淺析巖溶隧道的處治措施

馬金濤（華鐵工程咨詢有限責(zé)任公司, 北京100071）

淺析巖溶隧道的處治措施

馬金濤
（華鐵工程咨詢有限責(zé)任公司, 北京100071）

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，高速公路、高速鐵路的通車?yán)锍讨鹉暝黾樱€路通過巖溶地區(qū)(段)不可避免，這就需要我們?nèi)媪私馑淼朗┕ぶ锌峡赡艹霈F(xiàn)的巖溶災(zāi)害，并針對不同翟海制定出相應(yīng)的防治措施。

隧道工程；巖溶；防治措施

1 巖溶的危害

通常在隧道工程施工作業(yè)中遇到的巖溶災(zāi)害主要有四種：（1）因洞穴導(dǎo)致建筑物全部或部分懸空，大大降低了隧道工程的投入使用后的可靠度。（2）洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧道的穩(wěn)定。（3）隧道中地下水流失，導(dǎo)致隧道頂部地面巖溶塌陷，原本相對穩(wěn)定的地質(zhì)環(huán)境遭到破壞。（4）巖溶水問題，尤其是在CO2等可溶性物質(zhì)增加時，水的流通將侵蝕隧道結(jié)構(gòu)，使隧道使用壽命大打折扣。所以，在隧道施工中正確處理溶洞問題對當(dāng)今我國工程領(lǐng)域事業(yè)發(fā)展具有重要意義。

2 巖溶類型

根據(jù)巖溶不同的形成方式，我們可以將巖溶類型分成三類，也就是下面我要介紹的有充填物質(zhì)的巖溶、干涸古巖溶以及充填地下水巖溶。（1）所謂的填充物質(zhì)巖溶，就是說在巖溶中填充了較多的流塑狀物質(zhì)，這些填充物的顆粒有大有小，尺寸各不相同，其中還可以存在大塊孤石，如果建筑物在沒有預(yù)見的情況下正面通過此類巖溶，有可能發(fā)生巖溶的大面積揭開或因巖溶保護(hù)層厚度較小而導(dǎo)致自然脹裂，這時其中的充填顆粒會迅速向外外溢沖，這給建筑物帶來的危害和破壞是十分大的。（2）其二，如果在溶洞中不存在填充物，且?guī)r體壁面十分堅硬，我們就稱之為干涸古巖溶，這種巖溶安全性高，對建筑物不構(gòu)成威脅和破壞，不實際操作中我們只需做好干涸古巖溶揭開周壁的保護(hù)工作，以避免因外部作用力對巖溶的沖擊，確保其巖體的穩(wěn)定性就行。（3）此外，還有充填地下水巖溶，此類巖溶就形如盛滿水的容器，將水包裹在巖壁之中，這主要是因為巖溶中的已達(dá)到溶解飽和，對四周巖壁不再具有溶解的性能，同時在巖溶中沒有適當(dāng)?shù)牧鞒銮溃瑥亩沟脦r溶中充滿了地下水，如果揭開巖溶，盡管其破壞力遠(yuǎn)不及填充物質(zhì)巖溶，但依然會對施工生產(chǎn)帶來相關(guān)損失，有幸的事，填充地下水巖溶能夠通過一些內(nèi)部水壓等兆示在實際工程中事先預(yù)知。因此，在巖溶地區(qū)開展地下工程作業(yè)時，我們需要一些優(yōu)秀的地質(zhì)工程師，實地對工程施工面展開地質(zhì)分析，預(yù)測施工中有可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，并針對相關(guān)的地址災(zāi)害做出適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，盡可能避免或降低因巖溶地質(zhì)災(zāi)害帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

3 巖溶隧道處治措施

3.1 隧道開挖輪廓外發(fā)育小型溶洞的處理方案：

（1）隧道拱頂及拱腰以上發(fā)育深度小于2m的溶洞，清除溶洞充填物后在溶洞周邊垂直圍巖方向打設(shè)Φ22藥卷錨桿，長2.0～3.0m，間距120X120cm， 梅花型布置，深入基巖不小于1.0m，施作完成后及時進(jìn)行初期支護(hù)并預(yù)留泵管，而后分次泵送C15砼回填；（2）隧道邊墻發(fā)育高度小于3m的溶洞，先在溶洞底部用片石干砌回填，距離隧道開挖線不小于2m距離范圍內(nèi)用M7.5漿砌片石進(jìn)行封堵，回填片石不得侵入初期支護(hù)，溶洞處每隔2m設(shè)置一道Φ100mm軟式透水管與中心排水溝相連。（3）隧道仰拱及路面下發(fā)育深度小于2m的溶洞，清除溶洞充填物后采用C15砼回填。

