道填筑→便道部分棚架防护→注浆棚架防护→大体积砼回填提升式棚架防护→明洞正洞施工棚架防护→护拱施工棚架防护。
3.1 洞壁排险
对DK396+540~+640段大块石打眼装炸药解剖，同时震动洞顶、洞壁危石，通过观察若未起到良好效果，则在洞壁选择几个较凸出的部位，贴洞壁在每个部位捆绑2kg炸药，震动爆破，间隔两天再将炸药减半爆破一次，两天后进行便道及平台修筑。
3.2 溶洞内施工通道防护棚架
施工通道防护棚架设置范围为DK396+480~+540段，长60m，进入导洞填筑好施工平台后开始搭设该段棚架，采用型钢搭建，宽6m，高6m。立柱采用Φ300钢管，顶棚采用I18型钢做纵横梁，纵向间距6m一榀，纵向立柱之间设置角钢斜撑，其上铺设钢板，基础设置1.5m宽*1.5m深的C20砼基础。其构造形式详见图2。
3.3 提升式防护棚架
在溶洞内的主要作业区范围设置提升式防护棚架，布置范围为DK396+540~+655段，根据溶洞形态，将提升式棚架用5*5m的小单元进行布置，从+540~+600段先进行搭设布满，用自卸车倾填+600~+655段时棚架以纵向5m的长度逐步搭设，直至+655位置（见图3）。
该提升式防护棚架采用钢管及型钢搭建，由立柱、纵、横梁、顶棚、斜撑、被动网等组成。在每层混凝土浇筑完成，需要进行下层混凝土浇筑时，钢柱高度每25cm呈对角钻四个直径2cm的孔，利用浇筑完砼面和插销接触，采用四台机械千斤顶呈对角形式同时顶起四个脚的方式逐段抬高防护棚架，抬高的同时砼面下预留25cm的钢柱埋深以确保棚架的稳定性，并按每层砼宽度布满设置，达到分层设置防护棚架的目的。
棚架布置时，按纵向5m，横向5m设置立柱，底层立柱高6~8m，每次浇筑砼厚度2米，逐级提升时每次提升立柱2m。立柱为套筒活动式，在混凝土浇筑过程中套筒可浇筑于混凝土中，立柱间斜撑、立柱上方纵横梁、顶棚钢板采用厚12mm人字型铺设，高度80cm，伸出立柱外30cm。被动网等构建采用连接钢板、活动螺栓连接，在逐级浇筑完混凝土后进行提升时可进行拆卸并用于下循环防护使用。
移动式棚架各构件具体施工图详见图4。
3.3.1 荷载分析
①偶然荷载：考虑危石突然下落到防护棚架上，分布面积1m2的荷载考虑。取0.5t重物体在高46m下落产生的撞击力计算。
②截面验算：
1）弯曲强度验算：
以均布荷载按简支梁计算，考虑受压面积25m2，约6根工字钢，分配到每根工字钢的均布荷载为：
q=719.3/6=119.9kN/m
M=0.1×ql2=0.1×119.9×1.7×1.7=34.65kN·m
σ=M/W=34.65/185=187N/mm2≤210MPa，满足规范要求。
2）挠度验算：
ω=0.677×ql4÷100EI=0.677×119.9×1.74/100×2.1×105×1660=1.9<[ω]=1700/400=4.25mm
满足要求！
采用I18工字钢，间距1.0m，工字钢采用门字型斜撑。
3.4 锚网喷
危岩落石清除后对溶洞壁相对不稳定的部位采用锚网喷防护，锚网喷参数为：喷C20砼15cm，钢筋网采用Φ6钢筋网，网格间距25cm×25cm，锚杆采用Φ22砂浆锚杆（设垫板），每根长4m，间距1.2m×1.2m。
3.5 主动防护网
主动防护网是近年兴起的柔性防护技术，其原理是锚杆与稳定岩层相连接，钢丝绳与锚杆相连接，然后拉紧钢丝绳网，使得钢丝网、锚固系统对不稳定危岩块体提供支持力。营盘山隧道溶洞洞壁无大型危岩落石，从施工时间、经济性、环境影响考虑溶洞壁部分位置设置主动防护网较合理。
3.6 被动防护网
在每个单元的防护棚架上部2米处挂设被动防护网，来缓冲有可能掉落的拱部块石。
4 防护安全措施
①加强进洞人员的管理，进洞必须戴安全帽。②施工现场管区要有防火设施，加强用电管理，以防触电。③加强是对重点部位和材料、机械的管理，特别是火工品的管理。④搞好爆破作业安全。爆破作业前认真制定爆破方案，爆破人员必须持证上岗，对火工品的使用均由专业爆破人员负责，并在爆破时作好警戒工作。
5 结束语
通过对各溶洞方案研究，为以后的隧道穿越巨型溶洞提供了可循的施工安全防护方法，为以后铁路及公路施工解决溶洞施工安全问题创造了前所未有的安全防护的施工方法。溶洞安全防护技术采用主动+被动相结合的原则，主要部位锚网喷+主动网的主动防护和提升式防护棚架+被动网相结合从而确保施工的安全性。
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参考文献：
[1]铁道建筑技术.中国铁道建筑总公司，2014.
[2]朱永全.隧道工程[M].中国铁道出版社，2008.
[3]陈洪凯，等.危岩防治原理[M].北京：地震出版社，2006.
[4]许成祥，何培玲.荷载与结构设计方法[M].2版，北京大学出版社，2012.