淺析鐵路隧道工程隧底巖溶處理技術

摘要 為了確保鐵路隧道建設及運營階段的安全，本文分析了鐵路隧道建設中遇到的不同形態的巖溶發育類型，研究了從設計到施工階段不同的巖溶處理原則，提出了各階段針對不同類型的巖溶處理措施，結合參建項目案例，總結闡述了鐵路隧道建設過程中對隧底溶洞的處理方法，對后續的鐵路設計及施工提供了借鑒經驗。

關鍵詞 鐵路隧道；巖溶；隧底；筏板；施工技術

中圖分類號 U455.49 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）02-0093-03

0 引言

隨著我國經濟的迅速發展，交通建設也得到了迅速發展，高速公路、鐵路建設必然要穿越我國廣泛的巖溶分布區。受線形及坡度限制，在巖溶發育區必然出現大量的巖溶隧道，而巖溶隧道修建面臨的最大問題就是施工風險高。為保障巖溶區隧道施工及運營期鐵路的安全，對巖溶隧道的技術處理進行研究非常必要，巖溶處理應根據其形態、位置、充填情況等因素，采取注漿、回填、梁板跨越等措施。該文結合參建項目中對隧底巖溶的處理方法進行總結闡述，以期對以后的設計與施工提供一定的借鑒意義。

1 鐵路隧道巖溶處理技術

1.1 隧道設計中的巖溶處理原則

（1）巖溶處理措施應根據巖溶發育部位、巖溶類型、巖溶規模、巖溶水發育程度、巖體完整性等，結合隧道設計、施工、環境保護及運營維護等因素進行確定。

（2）巖溶處理設計和施工方案，應根據超前地質預報和施工期間的巖溶勘察成果進行動態調整。

（3）隱伏巖溶設計方案，應根據其形態、位置、充填情況、對隧道工程的影響等因素進行確定，可采取注漿、回填、梁板跨越等措施[1]。

1.2 隧道施工中的巖溶處理原則

在隧道施工中對巖溶的一切處理措施，均應以施工及運營期的安全為根本。巖溶可按埋藏條件、發育程度、地下水發育程度、填充狀態等分類，按發育形態可分為裂隙型、溶洞型、管道型、暗河型[2]。

1.2.1 裂隙型或管道型溶洞

對于干燥無水管道型溶洞，可以直接采用隧道棄渣回填溶洞，然后用水泥砂漿灌注片石之間的孔隙。對于季節性過水溶洞，若此溶洞處隧道埋深大于50 m，宜采取疏導為主的處理措施。對于可能存在高水壓的富水巖溶裂隙，宜采用鉆孔排水減壓、超前注漿等措施。

1.2.2 溶洞型溶洞

對于無充填的洞穴型干溶洞，首先應對巖溶洞壁的穩定性進行綜合分析評價，采取清除洞壁危巖、噴錨網、護墻、護拱、立柱支頂、錨索等措施對巖溶洞壁進行防護。對于已經充填的貧水洞穴型溶洞，基礎形式可采用鋼花管注漿、換填、復合地基等形式進行防護。

1.2.3 洞廳型溶洞

溶洞規模大于500 m3時則稱為洞廳型溶洞。對于無充填無水的洞廳型溶洞，很難在短時間內探明其形態特征及地下水特征，為不耽誤隧道施工工期，宜在隧道無溶洞的一側開挖一條繞洞到隧道前方繼續對隧道正洞進行施工。如果充填溶洞富水且具有較高水壓力，剩余巖墻安全性不足，則需要鉆孔排放溶腔內積水，然后采用帷幕注漿加固溶洞內的填充體。當隧道臨近暗河通過時，應綜合評價隧道與暗河間剩余巖盤的穩定性，當巖盤安全厚度不滿足要求時，應對其進行加固處理，基底宜采取樁、板、梁等工程措施，確保穩固可靠。

趙偉剛[3]論述了九萬大山二號隧道溶洞段的施工處理技術，主要包括回填+換填法、梁板跨越法等；沈登科[4]論述了西鐵車2號隧道拱腰、邊墻和底部的小溶洞處理方式；黃君文[5]論述了鐵路隧道在建設期洞廳型溶洞的處理措施。該文將結合類似工程經驗對某高速鐵路隧道的一些典型溶洞進行歸納總結。

2 工程案例

2.1 隧道概況

某鐵路隧道進口位于安徽省淮北市杜集區，出口位于宿州市蕭縣，隧道全長1 304 m，設計行車時速為250 km，為單洞雙線隧道。隧區地貌為剝蝕低丘，山體呈北東向分布，區內地形稍有起伏，相對高差30～144 m。

