PAGE隧道巖溶軟弱面整治特殊工程地質的解決方案

摘要：巖溶是地表水和地下水對可溶性巖層經過化學作用和機械破壞作用而形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。通常情況下，巖溶發育的條件有三個，一是巖石的可溶性與巖石裂隙，可溶性巖石主要包括石灰巖、白云巖、巖鹽等，其次是水的侵蝕作用，最后是水的流通條件。另外，隧道所處地形、當地的降水量的大小及覆蓋隧道表面土體的性質也是造成巖溶發育的重要因素。巖溶對隧道的危害主要分為四種類型。

關鍵詞：其他隧道軟弱整治巖溶

1、巖溶的形成及其對隧道工程影響

巖溶是地表水和地下水對可溶性巖層經過化學作用和機械破壞作用而形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。通常情況下，巖溶發育的條件有三個，一是巖石的可溶性與巖石裂隙，可溶性巖石主要包括石灰巖、白云巖、巖鹽等，其次是水的侵蝕作用，最后是水的流通條件。另外，隧道所處地形、當地的降水量的大小及覆蓋隧道表面土體的性質也是造成巖溶發育的重要因素。巖溶對隧道的危害主要分為四種類型：

（1）洞穴的存在使建筑物全部或部分懸空，將極大地降低隧道的使用可靠度；

（2）巖溶水特別是當CO3-等可溶性物質含量增高時，水的流通將給隧道結構帶來極大的侵蝕作用，影響隧道的使用壽命；

（3）洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應力分布形態，影響隧道的穩定；

（4）隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導致環境地質被破壞，也是造成隧道結構不穩定的原因。

隧道施工遇有巖溶危害時，可根據巖溶對隧道不同的影響情況及具體的施工條件，采取不同的處理措施。以下列舉了內昆鐵路和南昆鐵路幾處典型隧道巖溶處理措施，以求對隧道通過不同形態巖溶地段的處理作一概述。

2、隧道通過巖溶地段的主要處理措施

2.1洞穴的處理

2.1.1跨越處理

當溶洞規模較大、溶洞內充填物松軟，基礎處理工程修建困難、耗資巨大，或者溶洞雖小但要求不堵塞水流時，可根據具體條件采用相應的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。南昆鐵路沙廠坪一號隧道，線路右側邊墻通過縱長20m的溶洞，采用24m超低高度鋼筋混凝土梁跨越，梁體采用抗侵蝕混凝土。該段隧道部分襯砌采用明洞形式，隧道襯砌左邊墻底用砂漿錨桿錨固于基礎上，右邊墻梁按梁結構設計，施工時采用先拱后墻法，使邊墻梁在拱圈保護下安全施工。邊墻梁支座與行車梁臺座間、邊墻梁與隧道襯砌連接處均設置斷縫。右邊墻底加設聯系鋼筋鋼筋，增加與邊墻梁之間的聯接。

內昆鐵路深溪坪一號隧道和鰱魚洞隧道分別采用4片跨度為10m和2片跨度為16m的低高度鋼筋混凝土梁跨越溶洞的情況。

2.1.2封閉處理

已停止發育的干溶洞，可采用混凝土、漿砌片石或干砌片石堵塞、充填。圖3是南昆鐵路干莊隧道，穿越一水平發育溶洞，施工時在兩側邊墻襯砌外采用100號漿砌片石封閉，設置砂夾卵石過濾層。隧頂采用虹吸拱頂排水方案，在隧道頂部擴挖長20m，高4m，寬4m的排水通道，并采用雙層網噴混凝土支護，鋼筋直徑為6mm，間距為25cm，噴射混凝土厚度達20cm。

2.1.3錨桿、鋼管加固處理

為防止洞穴巖壁或頂板坍塌，在清除松動巖石困難的情況下，可采用錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。

為保護隧道襯砌不受溶洞洞壁破碎巖石的過大壓力或坍塌遭致破壞，對隧道襯砌頂部回填體表面采用0.2m厚的150號混凝土護面，其下鋪砌厚度為0.5m漿砌片石，對回填體以上7m范圍內溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網、噴混凝土封閉支護，支護參數為200號噴射混凝土厚8cm、φ8鋼筋網網格間距25×25cm，錨桿直徑為22mm，間距為1.5m，每根長度為3m，梅花形布置。該段隧道高度較大的溶洞，設置橫向鋼軌橫撐，寬敞巖溶大廳設人字形鋼軌柵架。

