長水機(jī)場隧道巖溶發(fā)育規(guī)律評價

趙斌

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川成都 610000）

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

長水機(jī)場隧道位于昆明東北方向，屬云貴高原丘陵地貌，洼地與緩丘相間，地形波狀起伏，隧址區(qū)位于長水機(jī)場及附近區(qū)域，人為活動頻繁，地形地貌改造較大，洞身地表經(jīng)過填挖后，地形較為平緩，機(jī)場場坪標(biāo)高在2095～2100m，機(jī)場南工作區(qū)2040～2095m，自然橫坡5°～15°。地面建筑物較多，主要為機(jī)場跑道、停機(jī)坪、滑行道、服務(wù)車道、衛(wèi)星廳施工區(qū)、沾昆鐵路、市政道路等。

1.2 勘察方法

巖溶為長水機(jī)場隧道主要工程地質(zhì)問題，隧址區(qū)位于云貴高原之嵩明盆地與昆明盆地間巖溶槽谷區(qū)，碳酸鹽巖廣泛發(fā)育，地表石芽、峰叢等巖溶地貌明顯，巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育，對隧道施工影響較大。本次采用了收集機(jī)場勘察資料、地面物探（瞬變電磁法、天然面波法、微動、偽隨機(jī)高密度電法）、地質(zhì)鉆探、室內(nèi)試驗(yàn)、專題研究等綜合勘察手段，基本查明了隧址區(qū)巖溶發(fā)育程度、巖溶水垂直分帶、溶洞規(guī)模及規(guī)律、地下水位特征等工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，提出相應(yīng)的工程措施建議。

2 巖溶勘察情況

2.1 物探

通過地面物探共判識異常區(qū)288 處，顯示為豎向延伸性較橫向有明顯優(yōu)勢，其中對隧道工程有影響的有204 處。根據(jù)物探異常區(qū)與隧道洞身的空間關(guān)系，將其對隧道工程的影響程度按“大、較大、中等、小”等4 個等級進(jìn)行了評價，其中影響大的有124 處、影響較大的有34 處、影響中等的有46 處。通過物探宏觀判識，巖溶對隧道工程影響大。

2.2 鉆探

本次勘察共完成淺孔鉆探343 孔，揭示溶洞281 個，根據(jù)溶洞頂?shù)装迮c隧道洞身的空間關(guān)系、溶洞發(fā)育特征，將溶洞對隧道工程的影響程度按“大、較大、中等、小”等4 個等級進(jìn)行了評價。通過鉆孔揭示溶洞進(jìn)行評價，巖溶對隧道工程影響大。

3 巖溶勘察評價

3.1 巖溶水垂直分帶

隧址區(qū)處于巖溶槽谷中，碳酸鹽巖分布較廣，因機(jī)場及其附屬設(shè)施建設(shè)其原始地貌形態(tài)已改變，經(jīng)收集原始地形圖、《昆明新機(jī)場水文地質(zhì)與巖溶專項(xiàng)勘察報告》等機(jī)場建設(shè)期間地勘成果，并結(jié)合本次勘察鉆孔揭示情況，對隧道洞身DK701+950~DK709+800 段巖溶水垂直分帶進(jìn)行了分段劃分，如表1 所示。

3.2 巖溶發(fā)育程度

隧址區(qū)巖溶發(fā)育程度受巖性控制較為明顯，根據(jù)地質(zhì)鉆孔揭示，并結(jié)合地面物探宏觀判識，寒武系中統(tǒng)陡坡寺組（∈2d）地層巖溶弱發(fā)育，寒武系雙龍?zhí)督M（∈2s）、泥盆系?？诮M（D2h）地層巖溶中等發(fā)育，泥盆系宰格組（D3zg）、石炭系威寧組（C2w）、二疊系陽新組（P1y）地層巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。

3.3 鉆孔揭示溶洞特征

勘察期間對隧址區(qū)開展了大量的地質(zhì)鉆探工作，根據(jù)鉆孔揭示，隧址區(qū)溶洞具有以下特征：

表1 隧道洞身巖溶水垂直分帶

表2 長水機(jī)場隧道暗挖段不同埋深溶洞統(tǒng)計(jì)