山體主要由碳酸鹽巖夾碎屑巖組成，多為單斜地形。坡麓地帶的小型溶洞、溶溝（槽）、石芽等巖溶地貌發育。隧道洞身最大埋深約136 m。

2.2 工程地質

根據鉆探揭露，隧址區內地層較復雜，表層為第四系全新統人工填土層及上更新統沖洪積形成的含碎石粉質黏土；下伏基巖巖性分布復雜，主要為寒武系巖層。沿線路方向自上而下分別如下：白云質灰巖、鮞狀灰巖、泥質石英粉砂巖、含礫灰巖、砂質頁巖等。隧區巖溶段整體較發育，局部地段強烈發育，隧道揭示溶洞呈空洞或半充填狀態，洞內堆積有大量黏性土、粉土、粉砂夾含灰巖碎石。

2.3 隧底巖溶探測

隧底隱伏巖溶探測方法以超前地質預報為先導，在灰巖地段采用綜合物探方法進行基底探測。綜合物探方法主要采用“電磁類+地震類”方法，物探方法為瞬變電磁法+地震映像法。

隧道內探測測線沿線路方向按照4條進行布置。為減少鋼架對探測精度的影響，最外側測線應距離鋼架1.0 m，每條測線間距約3.0 m，測線布置如圖1～2所示。對巖溶強烈發育影響隧道穩定的異常處，應采用巖芯鉆孔確定隧底隱伏巖溶的位置、規模、頂板厚度等，分析評價隧底的穩定性并提出相應的處理措施。

2.4 溶洞開挖揭示情況

開挖揭示隧底巖性為寒武系下統饅頭組灰巖、泥灰巖頁巖互層，局部風化嚴重，泥質結構、層狀構造，節理裂隙發育，巖體破碎。

溶洞為無充填型溶洞，與線路豎向傾角約0°～35°，與線路呈40°～50°，夾角向右后方延伸，向左超出開挖輪廓線約1～3 m、向右延伸約4～6 m，開挖揭示溶洞口約2.4 m×1.1 m，兩側端部均發育向下延伸的空洞，最大處寬約4.4 m，長約5.2 m，物探測得溶洞的影響深度為14～16 m，溶洞內發育有鐘乳石，推測該溶洞為過水溶洞。溶洞分布的平、縱斷面圖見圖3～4所示：

2.5 溶洞處理方案

（1）根據巖溶發育形態與隧道的關系，采用回填+筏板的方案跨越溶洞，隧底空腔部分采用級配透水石塊逐層回填，從下向上依次回填：粒徑30～40 cm塊石（回填厚度約9 m）、粒徑10～30 cm塊石（回填厚度1.5 m）、碎石（回填厚度1.0 m）。

（2）回填頂面鋪設30 cm厚的C20混凝土找平層，找平層上部設置C35鋼筋混凝土筏板，筏板寬14～16 m，高1～1.8 m，筏板縱向支座考慮按地質專業推測的溶洞壁岸坡穩定線外不小于3 m；橫向根據揭示的巖溶形態，嵌入的基巖不小于50 cm[6]。

（3）筏板放樣過程中應對斷面形狀及筏板擺放位置進行核實，若發現實際情況與設計差異較大時，應及時提請設計單位調整，必須保證筏板嵌入基巖的深度不小于要求的穩定性。溶洞處理縱、橫斷面圖分別見圖5～6所示：

3 結語

通過以上措施，施工順利通過了此處溶洞，后期對初期支護及二次襯砌的監測數據統計表明，初支及二襯變形均符合規范要求。此次巖溶處理對后期揭示的溶洞處理提供了借鑒經驗，但由于隧道工程中圍巖地質情況的復雜性和預測模糊性等特點，隧道工程局部段落的施工風險仍然很高，這就要求在隧道開挖前做好隧道地質情況的超前預報，采取針對性的技術措施，保證隧道施工過程中的安全及建成后的運營安全。

參考文獻

[1]鐵路巖溶隧道勘察設計規范： Q/CR 9251—2020[S].北京：中國鐵道出版社， 2021.

[2]鄧勇，孫星亮，吳應明，等.巖溶區高速鐵路隧道修建技術[M].北京：中國鐵道出版社， 2019.

[3]趙偉剛.淺析鐵路隧道工程巖溶段施工處理技術[J].太原城市職業技術學院學報， 2020（1）：177-179.

[4]沈登科.鐵路隧道工程巖溶段施工處理技術研究[J].工程技術研究， 2021（7）：120-121.

[5]黃君文.鐵路隧道溶洞處理施工技術研究[J].石家莊鐵路職業技術學院學報， 2020（4）：25-29.

[6]鐵路隧道設計規范：TB 10003—2016[S].北京：中國鐵道出版社， 2017.