摘要：随着我国交通建设的进展，近接采空区的高速铁路隧道不断涌现，如何确保近接采空区工程的施工安全和运营安全逐渐成为工程界所面临的崭新课题。该课题的研究需充分借鉴矿山工程的研究成果，同时也必须从新建工程的自身需要出发，寻求和积累有针对性的施工方法和设计经验，这对保证采空区隧道的安全性，降低工程造价，提高采空区隧道设计水平与施工技术及后期运营安全性具有十分重要的现实意义。基于此，本文主要对高速铁路隧道下穿采空区施工技术进行分析探讨。
关键词：高速铁路隧道；下穿采空区；施工技术
前言
随着我国交通科学技术的不断发展，近年来，越来越多的交通线路不可避免的穿越采空区地段，随着高速铁路的不断发展和完善，因此当在修建这些线路时，无疑我们要解决交通线路的施工安全问题，即这些不良地质给施工带来的各种困难和灾害，所以穿越煤层采空区施工技术也就成为一项崭新的课题，需要我们精心研究。
1、工程概况
新建太焦铁路TJXQ-1标神农隧道为单洞双线隧道，神农隧道起讫里程为DK246+665～DK258+205，全长11.54km。其中下穿采空区里程段为DK249+840-250+265，长425m，该里程位于3‰下坡直线段。
洞身地层为石灰岩，灰黑色，弱风化，以硬质为主，节理发育，岩体破碎，呈中薄层结构，隧道洞顶30m以上为15号煤层采空区，该段位于向斜轴部，易积水。DK249+985-DK250+265为物探Ⅱ类高风险区。地下水类型为基岩裂隙水，由于洞身上方煤层采空，存在采空积水，隧道洞身含较多基岩裂隙水，雨季施工水量较大。正常涌水量2879.88m3/d,最大涌水量6748.21m3/d。
该段围岩级别为III级，采用Vb型复合式衬砌支护，设计支护参数如图1所示。
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图 1 V 级围岩隧道结构加强支护参数
2、煤矿采空区分布规律及塌陷特点
隧道下穿15号煤层采空区，根据周边调查结果显示该煤层位于太原组下部，上距3号煤层间距为99.52m～115.81m，平均间距为107.36m，K2灰岩为其顶板，有时发育一层厚0.1m左右的泥岩伪顶，据井下巷道揭露资料，煤层厚度为5.35m～5.74m，平均厚度为5.58m，直接顶板为灰岩，伪顶为泥岩，底板为泥岩。一次采全高，根据矿井开拓部署，15号煤层采用综合机械化放顶煤一次采全高的采煤方法,顶板管理采用全部垮落法。
3、隧道穿越小型采空区处治方案
3．1隧道穿越小型采空区施工程序
(1)施工前调查
根据原设计图纸，该隧道此段没有采空区，勘察及设计单位均未提供与采空区有关的详细资料。在隧道施工进洞前对隧址范围内采空区的大小及形态特征进行详细的调查、勘测，尽可能提前确定采空区与隧道轴线桩号的准确相对位置，同时掌握采空区内是否有积水、是否存在有毒有害气体等情况，为针对性制定安全施工专项案提供数据。
(2)施工超前探测
施工过程超前地质预报方式主要包括地震波反射法（TSP203）、地质雷达、红外探水、超前水平钻探及加深炮孔。基于物探结果，对预报中异常地段掌子面前方及拱顶范围采用三臂凿岩台车施作φ89超前钻孔探测，进一步核准地质状况，查明洞穴分布形态。探孔沿拱弧线向外与掌子面呈3-5°角向外侧钻探、环向间距3m、纵向间距4．5m、每排集中于拱顶钻探5处，呈伞状布置。查明采空区位置与地质情况后，针对采空区在隧道内所处不同方位及地质状况，采取不同的处理措施。
(3)采空区施工应对措施
如不同超前探测方法均未发现洞穴或采空巷道底部距隧道开挖拱径向距离较大且围岩较好，则按实际围岩级别进行开挖支护，继续掘进。同时，根据不同里程隧道埋深及其地表采空坑洞情况，适当加强初期支护参数，如调整钢拱架规格或间距，提高初支结构抗变形刚度，防止施工中拱顶采空区受洞内施工扰动而产生坍塌冲击荷载，影响隧道结构安全。根据超前探测结果，如拱顶发现采空区，根据采空区底板与隧道拱顶之间的距离，划分施工风险等级，进而确定不同的风险处治措施。
3．2隧道下穿煤矿采空区处治措施
(1)全断面超前帷幕注浆预加固措施
全断面超前帷幕注浆预加固对隧道开挖拱弧径向距离5m的围岩进行注浆加固。每循环设置Φ108mm，壁厚5mm热轧无缝钢管，长3m的孔口管111根，共7环，扩散半径2.0m，孔底间距3.0m，注浆采用P.042.5水泥净浆，水灰比1:1，采用全孔一次性注浆。注浆终压高于静水压力0.5～1.5Mpa。通过全断面帷幕注浆对前方开挖轮廓线外围岩进行加固后，形成帷幕注浆加强壳，再进行开挖掘进作业。
(2)洞身中管棚及超前小导管加固措施
Φ89超前中管棚δ=5mm， 管棚长度10m，两环搭接不少于3m，环向间距33cm，拱部140°布置。两环搭接不少于3m,外插角3°~5°。注浆材料采用水泥液浆，水灰比1:1(重量比），注浆压力0.5～2.0MPa。注浆完成采用后，在管内灌注M10水泥砂浆。
超前小导管，采用Φ42×4、L=4m注浆钢花管，环向间距33cm，施作角度10-15°，纵向搭接不小于1m。
(3)复合式衬砌结构施工
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4、结语
无序开采形成的小型采空区直接影响隧道工程施工安全和结构稳定性，易造成隧道支护结构变形、开裂、不均匀沉降甚至坍方事故。本文制定了相应穿越采空区的综合治理技术措施，在依托工程中得到成功实施，为今后类似工程提供了参考经验。
参考文献：
［1］李辉，炊鹏飞，杨小红，等．隧道下穿采空区的监测及结果分析．地下空间与工程学报，2011(04):753－758．
［2］黄磊，卢义玉，粟登峰，等．公路隧道穿越急倾斜采空区的治理技术．公路交通科技，2012(11):80－85．