基底隱伏性巖溶綜合整治處理技術

范斌

（中交四航局第一工程有限公司，廣州510000）

1 引言

在高速公路施工過程中，為避免山體對線型產生過大影響，一般會采取隧道作為跨越方式，有效提升高速公路的選線效率。但與此同時，在隧道的開挖過程中，山體內也可能會存在諸多不良地質條件，對施工造成影響。其中，以巖溶尤其是隱伏性巖溶對工程的質量安全最為不利，巖溶和巖溶裂隙水對隧道工程可能產生塌陷、地面穩定性降低和水涌泥等災害[1，2]，不僅對施工安全造成較大的風險，也不利于隧道的正常使用。因此，針對公路基底隱伏性巖溶的綜合治理，也成為施工過程中亟待解決的關鍵性技術問題。

2 工程概況

某高速公路工程位于廣東省中山至陽春段，隧道處于陽春市春灣鎮境內，為分離式隧道，左右線進出口的洞門均使用削竹式，整體埋深360 m 左右，隧道屬長隧道。本隧道走向與山脊走向近于垂直，地層上覆蓋有第四系殘坡積層粉質黏土，內含F3 斷裂構造帶，斷層帶附近巖體較為破碎，對隧道開挖時的穩定性有一定影響。經前期勘探表明，本隧道內巖溶發育程度較高，且基底部分有較多隱伏性巖溶，為確保隧道施工過程中的安全性和工程質量的可靠度，需要對隧道中的巖溶制定處理預案，并提前考慮整治處理過程中可能會存在的風險。

3 整治處理技術

3.1 基底巖溶探測技術

隧道的超前探測是對基底巖溶進行整治處理的前提條件和重要保障。因此，對巖溶地區進行處治的第一步為結合實際情況選擇合適的巖溶探測技術。針對基底巖溶的探測有多種方法，最常見的方法有鉆探法、地質雷達法、高密度電法和地震映像法[3]。其中，鉆探法在進行隱蔽性基底巖溶探測時，可能出現漏探。地震雷達法的探測方式為電磁波探測，在發射電磁波后，根據反射波的形態來對不良地質條件進行鑒別，但對于覆蓋層較厚的不良地質情況，電磁波較難穿透，勘測效果欠佳。高密度電法通常適用于隧道基地為非弱風化巖層且所需探測深度較淺的情況，它在合適的條件下，對隧道內的溶洞大小和埋深探測較為精確。地震映像法在隧道施工中一般僅用于淺層探測，它是基于反射波偏移距技術發展起來的勘測手段，其數據信息量較多，探測深度較大，一般與地質雷達法聯合使用。本項目選用的探測方案為：以地質雷達法為主要探測手段，利用地震映像法進行復核探測，若基底為風化基巖則使用高密度電法進行復核探測。

3.2 基底隱蔽性巖溶處理原則

處置隧道基底隱蔽性巖溶時，應遵循以下原則：首先，在前期勘測及選線階段應當盡量避開巖溶強烈發育地區。其次，對巖溶水應當以疏導原則為主，堵疏結合為輔，互相配合進行治理。再次，未經處治的隱伏性巖溶不應作為天然地基。針對基底隱伏性巖溶的處治可以選用防滲堵漏、灌填巖溶通道等方式。最后，不論是地表水的排出還是地下水的疏導，都應采取措施，防止涌水、泄水對環境的污染和對施工質量的影響。

3.3 巖溶涌突水的預防及處理

在施工過程中，采取TSP/TGP 來進行超前探測預報，對于地質異常施工段則用鉆孔或超深炮孔等方式來進行超前探測驗證。每次探水段長度應為15 m 左右，探測正常則開挖10 m，保留5 m 進行下一次探水，并結合探水所得的水量、水壓、出水位置等情況確定相應的處理方案。

對于6 孔出水且出水量大于10 m3/h 的情況，應對斷面選用全截面堵水注漿的治理方式，并根據出水孔位置對調整注漿長度進行合理調整，若開挖處附近的巖層破碎程度較高，則選用前進式注漿技術，每段注漿5～10 cm，而當巖層條件較好時可一次全孔注漿。

對于總水量小于10 m3/h 但個別孔洞出水量大于2 m3/h的情況，在開挖斷面處則應使用局部堵水注漿的施工方案。以出水點位置和出水量為主，綜合考慮巖層節理和裂隙發育狀況，使用水泥-水玻璃雙漿液進行注漿工作，當注漿壓力滿足2倍水壓力條件時即可停止。

