摘要：在公路隧道项目中，经常遇见一些特殊地质隧道，比如瓦斯隧道、岩溶隧道等，针对这类特殊地质隧道，需要做相应的特殊设计与施工，需要结合隧道工程项目实际情况完成设计和施工的统一协调，使设计方案具有可操作性，施工技术、方案符合设计要求。本文结合案例，对公路岩溶隧道设计与施工展开讨论。
关键词：公路岩溶隧道；设计；施工
一、案例分析
溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种，岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。
本文以某高速公路某隧道项目为例，该工程项目地质构造复杂，地貌类型主要有峰丛洼地地貌。该段落内基座相连，其座上一个个锥状的岩溶山峰，峰顶参差不一，峰丛高大，深陷的洼地、漏斗、落水洞点缀其间，相对高差200-400m，洼地、漏斗底部常有1～3m的粉质黏土。
隧址区主要发育的不良地质现象为溶洞、溶槽、溶隙。
二、隧道设计
在隧道设计过程中，依据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）、《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）、《公路隧道设计细则》（JTG/T D70-2010）等标准、规范中的相关要求完成隧道设计。
（一）洞门设计
隧道洞门设计遵循“早进晚出”的原则合理确定洞口位置，洞口建筑遵循“安全、经济、和谐、自然”的设计理念，尽量采用低仰坡小开挖进洞，减少对山体原貌的破坏，保护自然环境。洞门形式的选择，结合隧道的特点及洞口地形、地貌、工程地质及水文地质条件等，使洞门型式的选择力求简洁，并与洞口的地形、地貌、自然景观协调一致。本隧道进口采用削竹式洞门，出口采用直削式洞门。
（二）隧道衬砌设计
依据新奥法原理，隧道衬砌结构形式均采用复合式衬砌。
复合式衬砌参数首先根据围岩级别、工程地质及水文地质、地形及埋置深度、结构跨度及施工方法等以工程类比法拟定，然后应用有限元综合程序对施工过程进行模拟分析，定性地掌握围岩及结构的应力发展与变形破坏过程，进一步调整支护参数，最后在施工过程中严格进行监控量测，根据量测信息适当调整支护参数[1]。
（三）辅助工程措施
隧道超前支护选用了Φ108大管棚、Φ42小导管、Φ22药卷锚杆，作为开挖时保证地层稳定的辅助措施。
（四）防排水设计
隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，达到排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患。对导水断层破碎带、可溶岩等可能发生地下水大量流失的地段“以堵为主、限量排放”，避免地下水的大量流失，尽量减少隧道建设对隧址区环境的影响。
要求二次衬砌砼采用防水混凝土浇筑，防水混凝土防水等级应不小于P8。
变形缝设置中埋式橡胶止水带并用防水材料嵌缝；施工缝设置中埋式橡胶止水带并涂刷界面剂。
在初期支护与模注砼衬砌之间设置防水板，防水板外侧应设无纺布（350g/m2）。
隧道排水系统分地下水排水系统、路面水排水系统和洞外截、排水系统，各自互相独立，分别排放。
（五）隧道超前地质预报[2]
为了全动态的监控整个施工过程，施工组织设计强调必须在施工时做好超前地质预报工作，成立专门的超前地质预报小组。超前地质预报内容主要包括：
1） 预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。
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2） 断层或岩溶预测、预报。
3） 涌水（涌水地点、涌水量大小、地下水泥砂含量等）预测、预报。
结合隧道地质条件，超前地质预报实行分级管理。总体上采取以地质调查分析法为基础，结合TSP、地质雷达等物探手段，辅以超前钻孔等综合地质预报手段，遵循“长短结合、以短为主”为原则，尽可能查清掌子面前方地质情况及可能发生的地质灾害，提前做出判定，提出处理措施，保证施工安全。
（六）岩溶地段处理措施
在岩溶较为发育的灰岩地段，为保证隧道施工期间及运营阶段安全，设计中设置了多种针对性预案。主要对策措施如下：
(1) 在勘察阶段应加强地质工作，要求查明岩溶分布状况、发育形态与发育规律，查明溶洞的填充状况及填充物的物理力学性质，查明溶洞内地下水发育状况及运动规律等，然后根据溶洞大小、所处位置、填充情况以及地下水发育状况区别对待。
(2) 设计上采取跨越、加固洞穴、引排、截流岩溶水、清除充填物、通过注浆对软弱填充物进行加固、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等工程综合治理措施。
三、岩溶隧道施工
在隧道开挖施工中,利用超前地质预报手段进一步调查溶洞的地质条件，查明分布位置大小、类型、充填物、岩层的稳定情况等，一般按照以疏导为主、堵排结合、因地制宜、综合治理的原则，采取跨越、绕行、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除充填物或注浆加固、回填等处理措施。主要处理措施如下：
（1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。对尚在发育或穿越暗河水囊等地质条件复杂的岩溶区，应查明情况审慎选定施工方案。对有可能发生突然大量涌水、流石流泥、崩坍落石等，必须事先制定措施，确保施工安全。
（2）对于岩溶发育地区的隧道，施工中应建立以长距离物探（地震波法）为宏观控制、钻探法为主，其他物探方式为辅，红外线探测连续施测的综合预报管理体系。
（3）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
引--遇到暗河或溶洞有水流时，直排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外。当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离处，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧底标高以下，再行引排。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。
堵--对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础。当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理。
越--当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑圬工支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过。当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，采用边墙梁、行车梁等。
绕--在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。
结束语：
总而言之，在公路岩溶隧道设计、施工中，要结合隧道地质资料，进行有针对性的设计及施工，加强超前地质预报，合理运用预报结果，进行隧道动态设计，保证隧道施工的安全性、经济性。
参考文献：
[1] 廖朝华,郭小红.公路隧道设计手册—北京：人民交通出版社，2015.5.
[2] 李小青.隧道超前地质预报技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
论文作者:方福学
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第09期
论文发表时间:2019/8/15
标签：隧道论文; 岩溶论文; 溶洞论文; 地质论文; 超前论文; 措施论文; 公路论文; 《建筑实践》2019年第09期论文;