浅析公路越岭隧道岩溶处治措施

■马可读

（北京建达道桥咨询有限公司长沙高新分公司湖南长沙410012）

浅析公路越岭隧道岩溶处治措施

■马可读

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本文对公路越岭隧道常见岩溶进行分类，分析岩溶对隧道工程的影响，提出有针对的处治措施，为今后公路越岭隧道岩溶问题处治方案选取提供参考。

公路越岭隧道岩溶问题处治措施

1　前言

我国岩溶分布较广，随着基础建设的迅猛发展，越岭隧道遇到的岩溶工程问题日益突出，为减少岩溶区隧道工程施工、运营时的安全风险；本文结合黄石月亮山隧道工程、贵遵高速公路、桑张高速公路岩溶隧道的设计和施工经验，采用归纳分类，对不同岩溶问题提出针对性的处治措施，为今后公路越岭隧道岩溶处治方案选取提供参考。

2　常见岩溶分类

据工程实例，隧道工程施工中遇到的岩溶形态主要有：溶缝溶沟溶槽、溶管、溶洞、暗河等；其中溶沟溶缝溶槽多沿节理、裂隙延伸方向呈断续性发育；溶管在形态上呈不规则圆柱形，具有多级分支结构；溶洞系隧道工程所遇到的最主要的岩溶形态，在立体上一般呈不规则多面腔体，几何尺寸变化区间大；暗河具有常水位或季节变动水位，规模较大，延伸较长，呈管线状发育。

3　岩溶对隧道工程的影响

岩溶对隧道工程的影响主要表现在如下几个方面：①岩溶破坏隧道围岩的整体性，易导致隧道开挖出现局部坍塌、掉块或洞顶地表塌陷；②岩溶洞穴或为空洞，或充填堆积物，或含较丰富的地下水，洞穴的存在使建筑物全部或部分悬空，将降低隧道的稳定性；③隧道掘进揭穿岩溶水通道，易导致涌水、突泥发生；④岩溶水中C032-含量增高时，水的流通将加大对隧道结构的侵蚀，影响其使用寿命。

4　处治措施

4.1处治原则

隧道岩溶处治应以“安全、经济、快速、不留隐患”为原则；治理时，可根据岩溶对隧道工程的危害类型、岩溶形态及规模大小、充填特征、涌水量大小及其动态变化特征分如下几种类型选取方案：

4.2无水无充填型岩溶处治

该类岩溶由于受构造影响，现已高于地下水动态变化带范围，与地下水其他渗水通道基本无水力联系，其溶蚀作用不再继续或溶蚀甚微，岩溶周壁较完整、坚硬、光滑，稳定性较好，在无扰动情况下发生自然掉块或坍塌现象可能性较小；对于该类岩溶，若位于隧道洞室拱腰以上，一般可不处理，对揭开部位用锚杆支护即可，必要时可增加挂钢筋网喷射混凝土；若位于边墙或基底处，原则上采用回填方案进行治理，回填参数根据岩溶发育位置和发育规模确定，一般可采用浆砌片石回填，厚度不宜小于2.0m；每隔2m设置一处透水管与中心水沟相连；处治方案如图1。

4.3无水有充填型岩溶处治

该类岩溶由于充填物大多存在差异性，工程力学性质较差，自稳能力不强，隧道洞室开挖揭露至该类岩溶充填物，该类岩溶对隧道影响主要表现为拱腰以上部位的塌方及基底不均匀沉降；对于该类岩溶主要可采用“周边注浆加固、拱部管棚”的方案进行治理，加固段长度和超前预支护长度，根据岩溶纵向发育长度确定；其处治方案如图2：

图中B1为周边注浆加固厚度，一般取3～5m；D为隧道开挖等效直径；两者一般可按B1=（0.5～1）D关系式确定；周边注浆加固过程当中应按由下到上、由外到内、间隔跳孔原则进行，注浆段大于5m时，需采用分段式注浆；采用管棚超前支护时，管棚直径一般选用108mm，外插角1°～3°，环向间距30cm，纵向长应与周边注浆加固长度一致。

4.4无水无充填大型干溶洞处治

该类岩溶如位于隧道洞室拱腰以上时，因岩溶腔壁可能失稳崩塌，隧洞拱部将受到掉块坠落冲击，如位于路面及基础以下，岩溶洞穴的存在可使隧洞全部或部分悬空，对隧道施工及运营安全影响显著，一般可根据其发育部位选择相应的方式进行治理：

