淺談卡斯特地貌區(qū)域高鐵隧道內(nèi)溶洞溶槽的處理

賀自賓

中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司 貴州畢節(jié) 551700

近年來，隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路隧道修建技術(shù)有了長足的發(fā)展。

但在鐵路建設(shè)中許多淺埋巖溶隧道出現(xiàn)一些工程問題，給施工增加了難度，給運(yùn)營帶來了安全隱患，主要問題如下：

一是由于溶洞發(fā)育不規(guī)律，其內(nèi)充填黏土、砂、水，施工處理難度大，工期長。

二是隧道施工對地表環(huán)境影響大，地表失水對當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)、生活用水造成影響，有的水田變旱田，有的水塘、井水干涸；地面產(chǎn)生大量陷坑，造成安全隱患。

三是施工處理巖溶時易塌方至地表。

四是隧道施工完成后，在雨季隧道底板出現(xiàn)冒水、涌砂、施工縫漏水、二次襯砌開裂等病害。

一、卡斯特地貌區(qū)巖溶的工程特點

淺層巖溶一般是指埋深較淺（幾十米，一般不超過100m）的巖溶隧道，具有如下工程特點：

1.隧道位于巖溶垂直循環(huán)帶。

2.巖溶一般較發(fā)育，并與地面存在直接的水力聯(lián)系。

3.隧道內(nèi)溶洞發(fā)育規(guī)模一般不大，但填充泥、砂、水。但也有個別隧道發(fā)育大型，特大型干溶腔，如某隧道發(fā)育深度198m，寬度約幾十米的溶腔。

4.溶洞形狀往往呈串珠狀。

5.隧道內(nèi)涌水和地表水相關(guān)性大，受地表水塘、水庫等影響大，受降雨影響大。

6.隧道內(nèi)溶管、溶隙發(fā)育，其內(nèi)充填泥砂，大部分延伸至地表。

二、隧道溶洞處理的主要原則

1.對于巖溶發(fā)育地段隧道，通過輔助坑道設(shè)置，盡量實現(xiàn)順坡施工。結(jié)合施工要求及運(yùn)營期間排水，優(yōu)先選擇橫洞或平導(dǎo)，以降低施工風(fēng)險。施工中應(yīng)加強(qiáng)可溶巖地段的超前地質(zhì)預(yù)報，探明巖溶發(fā)育程度，巖溶形態(tài)，巖溶水水量，水壓等情況，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報的結(jié)果，結(jié)合開挖揭示的圍巖穩(wěn)定性分析，合理確定支護(hù)措施。

2.考慮到巖溶水的無規(guī)律性、突發(fā)性及排水系統(tǒng)可能淤堵失效后引起地下水位抬升，為保證襯砌結(jié)構(gòu)及運(yùn)營安全，富水巖溶段及有環(huán)境要求需“以堵為主”的地段實施超前注漿措施，必要時采用鋼筋砼加強(qiáng)襯砌。

3.對于隧道施工中揭示的溶洞，巖溶管道等，應(yīng)視其性質(zhì)、與隧道的關(guān)系，確定綜合處理方案，建立完善可靠的排水系統(tǒng)，確定合理的襯砌結(jié)構(gòu)?？杖芏床坏秒S意回填，同時為保證施工安全及施工中超前探測條件，加強(qiáng)安全防護(hù)措施?？扇軒r地段支護(hù)結(jié)構(gòu)施作前，應(yīng)對洞周隱伏巖溶進(jìn)行物探，必要時鉆探以查明洞周（特別是基底）是否存在隱伏巖溶，并根據(jù)物探結(jié)果進(jìn)行綜合整治。

三、巖溶的探測基本要求

1.加強(qiáng)超前預(yù)報工作

嚴(yán)格按照超前預(yù)報要求實施，一是設(shè)計文件，二是現(xiàn)場超前預(yù)報任務(wù)單要求，特別是要求取芯驗證的段落。

現(xiàn)場配備專業(yè)的超前預(yù)測預(yù)報設(shè)備；培訓(xùn)、提高現(xiàn)場操作人員的技能水平，經(jīng)常總結(jié)，提高巖溶地區(qū)超前預(yù)測預(yù)報的專業(yè)認(rèn)識。

針對性調(diào)整超前預(yù)報手段，對判識的風(fēng)險源進(jìn)行驗證。

對超前預(yù)測預(yù)報判識出前方存在風(fēng)險源時，應(yīng)及時調(diào)整措施，針對性的在接近對風(fēng)險源時采取合理的措施進(jìn)行驗證。

超前預(yù)測預(yù)報要有針對性，隧道開挖主要關(guān)心的是隧道周邊是否受巖溶影響，掌子面前方判識是否有突水、突泥風(fēng)險，拱部前方判識是否有塌方、突水風(fēng)險，兩側(cè)前方判識是否有軟弱層影響，隧底判識基礎(chǔ)是否滿足施工安全和隧道結(jié)構(gòu)安全超前鉆孔應(yīng)有一定的外插角，當(dāng)只有一個超前鉆孔時，應(yīng)盡量由中部往上 ，加深炮眼應(yīng)盡量的布置在隧道周邊，并向外發(fā)散。