2.1.4支頂處理

南昆鐵路高寨一號隧道通過一長23m，高16m，寬25m的大溶洞，溶洞由碎塊石充填，充填物最深可達路基面以下24m，由于受一條壓扭性斷層影響，溶洞圍巖破碎，節理發育，水量較小。為保證隧道運營期間的安全，該段隧道襯砌按明洞襯砌斷面施作，左側邊墻回填50號漿砌片石，隧道底部采用鋼筋混凝土底板，清除底板下粘性土體，回填碎石，并在隧道右側邊墻下加設鋼筋混凝土樁，樁的尺寸為0.75*1.5m，縱向間距1.5m。

2.2巖溶水的處理

2.2.1泄水洞

對巖溶水的處理原則是以排為主，截、堵、排、防相結合的綜合處理措施。為防止巖溶水突然襲擊，施工中要采用超前鉆孔探測，預備足夠的抽水設備。當隧道巖溶水較大時，泄水洞是達到排除巖溶水，降低地下水位，保持隧道干燥的有效手段，泄水洞應位于地下水來向的一側。圖6是內昆鐵路普洱渡隧道，距離出口約330m處遇一溶洞，該溶洞從線路左側拱腰處向下于線路右側拱腳處橫穿隧道。溶洞枯水期間水流量約為75m3/h，雨季流量達5000m3/h，涌水量大，給隧道施工造成了很大困難。因此在線路左側設一泄水洞，泄水洞與隧道之間溶洞段采用75號漿砌片石回填，并及時加固上部，按間距1m加設φ22砂漿錨桿，掛φ8鋼筋網噴射混凝土，噴層厚度為12cm。由于該隧道是內昆鐵路北段控制工程，受工期限制，在泄水洞未施工完成前，為保證隧道正常施工，采用臨時排水措施，于兩側邊墻處設鋼支架，鋼支架上用φ150mm鋼管過水，并對部分地段襯砌進行深孔注漿，設錨桿、鋼軌以加強襯砌。通過處理，隧道順利通過該段溶洞。

2.2.2涵洞排水

南昆鐵路新橋隧道，該隧道橫穿一溶洞，經勘測，溶洞左右兩側高差約為5m，巖溶水右線路右側流向線路左側，在左側溶洞盡頭有一股垂直流下的水流流入溶縫，水流量較小。為保證巖溶水暢通，在隧道底部設1-1.0m鋼筋混凝土圓涵，涵洞出入口周邊至隧道邊墻外緣用100號漿砌片石回填密實。處理后，隧道內較為干燥，效果良好。

2.3巖溶洞穴堆積物的處理

洞穴堆積物的特點是松軟、下沉量大、強度低、穩定性差。當隧道必須穿越洞穴堆積物地段時，可采用樁基、換填、注漿等加固巖體的處理措施。

2.3.1注漿

南昆鐵路鋁廠隧道，該隧道橫穿一較溶洞破碎帶，溶洞橫向范圍較小，施工時采用清除溶洞填充物后，修筑襯砌仰拱，對底部人工填筑土體進行壓漿加固，襯砌底部設置φ42壓漿花管，按間距1m的梅花形布置，壓注水泥砂漿，施工時注漿壓力為0.5Mpa。隧道拱部回填塊石，100號漿砌片石護拱，護拱厚度為1m，并在線路左側采用150號漿砌片石護墻，護墻與溶洞洞壁間用干砌片石回填。

2.3.2換填

南昆鐵路長地隧道，該隧道位于白云灰質巖中，節理較為發育，開挖后遇一溶洞，并且橫穿溶洞堆積帶，施工中隧道底部采用50漿砌片石和100號混凝土換填。

2.4巖溶地面坍陷的處理

隧道中地下水滲流排泄，導致巖溶地面坍陷，使地質環境遭到破壞，造成隧道開挖時坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通過巖溶地段時地面坍陷形成過程和突然發生所參與的力是相當復雜的。內昆鐵路王家梁隧道，在洞身開挖過程中因挖掉具有充填物的溶洞底部，引起地表發生坍陷，形成漏斗，造成隧道內涌水、突泥十分嚴重。施工中采用化學注漿和管棚支撐開挖，在地面采用鋼筋混凝土錨固樁穩固坍陷體，同時從地表高壓注漿，阻截突泥。

3、隧道巖溶處理綜述

隧道通過巖溶地段的處理方法很多，歸納起來，主要有以下一些處理方法：

3.1對洞穴的處理：隧道內增設邊墻梁及行車梁、托梁、支墩、懸壁梁承托縱梁、拱橋、加大隧道凈空寬度跨度跨越巖溶或對隧道周邊巖體進行封閉、注漿加固、支頂加固、加強襯砌，某些情況下亦可繞避洞穴；

3.2排水處理：暗溝、管道、涵洞、泄水洞、明渠、滲溝、拱橋或增加輔助導坑截流排除地下水等；

3.3洞穴充填物的處理：通過對洞穴充填物進