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摘要：隧道开挖穿越岩溶时，施工方案必须综合考虑安全、环境保护、运营安全、经济效益等因素，一次处理到位，可提高结构可靠性，减少隧道病害。本文结合纳黔高速公路叙岭关隧道K43+068溶洞群的处理，重点对岩溶隧道大型充填型溶洞的综合处理技术进行分析和探讨，以供同类工程借鉴和参考。
关键词：隧道 岩溶 处理措施
1．工程概况
叙岭关隧道地处四川省叙永县境内，为上下行分离的特长隧道。隧道左线起止桩号为ZK40+015～ZK44+082全长4067m，右线起止桩号为K40+060～K44+077全长4017m。隧道净宽10.25m，净高5 m，设计行车速度80Km/h。海拔高程在950m～1400m之间。
隧道地层岩性极其复杂，洞口部为粉质粘土、角砾土、圆砾土等，进洞后岩性主要为浅灰、深灰、灰褐及灰黑生物碎屑灰岩、白云质灰岩及灰岩，隧道中部为灰绿色、黄绿色泥岩、钙质粉砂岩、夹泥质灰岩，其中：左线Ⅲ级围岩段长度为685m、Ⅴ级围岩段长度为1196m、Ⅳ围岩段长度为2186m；右线Ⅲ级围岩段长度为628m、Ⅴ级围岩段长度1028m、Ⅳ围岩段长度为2359m。隧道进、出口段为岩溶强烈发育带，隧道洞身岩溶段位于垂直管道发育带，地表负地形、洼地、溶洞较发育，为岩溶中等发育带。隧道进出口各穿越一次含煤地层（P1L），岩性主要为灰、灰白色薄层泥岩、砾岩夹碳质泥岩及煤线等，厚度较小。岩溶为本隧道的主要地质病害，是施工过程中的重点防范对象。
2．岩溶情况
叙岭关隧道右洞掘进至K43+068处时，左侧拱顶偏左位置揭露出一大型充填型溶洞群。该溶洞群以K43+068溶洞口为中心，向前、后、左三个方向发展。向前发展的1#溶洞宽度7-15m，长约100m。洞内水流量大，1#溶洞洞尾有一出水口，水流量大于6L/s。1#溶洞前70m基本上从隧道轴线偏左的洞顶通过并侵入隧道界限内，后30m逐渐向左偏移到洞身外，但洞底距隧道洞身的覆盖层最厚处不超过3m。向左发育的2#溶洞与1#溶洞呈64°夹角。2#溶洞洞内多为冲击沉淀的砂砾石、方解石和粗砂及钟乳石，洞身宽10余米，长近200m，无水。向后发育的3#溶洞与1#溶洞夹角为160°。3#洞内为林立的石钟乳、石芽，洞底为6、7m厚的冲击沉淀的块、碎石及砂砾。3#溶洞为1#溶洞流水的出水通道，落水口距K43+068溶洞有170余米。3#洞身洞身宽度为10-40m。该溶洞群处于岩溶灰岩和泥质岩的交互段，栖霞灰岩与梁山组接触带岩溶发育，地下水丰富，突水、突泥可能性大。掌子面位于梁山组含煤地层，以薄层泥岩为主，夹炭质泥岩及薄煤层。岩质软、稳定性较差，含少量瓦斯有害气体，施工平面图见图1。
图1 施工现场平面图
综合以上该溶洞群主要有以下几个特点：
2.1 溶蚀范围广。总长度超过500m，最大跨径超过80m，有近70m的溶洞跨叙岭关隧道左侧通过并侵入隧道开挖界限。
2.2 地质条件恶劣。该溶洞群处于梁山组含煤层的灰岩与泥岩交界处，地质现状为低瓦斯控制区、缓倾溥层状灰岩、泥岩，倾向角度由叙岭关隧道进洞方向右侧向左倾斜。在外因作用和自身应力作用下，会发生脱落掉块和滑移的地质灾害。
2.3 溶洞群地下水丰富。该段洞身位于落窝背斜北东翼，处于灰岩和泥质岩的过渡段。上部为岩溶和地下水发育且位于垂直循环带的茅口组和栖霞组灰岩，地表出露范围广且地形平缓，岩溶漏斗、落水洞等喀斯特岩溶地貌广布，地表水极易转化为地下水，地下水下渗受下部梁山组和黄龙组泥质岩的阻隔，造成岩溶在该段极为发育，并沿层面顺向发展并最终形成现在的多个溶洞群，地下水最终沿层面走向，进入排泄基准面更低的暗河通道。该段溶洞高程为995～980m，远低于隧道范围内溶蚀侵蚀基准面高程（瓦窑沟暗河与站底暗河高程），为隧道垂直渗流带中发育的水平溶洞。该溶洞群3个溶洞均有地下泉水。而跨叙岭关隧道左侧发育的1#溶洞更是地下水丰富。2个泉眼流量超过8L/s。这对叙岭关隧道的开挖支护影响特大。
2.4 溶洞群洞口位置特殊。该溶洞群洞口位于叙岭关隧道K43+068拱腰上1.5m处，距离隧道仰拱地面6.7m，且洞口宽仅2.6m，处于1#泉眼前的泥灰岩上，地质不稳定，塌方掉块现象严重。人员进出困难。
3．施工方案的选择
3.1 由于溶洞群跨度大，结构及受力均比较复杂，特别是初期支撑和连续墙是整个结构的关键部位，因此在选择处理方案必须充分考虑结构的安全可靠性，以确保结构在施工和运营期间的安全。
3.2 此溶洞为多条岩溶管道的排泄通道，为减少水压力对隧道的影响，保持地下水排泄通畅，施工中宜采取防、排、截、堵相结合的措施，以排为主。
3.3 技术可靠，即施工方便又经济合理。
4、施工方法
考虑到该溶洞群跨度大，经与其他方案进行安全和技术经济比选后，确定采用连续支撑墙和C20砼填充方法施工：
4.1 初期支撑。考虑到该溶洞群跨度大且洞顶极不稳定，为阻止已发生滑移的岩层继续滑移、下沉，在C20砼连续墙施工前，首先应用I18工字钢和φ159钢管（壁厚6mm）对溶洞内变形位移严重地方进行初期支撑，见图2。
5、结束语
5.1 对于大型岩溶隧道充填型溶洞，首先必须对岩溶形态、工程地质及水文地质进行详细勘察，为综合处理提供可靠资料。
5.2 当隧道穿越岩溶地段时，处理方案应根据溶洞的实际情况和隧道在其中的所在位置灵活处理，一般情况下可按岩溶对隧道的影响情况及施工条件，采取跨越、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除充填物或注浆加固软弱土地基、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合治理方案。
5.3 对于规模比较大、充填物松软不能承载隧道结构时，采用桩基托梁、连续支撑墙，梁端或支撑墙应置于稳固可靠的岩层上。当隧道底部岩溶充填物承载力低时，可以采取换填混凝土或浆砌片石来提高地基承载力，不能换填时，可采取钢管桩注浆群桩加固及其它措施。
5.4 溶腔的处理必须考虑地下水的排泄，一般情况以排为主，防、排、截、堵相结合，尽量保持原来的水文地质环境。目前，叙岭关隧道已全线贯通，经各方专家及检测部门鉴定，工程结构质量良好。
参考文献
1、王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论.合肥：安徽省教育出版社.2005
2、JTJ042-94 公路隧道施
论文作者:李洋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/3
标签：隧道论文; 岩溶论文; 溶洞论文; 泥岩论文; 围岩论文; 地下水论文; 溶洞群论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;