（1）埋深方面。

埋深10m 以下溶洞發(fā)育的數(shù)量及大小，明顯大于10m，隧道最小埋深約12m，洞身均處于溶洞發(fā)育地段，施工期間可能會揭示較多溶洞，如表2 所示。

（2）溶洞高度。

隧址區(qū)鉆孔揭示的溶洞，高度以小于3m 的為主（共230 個、占比 81.8%），介于 3～10m 的次之（共 48 個，占比 17.1%），大于10m 的甚少（共 3 個，占比 1.1%）。

表3 長水機(jī)場隧道暗挖段溶洞高度統(tǒng)計(jì)

（3）溶洞空間展布特征。

隧道洞身位于巖溶地下水季節(jié)變動帶～垂直滲流帶，巖溶多以豎向溶隙、溶槽為主。本次鉆探揭示了2 處大型溶洞，分別為DZ-71-075（DK702+350 右 30.9m）、PYDZ-CS-177（YDK706+090左 7m）。

DK702+350 右 30.9m：DZ-71-075 揭示存在 2 層 16.2m、16.4m 的溶洞，在 DK702+350 右 10m、DK702+350 右 30.4m 增加的鉆孔，僅揭示到1.2m～3.1m 的3 個小型溶洞。

YDK706+090 左 7m：PYDZ-CS-177 揭示 21.1m 高溶洞（流塑～軟塑狀黏土全填充）。其大里程方向PYDZ-CS-177-01 孔（YDK706+100 左7m）在相應(yīng)深度僅揭示2.1m 高溶洞（無填充），其他深度也無大型溶洞；其小里程方向PYDZ-CS-176 孔（YDK706+078 左6m）在相應(yīng)深度未揭示溶洞，其他深度也無大型溶洞。

通過在揭示有大型溶洞鉆孔附近加密鉆孔的揭示情況，判斷隧道洞身位于巖溶地下水季節(jié)變動帶～垂直滲流帶，巖溶多以豎向溶隙、溶槽為主，橫向發(fā)育不顯著。

4 結(jié)論

全隧共完成鉆探18911m/343 孔，瞬變電磁法物探33680m/5948 點(diǎn)、天然源面波8920m/892 點(diǎn)、電磁波層析成像6 孔對/11797 射線對、微動526m/311 臺陣、偽隨機(jī)高密度電法208m/52點(diǎn)。通過大量鉆探、物探工作及綜合分析對比，隧址區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律性較強(qiáng)，主要有以下四點(diǎn)：

（1）隧道洞身位于巖溶水垂直滲流帶～季節(jié)變動帶。左線垂直滲流帶段落長6720m/2 段（全隧占比80.8%）、季節(jié)變動帶段落長1130m/2 段（全隧占比13.5%）；右線垂直滲流帶段落長4394m/2 段（全隧占比74.1%）、季節(jié)變動帶段落長1070m/2 段（全隧占比18%）。巖溶水整體弱發(fā)育，季節(jié)變動帶中等發(fā)育。

（2）隧道洞身巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育。左線巖溶中等發(fā)育段落長350m（全隧占比4.2%），巖溶強(qiáng)烈發(fā)育段落長7500m（全隧占比90.1%）；右線巖溶中等發(fā)育段落長300m（全隧占比5.1%），巖溶強(qiáng)烈發(fā)育段落長5164m（全隧占比87.1%）。

（3）隧道洞身溶洞多發(fā)育于地表10m 以下，以溶槽、溶隙等豎向巖溶為主，鉆孔揭示溶洞高度多小于10m（又以小于3m 的居多）。本次揭示的281 個溶洞中，僅有3 個高度大于10m。

（4）地表為長水機(jī)場飛行區(qū)的隧道洞身段位于巖溶水垂直滲流帶內(nèi)，地下水位均位于軌面以下，隧道施工涌突水風(fēng)險小。洞身穿越的泥盆系宰格組（D3zg）、石炭系威寧組（C2w）、二疊系陽新組（P1y）地層巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，鉆孔揭示溶洞一般都小于3m，最大6.9m。