3.2 隧道拱腰以上發(fā)育大型溶洞的處理方案：

（1）拱腰以上發(fā)育大型無充填物或填充物可清除的溶洞，沿溶洞周邊垂直圍巖方向打設(shè)Φ22藥卷錨桿，長3.0m，間距120X120cm，梅花型布置，深入基巖不小于1.5m，錨桿打設(shè)完后掛設(shè)Φ22鋼筋網(wǎng)，間距20X20cm，溶洞處每隔2m設(shè)置一道Φ100mm軟式透水管作為泄水通道，后泵送澆注C25砼，砼最薄厚度不小于80cm，兩側(cè)嵌入巖石內(nèi)不小于50cm，待砼強(qiáng)度達(dá)到70%后采用沙袋回填。（2）拱腰以上發(fā)育大型有填充物不可清除的溶洞，開挖此段隧道前沿溶洞周邊打設(shè)超前小導(dǎo)管或大管棚作為超前支護(hù)，隧道開挖后素噴10cm厚砼，然后安裝I20b型鋼拱架，掛設(shè)Φ6.5鋼筋網(wǎng)20X20cm（雙層），并設(shè)置長3.0m長Φ22鎖腳錨桿，噴射50cm厚砼作為護(hù)拱，施作護(hù)拱時每隔2m預(yù)留一道Φ100mm軟式透水管作為泄水通道，在護(hù)拱保護(hù)下再施工初期支護(hù)及二次襯砌。

3.3 隧道仰拱及邊墻發(fā)育大型溶洞的處理方案

（1）上部寬度較窄的溶洞，先在溶洞底部采用M7.5漿砌片石回填，而后在漿砌片石上澆筑C25鋼筋砼梁，梁厚不小于50cm，梁端置于穩(wěn)固可靠的基巖上。施工中預(yù)埋Φ100mm軟式透水管作為泄水通道，間距2m/道。（2）上部寬度較寬的溶洞，采用人工挖孔樁及C25鋼筋砼梁跨越。先施作樁基礎(chǔ)，樁基直徑不小于1m，深入基巖大于1.5m。待樁基強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的70%時，再在樁基上方澆筑C25砼梁，樁基直徑、粱的厚度及寬度根據(jù)現(xiàn)場溶洞實際情況而定。

3.4 當(dāng)溶洞較大較深，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施

（1）當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過。（2）當(dāng)隧道底部遇有較大溶洞并有流水時，可在隧底以下砌筑漿砌片石支墻，支承隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排洞水。（3）當(dāng)隧道邊墻部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊墻基礎(chǔ)時，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。（4）當(dāng)隧道中部及底部遇有深狹的溶洞時，可加強(qiáng)兩邊墻的基礎(chǔ)，并根據(jù)情況設(shè)置橋臺架梁通過。（5）溶洞上大下小，且有部分充填物時，可將隧道頂部的充填物清除，然后在隧道底部標(biāo)高以下設(shè)置鋼筋混凝土橫梁及縱梁，橫梁兩端嵌入巖層。

4 結(jié)束語

石灰?guī)r地區(qū)隧道中出現(xiàn)溶洞非常普遍，隧道施工中只有認(rèn)真作好超前地質(zhì)預(yù)報，正確了解巖溶地貌的分布、巖溶發(fā)育規(guī)律、構(gòu)造特點，根據(jù)遇到的不同巖溶構(gòu)造采取不同的處理措施，才能切實保證巖溶隧道施工的質(zhì)量、進(jìn)度和安全。

[1]鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)細(xì)則(TBJ108-92)[S].

[2]張運標(biāo).新建城鎮(zhèn)隱伏型巖溶的勘察與治理[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,1998,9(增刊):375-380.

[3]楊漣.復(fù)雜巖溶地基處理實例[J].勘察科學(xué)技術(shù),1999,(05):23-26.