淺析公路越嶺隧道巖溶處治措施

■馬可讀

（北京建達道橋咨詢有限公司長沙高新分公司湖南長沙410012）

淺析公路越嶺隧道巖溶處治措施

■馬可讀

（北京建達道橋咨詢有限公司長沙高新分公司湖南長沙410012）

本文對公路越嶺隧道常見巖溶進行分類，分析巖溶對隧道工程的影響，提出有針對的處治措施，為今后公路越嶺隧道巖溶問題處治方案選取提供參考。

公路越嶺隧道巖溶問題處治措施

1　前言

我國巖溶分布較廣，隨著基礎建設的迅猛發展，越嶺隧道遇到的巖溶工程問題日益突出，為減少巖溶區隧道工程施工、運營時的安全風險；本文結合黃石月亮山隧道工程、貴遵高速公路、桑張高速公路巖溶隧道的設計和施工經驗，采用歸納分類，對不同巖溶問題提出針對性的處治措施，為今后公路越嶺隧道巖溶處治方案選取提供參考。

2　常見巖溶分類

據工程實例，隧道工程施工中遇到的巖溶形態主要有：溶縫溶溝溶槽、溶管、溶洞、暗河等；其中溶溝溶縫溶槽多沿節理、裂隙延伸方向呈斷續性發育；溶管在形態上呈不規則圓柱形，具有多級分支結構；溶洞系隧道工程所遇到的最主要的巖溶形態，在立體上一般呈不規則多面腔體，幾何尺寸變化區間大；暗河具有常水位或季節變動水位，規模較大，延伸較長，呈管線狀發育。

3　巖溶對隧道工程的影響

巖溶對隧道工程的影響主要表現在如下幾個方面：①巖溶破壞隧道圍巖的整體性，易導致隧道開挖出現局部坍塌、掉塊或洞頂地表塌陷；②巖溶洞穴或為空洞，或充填堆積物，或含較豐富的地下水，洞穴的存在使建筑物全部或部分懸空，將降低隧道的穩定性；③隧道掘進揭穿巖溶水通道，易導致涌水、突泥發生；④巖溶水中C032-含量增高時，水的流通將加大對隧道結構的侵蝕，影響其使用壽命。

4　處治措施

4.1處治原則

隧道巖溶處治應以“安全、經濟、快速、不留隱患”為原則；治理時，可根據巖溶對隧道工程的危害類型、巖溶形態及規模大小、充填特征、涌水量大小及其動態變化特征分如下幾種類型選取方案：

4.2無水無充填型巖溶處治

該類巖溶由于受構造影響，現已高于地下水動態變化帶范圍，與地下水其他滲水通道基本無水力聯系，其溶蝕作用不再繼續或溶蝕甚微，巖溶周壁較完整、堅硬、光滑，穩定性較好，在無擾動情況下發生自然掉塊或坍塌現象可能性較小；對于該類巖溶，若位于隧道洞室拱腰以上，一般可不處理，對揭開部位用錨桿支護即可，必要時可增加掛鋼筋網噴射混凝土；若位于邊墻或基底處，原則上采用回填方案進行治理，回填參數根據巖溶發育位置和發育規模確定，一般可采用漿砌片石回填，厚度不宜小于2.0m；每隔2m設置一處透水管與中心水溝相連；處治方案如圖1。

4.3無水有充填型巖溶處治

該類巖溶由于充填物大多存在差異性，工程力學性質較差，自穩能力不強，隧道洞室開挖揭露至該類巖溶充填物，該類巖溶對隧道影響主要表現為拱腰以上部位的塌方及基底不均勻沉降；對于該類巖溶主要可采用“周邊注漿加固、拱部管棚”的方案進行治理，加固段長度和超前預支護長度，根據巖溶縱向發育長度確定；其處治方案如圖2：

圖中B1為周邊注漿加固厚度，一般取3～5m；D為隧道開挖等效直徑；兩者一般可按B1=（0.5～1）D關系式確定；周邊注漿加固過程當中應按由下到上、由外到內、間隔跳孔原則進行，注漿段大于5m時，需采用分段式注漿；采用管棚超前支護時，管棚直徑一般選用108mm，外插角1°～3°，環向間距30cm，縱向長應與周邊注漿加固長度一致。

4.4無水無充填大型干溶洞處治

該類巖溶如位于隧道洞室拱腰以上時，因巖溶腔壁可能失穩崩塌，隧洞拱部將受到掉塊墜落沖擊，如位于路面及基礎以下，巖溶洞穴的存在可使隧洞全部或部分懸空，對隧道施工及運營安全影響顯著，一般可根據其發育部位選擇相應的方式進行治理：