A、拱腰以上大型干溶洞处治

施作超前锚杆及初期支护，并对溶腔进行锚网喷浆支护，岩溶发育段采用18工字钢拱架挂网喷浆施作初支加强层，工字钢间距一般选用50cm，并采用C25混凝土护拱作为结构防护层，其厚度不小于0.5m，溶洞与隧洞相通开口处，采用锁脚锚杆加固，护拱外侧设1.5m厚干砌片石作为结构保护层，在外侧回填水泥砂浆作为缓冲层；初期支护施工时溶洞内预埋间距为2m的透水管，与拱脚盲沟连通，加强排水；其处治方案如图3。

B、路面及基础以下大型溶洞处治

路面及基础以下大型溶洞，因规模较大，发育深度较深，一般不宜采用堵填的方法，而采用跨越处理方案，一般可根据岩溶发育特征及发育规模选择不同的跨越方式，工程实例中跨越方式主要有梁板跨越、桩基承台跨越及拱式跨越，发育规模巨大且具备条件的，甚至采用桥梁跨越，采用跨越方案的梁板端、拱座或桩端嵌入岩层深度需稳定性及上部荷载要求；其处治方案具体如下：

①梁板跨越

该方案主要针对沿隧道某一方向跨度在3～5米范围的岩溶，隧道开挖揭露到该类岩溶后，可在岩溶发育段，基底以下约2m处铺设模板，现浇钢筋混凝土梁板，梁板在稳定岩层上搭接长度不宜小于3m，梁板厚不小于1m，混凝土强度等级不宜低于C25；施工时每2米需预埋透水管；其处治方案如图4：

②桩基加承台跨越

该方案主要针对沿隧道纵向跨度较大，且发育深度20～30米范围的岩溶，隧道开挖揭露到该类岩溶后，可在岩溶发育段采用桩基加承台跨越，基桩直径d不宜小于1m，桩端进入稳定中风化岩不小于1.5d，且桩底应保证完整中风化岩厚度不小于3m，基桩可采用阵列形布置，间距一般3m×3m，上部承台高度一般可采用2m，承台与结构体中间空隙可采用水泥砂浆填实，具体设计参数应根据岩溶发育特征计算确定；其处治方案如图5。

③拱式跨越

该方案主要针对沿隧道纵向跨度较大，且发育深度较深，难以采用回填、设置桩基的岩溶，拱跨采用实腹式，矢跨比一般1：8～1：6，拱桥圈及拱座上采用C15混凝土回填，拱座嵌入岩层应满足上部荷载及稳定性验算要求，其处治方案如图6：

4.5涌水型管道岩溶、暗河

该类岩溶因存在岩溶水，与山岭地下水存在直接水力联系，隧道掘进揭穿岩溶水通道，易导致涌水、突泥发生，对隧道围岩稳定及施工影响大，原则采用引排方案，维持原有过水通道，不改变其地下水动力平衡，当暗河位于拱腰及以上，引排方案难以实施时，为确保施工及运营安全，可采用泄水洞方案对暗河岩溶水进行排泄，泄水洞的位置、坡度、最小断面及数量应根据工程地质条件、水文地质条件确定，以满足安全排水要求。

5　结语

岩溶是在碳酸盐岩地区越岭隧道施工中常见的不良地质现象，由于其发育规律的难寻性、复杂性及对工程的危害性，当隧道施工开挖揭露至岩溶时，一般需要尽快确定合适的处治方案，故今后公路越岭隧道岩溶问题处治方案选择时，应先对岩溶进行分类，然后根据不同岩溶类型快速选取相应的处治措施，当岩溶与隧道的相对关系、类型与文中几种情况有差异时，具体可实施性方案可在此基础上优化。

［1］《遵义北环高速公路小槽湾隧道溶洞处治方案》 （中交公路规划设计院有限公司二〇一四年四月）

［2］《桑植至张家界高速公路黄香湾隧道岩溶处治方案》 （中交第一公路勘察设计研究院有限公司 二〇一五年十月）

［3］《岩溶隧道的处治技术现状》 （陈煌、杨丽；技术应用）

［4］《公路隧道设计规范》 （JTG D70-2004）

F540.3［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-451-2