鹽巖地層條件下鐵路隧道施工技術研究

黃東海

摘 要：鹽巖溶洞地理發育錯綜復雜，且形態千差萬別，因此具有非常明顯的不規則性。鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工往往困難重重，尤其對于我國部分特長鐵路隧道更是成為工程實施首要解決的重、難問題。有鑒于此，鑒于此，本文將以工程實例對鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工技術加以研究，旨在為同類工程施工提供參考依據。

關鍵詞：鹽巖地層；鐵路隧道；涌水；突泥

1 工程概況

圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）主要通過毛壩向斜高壓富水地段。該段整體呈北北向趨于北東向延變，西側較高、東側較矮，分布呈長形舟狀，南北走向65延長公里，東西走向2.00～3.51延長米，該區呈現封閉、可溶且不透水的盆式構造，地層以硅酸鹽灰巖為主，施工治水以堵為主，輔以限量排水為基本原則。根據施工前對該地區的地質勘查情況來看，毛壩向斜深部少部分存在高發育的溶裂、溶蝕問題，且藏水量豐富。該隧道通過毛壩向斜核部與兩側的二疊系吳家坪組與茅口組的硅酸鹽灰巖地段，中深部存在高發育的鹽巖構造。隧道掘進過程中揭露了三個充填溶洞，三組充填溶洞豎向發育極為強烈。在開挖過程中有兩個出現了高壓鹽巖溶洞涌水及突泥問題，且以二號充填溶洞處置難度最大，在600m的埋深位置存在的巖溶規模之大實施罕見。

2 鹽巖地層條件下鐵路隧道施工技術

鹽巖地層條件下鐵路隧道的開挖多采用臺階法施工。II、IV級圍巖中，鹽巖地層段插入隧道底部少部分斷面的情況下，可以采取全斷面一次掘進的方法。爆破掘進以超前鉆孔探測圍巖地質。倘若隧道僅有單側存在鹽巖，可以優先掘進該側，直至初期支護穩固可進行另一側的掘進施工。鹽巖地層條件下隧道的初期支護施工與襯砌施工可以根據鹽巖地層情況適當做加強處理。

施工過程中遇到這樣的鹽巖溶洞，為了不致施工進度停滯，可通過改線或迂回導坑來繞過鹽巖溶洞，可保證掘進施工與鹽巖治理的同步進行。比如，宜珙鐵路轎頂山隧道，距離該隧道出口1.6公里位置，DK70+320～DK70+400段內存在一處大型鹽巖溶洞，該溶洞沿線共計80米，高于隧道底面25米，平均寬度為60米，四層分布，整個通道錯綜迂回，地下存在常年流水的暗河，處置的難度非常大。經過設計院的仔細勘察與研究，隧道內增加三個彎道，以改線的方式繞過溶洞。

該隧道洞內涌水超過了80.6×104立方米/天，預測發生特大暴雨其洞內的涌水量將激增至30立方米/秒，影響半徑擴大至5公里范圍，總的影響面積超過了35平方公里。根據當地環境保護的政策要求，且經我方縝密研究，將采取“以堵為主”的整治措施。對于隧道地下水進行全方位風度，避免鹽巖溶洞的充填物大量流失，而導管注漿可以作為維護施工過程導洞圍巖結構穩定的專項技術措施。防水技術方案對于襯砌結構的要求頗高，按照現場勘查資料與調研結果分析來看，地表溝床積水洼地部位多有溶穴、落水洞、漏斗和豎井，它們是地下水主要來源，而具體的供給量根據季節變換大小有所不同，通常我們采取攔截措施來疏導地表水。如圖1便是該隧道處理地表水的實例圖。

圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過鹽巖溶洞地段，底部多為充填物，而拱部則是空洞。因此，可以強化襯砌構造強度，隧道拱部以上可以砌筑漿砌片石，再以上利用干砌片石進行封閉處理。倘若隧道空洞位置過高，也可根據圍巖的破碎情況進一步對空穴位置的巖壁作噴錨加固處理。襯砌結構可以改為I類圍巖設計，曲墻位置增設仰拱，拱部加設大型鋼拱架。

襯砌結構經受高水壓荷載，我們設計圓形襯砌開挖斷面，該斷面內半徑達到了4.17米。襯砌結構由注漿堵水固砂圈、初期支護、透水墊層和抗水壓結構構成基本受力體系。注漿堵水固砂圈和初期支護為承載圍巖自重所用，透水墊層為改進結構承載力分布所用，抗水壓結構則為封堵地下水和承載全水壓所用。當該結構承載4.5MPa的水壓力時，軸力可達2350噸，剪切力可達93噸，因此可以采取C40型鋼砼襯砌構造。為有效規避襯砌結構產生裂縫或進一步擴大裂縫，襯砌構造中需摻入鋼纖維材料。

以上對圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過鹽巖溶洞地段的施工處理，筆者總結了有關隧道在不同位置通過鹽巖溶洞地段的處理措施主要有如下幾點：

（1）穿越大型溶洞且地層條件較復雜，可根據實際情況，在邊墻梁或行車梁的形式通過；

（2）隧道底部穿越大型溶洞且伴有地下水，可以再隧道底部一下增設漿砌片石支墻，并通過支墻暗埋涵管引導洞內排水；

（3）隧道邊墻位置穿越深大溶洞，不適合增設邊墻，可以再隧道底部以下加設仰拱予以通過；

（4）隧道的中部或底部穿越深狹溶洞，可以增設兩側邊墻基礎，且根據實際情況增設橋臺架梁予以通過。

3 結束語

本文以圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過毛壩向斜高壓富水地段舉證闡述鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工技術，重點總結高效防治涌水、突泥等問題的處理方法，為同類工程施工提供可靠的經驗理論。

參考文獻：

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