A、拱腰以上大型干溶洞處治

施作超前錨桿及初期支護，并對溶腔進行錨網噴漿支護，巖溶發育段采用18工字鋼拱架掛網噴漿施作初支加強層，工字鋼間距一般選用50cm，并采用C25混凝土護拱作為結構防護層，其厚度不小于0.5m，溶洞與隧洞相通開口處，采用鎖腳錨桿加固，護拱外側設1.5m厚干砌片石作為結構保護層，在外側回填水泥砂漿作為緩沖層；初期支護施工時溶洞內預埋間距為2m的透水管，與拱腳盲溝連通，加強排水；其處治方案如圖3。

B、路面及基礎以下大型溶洞處治

路面及基礎以下大型溶洞，因規模較大，發育深度較深，一般不宜采用堵填的方法，而采用跨越處理方案，一般可根據巖溶發育特征及發育規模選擇不同的跨越方式，工程實例中跨越方式主要有梁板跨越、樁基承臺跨越及拱式跨越，發育規模巨大且具備條件的，甚至采用橋梁跨越，采用跨越方案的梁板端、拱座或樁端嵌入巖層深度需穩定性及上部荷載要求；其處治方案具體如下：

①梁板跨越

該方案主要針對沿隧道某一方向跨度在3～5米范圍的巖溶，隧道開挖揭露到該類巖溶后，可在巖溶發育段，基底以下約2m處鋪設模板，現澆鋼筋混凝土梁板，梁板在穩定巖層上搭接長度不宜小于3m，梁板厚不小于1m，混凝土強度等級不宜低于C25；施工時每2米需預埋透水管；其處治方案如圖4：

②樁基加承臺跨越

該方案主要針對沿隧道縱向跨度較大，且發育深度20～30米范圍的巖溶，隧道開挖揭露到該類巖溶后，可在巖溶發育段采用樁基加承臺跨越，基樁直徑d不宜小于1m，樁端進入穩定中風化巖不小于1.5d，且樁底應保證完整中風化巖厚度不小于3m，基樁可采用陣列形布置，間距一般3m×3m，上部承臺高度一般可采用2m，承臺與結構體中間空隙可采用水泥砂漿填實，具體設計參數應根據巖溶發育特征計算確定；其處治方案如圖5。

③拱式跨越

該方案主要針對沿隧道縱向跨度較大，且發育深度較深，難以采用回填、設置樁基的巖溶，拱跨采用實腹式，矢跨比一般1：8～1：6，拱橋圈及拱座上采用C15混凝土回填，拱座嵌入巖層應滿足上部荷載及穩定性驗算要求，其處治方案如圖6：

4.5涌水型管道巖溶、暗河

該類巖溶因存在巖溶水，與山嶺地下水存在直接水力聯系，隧道掘進揭穿巖溶水通道，易導致涌水、突泥發生，對隧道圍巖穩定及施工影響大，原則采用引排方案，維持原有過水通道，不改變其地下水動力平衡，當暗河位于拱腰及以上，引排方案難以實施時，為確保施工及運營安全，可采用泄水洞方案對暗河巖溶水進行排泄，泄水洞的位置、坡度、最小斷面及數量應根據工程地質條件、水文地質條件確定，以滿足安全排水要求。

5　結語

巖溶是在碳酸鹽巖地區越嶺隧道施工中常見的不良地質現象，由于其發育規律的難尋性、復雜性及對工程的危害性，當隧道施工開挖揭露至巖溶時，一般需要盡快確定合適的處治方案，故今后公路越嶺隧道巖溶問題處治方案選擇時，應先對巖溶進行分類，然后根據不同巖溶類型快速選取相應的處治措施，當巖溶與隧道的相對關系、類型與文中幾種情況有差異時，具體可實施性方案可在此基礎上優化。

［1］《遵義北環高速公路小槽灣隧道溶洞處治方案》 （中交公路規劃設計院有限公司二〇一四年四月）

［2］《桑植至張家界高速公路黃香灣隧道巖溶處治方案》 （中交第一公路勘察設計研究院有限公司 二〇一五年十月）

［3］《巖溶隧道的處治技術現狀》 （陳煌、楊麗；技術應用）

［4］《公路隧道設計規范》 （JTG D70-2004）

F540.3［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-451-2