當超前探測的9 孔總出水量小于10 m3/h 且每個孔的出水量均小于2 m3/h 時，一般認定涌突水的可能性極小，此時可以進行下一個開挖作業循環。

3.4 巖溶處治技術

在隧道的施工階段可能會遇到不同發育規模的巖溶現象，在對巖溶進行處治時，首先必須要做好超前預報工作和鉆孔驗證工作，尤其是對基底隱伏性巖溶現象，需準確定位，確定發育規模、裂隙狀況、巖溶水情況和溶洞充填情況等，再選擇對應的處治方案。

對于發育規模較?。ㄖ赴l育深度在2 m 以內）的基底隱伏性巖溶，在探測出巖溶地質條件后，應挖穿隱蔽地形，使溶洞暴露，隨后清除溶洞內原有的填充物，并以C10 混凝土回填密實，回填的橫向寬度應超出基底兩側各1.5 m 以上。對于發育規模較大（指發育深度超過2 m 以上）的溶洞，同樣應先進行溶洞的暴露工作，將溶洞完全暴露后，以回填嵌補、回填封閉、注漿加固、支頂加固和擴大基礎等方式對大型溶洞進行處治，當巖溶發育狀況改變時，施工處治方案也應進行相應的動態調整。當地質條件對圬工支墻也構成較大的施工難度時，可使用筑供的方式對長跨徑巖溶地區進行跨越。

總的來說，針對基底隱蔽性巖溶的處治，同樣可以采取繞、截、排、堵、越5 字處治方針，保證工程質量安全，盡量避免巖溶和巖溶水的不利影響。

4 應用實例

該隧道工程的前期勘察地質報告指出，隧道洞身灰巖段的巖溶發育等級為強烈發育。在鉆探過程中，于隧道入口附近、K48+325 施工段和K48+330 施工段揭露到3 個溶洞，遇洞率達60%；所遇溶洞高0.5～4 m，粉質黏土全充填，線巖溶率為7.5%。根據基底溶洞的大小，將溶洞分為小型溶洞和大型溶洞，針對其特性分別制訂對應的處治方案。

4.1 小型溶洞

本隧道基底小型溶洞指的是發育深度小于2.0 m 的溶洞，對于此類溶洞，原則上應采用回填方式進行處理。因此，對于在基礎及路面下發育的溶洞（見圖1），采用M10 漿砌片石回填，厚度應大于或等于2 m，回填寬度超出路基邊緣1.5 m 以上。隧道的二次襯砌拱部、邊墻及仰拱混凝土的抗滲等級不低于P10，初期支護與二次襯砌間加設EVA 平面防水板。若所遇溶洞含填充物，須對填充物先進行挖除作業，且在挖除后每隔2 m 設置一處φ100 mm HDPE 透水管。溶洞水的處理方式則以疏導原則為主，堵疏結合為輔，綜合治理，將溶洞水通過透水管引入隧道排水溝。

4.2 大型溶洞

本隧道大型溶洞指的是發育深度超過2 m 溶洞。對于此類溶洞，原則上應采用跨越方式進行處理。因此，對于基礎及路面下發育的大型隱伏性溶洞，應結合溶洞發育寬度，分為2種情況分別進行處治：

1）當溶洞某一方向寬度較窄時，以鋼筋混凝土梁對溶洞進行跨越。鋼筋混凝土梁材料選擇C30 混凝土，梁高范圍為50～100 cm，梁兩側入圍巖深度應在50 cm 以上，且在梁中需預留溶洞水泄水孔。此外，應在溶洞中以M10 漿砌片石回填，回填過程中同樣應預留泄水孔，且在施工過程中注意預埋準100mm HDPE 透水管。

2）當溶洞發育強烈，寬度較寬，超過隧道開挖面寬度時，宜選用設擴大基礎或樁基并設鋼筋混凝土路面板進行跨越的方法。其中，鋼筋混凝土路面板的混凝土強度選用C25 等級，樁基礎梁選用C30 混凝土。樁頂厚度不小于80 cm，寬度不小于240 cm，樁基礎底部應伸入底部圍巖50 cm 以上，初期支護和二次襯砌同一般段同級圍巖襯砌，在施工過程中同樣應注意預埋φ100mm HDPE 透水管。

5 結語

在隧道的施工過程中，存在著諸多的不確定因素和風險。其中，以巖溶對項目質量安全的影響最甚，而基底隱蔽性巖溶由于埋藏在基底之下，探測難度較高，對工程質量造成了較大的安全隱患。因此，在施工過程中，針對此類型巖溶的處理，必須綜合考慮地質分布情況，做好地質預報和探測，根據巖溶發育情況選用合適的處治技術，做好處治施工風險管理，從而保證隧道的整體施工質量并確保隧道的安全使用。