對超前鉆孔判識有危險源時，在開挖揭示風(fēng)險源前應(yīng)采取加深炮眼進(jìn)行驗證，以便采取合理的處理措施，降低風(fēng)險程度。

2.采取合理可靠的措施，為巖溶處理提供安全空間

對判識有突水風(fēng)險的風(fēng)險源，視情況采取排水措施，如釋能降壓。

對判識受斷層影響或溶蝕破碎，自穩(wěn)性差的地段超前（局部）預(yù)加固，防止充填物坍塌、突泥。

對開挖揭示的溶洞根據(jù)情況采取臨時封閉措施，加強(qiáng)初期支護(hù)。

四、工程實踐中具體案例

1.揭示溶洞形態(tài)

XXX隧道進(jìn)正洞大里程上臺階掌子面D3K393+788，揭示一個半充填溶洞橫穿隧道，溶洞縱向與線路大角度相交，經(jīng)測量，空洞長度從線路左側(cè)80m以外至線路右側(cè)約28m，,空洞寬度約為15m～30m，高度約為13.0m～33.0m，空洞沿隧道縱向長22m（D3K393+788～D3K393+810），溶洞底板在左側(cè)拱頂至右側(cè)拱腰，溶洞底以下為軟塑黏土夾塊石，深度深約仰拱填充以下18m～25m。

2.處理措施

（1）對溶洞大里程側(cè)拱頂以上部分巖體及左、右側(cè)溶腔壁進(jìn)行錨網(wǎng)噴支護(hù)加強(qiáng)，防止剝落、掉塊。采用22砂漿錨桿，單根長4.0m，間距按照1.0m×1.0m，梅花形布置，鋼筋網(wǎng)片使用 8鋼筋，網(wǎng)格20cm×20cm。

（2）開挖前嚴(yán)格按照成貴施隧技通知(13標(biāo))-26’技術(shù)通知單中袖閥管注漿加固完成，穩(wěn)固左側(cè)高邊坡土體，并進(jìn)行現(xiàn)場鉆孔取芯驗證。

（3）對右側(cè)空溶腔及充填部分進(jìn)行地質(zhì)情況核查，待核查完成后，對右側(cè)空腔及充填部分采用清方后低標(biāo)號混凝土反壓回填至拱頂以上2m，拱頂以上2m范圍內(nèi)可設(shè)鋼筋及側(cè)向管棚搭至基巖接連為一整體，提高拱部結(jié)構(gòu)的剛度，設(shè)計單位具體以通知單形式明確。

（4）D3K393+782～D3K393+812段襯砌類型采用V級加強(qiáng)型復(fù)合型襯砌，初支沉降量預(yù)留50cm，初支厚度55cm，雙層I20b工字鋼，拱架縱向間距0.5m/榀，第二層鋼架安裝支護(hù)完成后，左側(cè)打設(shè)鎖腳錨管L=9.0m，76無縫鋼管鎖腳，角度30°。工法采用臺階法+臨時仰拱，待沉降穩(wěn)定后，根據(jù)隧道最終內(nèi)凈空斷面確定V級加強(qiáng)型復(fù)合型襯砌結(jié)構(gòu)尺寸

（5）按照3.0m一個循環(huán)施工作業(yè)，分臺階臨時封閉成環(huán)，對左側(cè)位于土層范圍內(nèi)采用系統(tǒng)錨管注漿替代系統(tǒng)錨桿，臺階兩側(cè)支護(hù)完成后及時施做50cm厚C30砼底板臨時仰拱封閉成環(huán)。

（6）加強(qiáng)監(jiān)控量測，上臺階每開挖3.0m，埋設(shè)監(jiān)控量測點，拱頂下沉和兩側(cè)收斂點量測絕對變形值，監(jiān)控左右側(cè)實際位移量。

綜上所述，對于卡斯特地質(zhì)的隧道施工，要注意到：必須做到詳細(xì)的地質(zhì)資料、超前地質(zhì)預(yù)報資料和人工探孔資料。根據(jù)實際地質(zhì)情況，對施工方案進(jìn)行充分的論證，并組織一段試挖，已調(diào)整施工方案的局部實施。應(yīng)嚴(yán)格控制監(jiān)控量測的實施和管理，通過信息化的手段對開挖方法，初支和襯砌的結(jié)構(gòu)及時調(diào)整。

[1]肖廣智.不良、特殊地質(zhì)條件隧道施工技術(shù)[J].人民交通出版社股份有限公司,2015年5月：165-167.

[2]鐵道部第二勘察設(shè)計院巖溶地質(zhì)[M]北京中國鐵道出版社.1984.