山區隧道巖溶處理技術研究

周晉

（中鐵十四局集團建筑工程有限公司，濟南250000）

1 引言

隨著我國經濟發展，西南地區鐵路網建設進入高速發展時期，隧道成為山區鐵路必不可少的選擇。在巖溶隧道施工中采取何種方案安全、快速地處理溶洞，提高巖溶隧道施工技術水平，成為一項關鍵技術。本文結合工程實例介紹了在新建黔張常鐵路施工過程中各種溶洞的處理方案。

2 工程概況

新建黔江至張家界至常德鐵路位于湘西北、鄂西南和渝東南交界地帶，線路自渝懷鐵路黔江站引出東行，通過區地形起伏較大，山勢陡峻，呈峽谷地貌景觀。隧道總長8.65km，均為I級鐵路雙線隧道。隧址區各種巖溶形態發育不規律，施工中遇到溶洞、溶腔（槽）等風險較大。

3 溶洞處理措施

隧道施工過程中揭示多處溶洞，均無長流水，根據溶洞形態、與隧道結構相對位置采取了以下不同方案處理，取得良好的效果[1]。

3.1 拱頂、側壁無充填溶洞處理

DIK55+860掌子面從左到右揭示有2處溶洞，掌子面左側拱腰揭示溶腔縱向長約5m、結構外寬約6m，拱頂以上高約2m，洞頂有線狀滴水；右側拱腰揭示的溶腔寬約2～7m、拱頂以上高約3m，延伸至結構外7m，向下深約20m，局部滴水。針對該處溶洞采取以下處理措施：

1）對掌子面左側溶腔采取C20（混凝土強度等級）混凝土分層回填，巖溶洞洞壁設置1根φ200mm打孔波紋管，波紋管采用土工布包裹，管口接入隧道側溝。

2）右側溶洞基底采用C20混凝土回填密實，回填至內軌頂以下1m；內軌頂以下1m以上位置，在隧道輪廓線以外3m做混凝土擋墻，擋墻頂高于拱頂2m；沿洞壁設置3根φ200mm打孔波紋管，波紋管采用土工布包裹，管口接入隧道側溝，如圖1所示。

3.2 貫通地表與基底無充填溶洞處理

DIK55+125上臺階掌子面左右側各揭示一豎向發育溶洞，如圖2所示，該溶洞從DK55+128開始發育，沿洞身往小里程延伸至DK55+ll0段繼續發育，呈底部相連通的2個豎向發育的近橢圓狀溶洞，均無充填，局部洞壁及洞頂有滴水。其中右側溶洞自拱頂開始豎向發育，橫向寬約11m，已出線路右側邊墻結構范圍2m，豎向深度大于30m；左側溶洞自地表豎向發育，與地表落水洞相連通，橫向寬約6m，隧底以下發育深度大于30m。經地面調查發現，該掌子面里程附近地表豎向發育3個近圓狀落水洞，直徑為1～25m，經測距儀測量最深為86m，其中有1處落水洞直接與隧道洞身右側溶洞相連。針對該處溶洞采取以下處理措施：

圖1 回填處理示意圖

1）基底以下5m范圍內溶洞采用C20片石混凝土回填，其余采用洞砟回填。

2）拱頂以上溶腔設2m厚C20混凝土護拱并在護拱以上設置3m的廢舊輪胎緩沖層；沿溶洞豎向布置2根φ400mm打孔波紋管作為排水通道，管口及管身包裹土工布，波紋管一端高于緩沖層頂面50cm，另一端引入溶洞底。

3）溶洞地表落水洞口邊界以外1m沿洞口施做一圈I25鋼圍檁，并在其上沿橫向（短邊方向）設置I25型鋼橫梁間距50cm，縱向采用φ22mm連接鋼筋連接，間距100cm，型鋼及連接鋼筋表面涂兩層防銹漆，在型鋼上敷設一層φ16mm鋼筋網，網格間距25cm×25cm。吊裝底模板現澆30cm厚C25混凝土板。

4）DIK55+110～DIK55+132段基底上部采用梁+板跨通過，DIK55+120掌子面處120°增設φ89mm×12m中管棚，如圖3所示。

5）DIK55+120～DIK55+110段上、中臺階拱腳連接處沿縱向增設兩根I20工字鋼縱粱，上、中臺階拱腳處增設兩根φ89mm鎖腳錨管，深入基巖不小于4m。

3.3 基底裂隙型巖溶處理

DIK51+416～DIK51+467段上、下臺階開挖過程中揭示多處大小不一的封閉型半/無充填型小型溶腔，底部均以溶隙形態繼續向下延伸。根據探孔結果，DIK51+416～DIK51+467段基底當前開挖面（高程：796.76m）以下約14.3m范圍內節理裂隙發育，巖體破碎，巖溶發育，其中 2.7～14.3m（高程：794.06～782.46m）范圍內巖溶形態多為大型溶隙，局部為溶腔，規模一般為0.2～1.0m，揭示最大規模為3.3m，以無充填為主，局部為黏性土半充填，且局部灰巖巖溶化極嚴重，鉆進過程有卡鉆現象，14.3m（高程：782.46m）以下巖體較完整，巖溶弱發育[2]。針對該處基底裂隙型巖溶采取以下處理措施：

1）DIK51+416～DIK51+467段采用φ89mm鋼花管注M10（砂漿強度等級）水泥砂漿，復注水泥漿，鋼花管間距2.25m，梅花形布置，鋼花管深入溶隙底以下1m。鋼花管管壁預留φ10mm注漿孔，間距1.5m梅花形布置。

2）注漿采用“先周邊、后中間”原則，防止漏漿。鉆孔過程中遇到較大溶腔，先用M10水泥砂漿回填密實，后注水泥漿。

3）注漿終壓2.0MPa，注漿達終壓后穩壓10min，且注漿速度不大于10L/min，方可結束注漿。

圖2 現場溶洞形態

圖3 梁板跨越處理示意圖

3.4 巖溶隧道施工注意事項

巖溶隧道施工注意事項包括：（1）巖溶隧道施工應將超前地質預報納入工序管理，地質雷達、TSP等物探技術結合超前水平鉆、加深炮孔等盡可能準確探出溶洞發育形態、大小、位置、是否有水，根據預報結果決定是否揭示，做到“不探明、不開挖”。（2）加強洞內監控量測，對洞內圍巖拱頂沉降、水平收斂、初支變形及溶腔穩定性進行實時監控，預防施工處理過程中安全事故的發生。（3）溶腔處理過程中必須對原有過水通道進行保留，不得堵塞。

4 結語

通過以上所述類似處理措施，施工過程中所揭示溶洞均得以安全、快速處理，未產生質量缺陷問題。巖溶發育千變萬化且具有不可預知性，本文所述僅為部分巖溶存在形式，針對不同的巖溶問題，需要在施工中進行更多的總結提高。