岩溶地区高速公路隧道之间处理方案的对比分析

张云良

(广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院,桂林 541002)

1 项目概况

项目区位于岩溶峰丛洼地地貌区，区域地下水类型属裸露型岩溶水，富水性丰富。弄潮洼地西侧为1#隧道入口，东北侧为2#隧道出口，见图1。原设计在2#隧道出口设置3 m×20 m的一座中桥，洼地内其余地段为填方路段，中桥主要是跨越消水洞S3与S4之间的地下河通道，引排公路两侧流水。岩土工程勘察资料显示，下伏石炭系中统黄金组(C2h)灰岩， 质地纯， 岩溶强发育，而桥梁采用冲(钻)孔灌注桩基础，施工有一定困难，且存在一定的安全隐患，还有可能堵塞岩溶通道形成内涝。

图1 项目区平面位置图

2 岩溶地下水补给、径流、排泄特征

岩溶地下水具有点状注入式补给、管状径流、集中排泄的特征。大气降雨是地下水补给最主要的来源，其次地表溪沟、水塘等地表水不同程度的下渗补给岩溶水。本区每年4～9月降雨充沛(占全年的78%)，是地下水补给最丰富的时间。岩溶地下水赋存和运动于各种形态、不同规模的岩溶裂隙和岩溶管道中，大部分以地下河、泉形式集中排泄于谷地边缘，成为地表小河源头，此外，洼地内的地下河天窗、塌陷坑等为临时排泄口。洪水季节，水位上升，地下河天窗、塌陷坑可向外溢洪，洼地聚集的雨水也通过地下河天窗、塌陷坑消水进入地下岩溶管道，排出谷地

3 岩溶地下水动态特征

地下水动态主要受大气降雨量的影响，以剧变型为主要特征。在降大、暴雨后，因上游洼地汇水面积较大，地表明流由S1进入地下河，地下水位迅速上升，流量急剧增大，经弄潮洼地后，地下水从S2、S3、S4涌出。弄潮洼地四周封闭，降雨时亦会汇集大量雨水于洼地内，导致弄潮洼地发生内涝洪淹现象。降雨过后，随着地下水位下降，洼地内积水沿S2、S3、S4消入地下，在S5处转为地表河流。至枯水期水位大幅下降，流量也迅速减少；呈现地下水水位年变幅大，时空分布不均等特点。经调查洼地积水，水深1～2.0 m，时间一般5～8 d。

4 岩溶发育特征

4.1 钻探结果

据弄潮洼地内路线详细勘察资料，共布18个钻孔，其中发育溶洞钻孔9个，遇洞率达50%。溶洞发育高度0.4～2.7 m，埋深7.6～15.5 m，溶洞发育段长度40.24 m，岩石钻进共419.2 m，线岩溶率为9.6%，属岩溶强发育区，浅层岩溶尤发育。

4.2 物探结果

为了更好地了解场地岩溶发育特点及地下水径流特征，采用高密度电阻率法进行物探，在弄潮洼地内布置了2条大致垂直于地下水流向的测线，结果见图2～5，可看出在剖面图中标注位置有明显低阻异常出现，经反演后可看出在埋深为10～20 m处有低阻异常段，据此推断地下岩溶通道的位置，溶洞发育深度为10～20 m，为浅层岩溶，与岩土勘察结果一致。

图2 测线1施伦贝尔ρs断面等值线图

图3 测线1施伦贝尔断面ρs等值线反演图

图4 测线2施伦贝尔断面ρs等值线图

5 中桥改盖板涵的可行性分析

由于该区浅层岩溶发育，溶洞埋深7.6～15.5 m，采取中桥方案，桥桩基础位于岩溶发育段，一般采用冲(钻)孔灌注桩，极易产生涌水、漏浆、坍孔、地面沉陷以及灌注水下混凝土严重流失等事故，从而大大增加了冲(钻)孔灌注桩的施工难度，往往导致施工成本高、效率低、质量差、工期长。施工中遇到溶洞，通常进行回填片石、混凝土灌浆处理，混凝土砂浆渗漏将堵塞地下岩溶管道，对地下水径流排泄造成影响，亦会加剧洼地的内涝洪淹灾害，使路基及洼地长时间被水淹没，不仅会影响公路路基的安全，淹没洼地耕地，也会影响当地群众的生产生活。

中桥改为钢筋砼盖板涵，盖板涵横跨岩溶地下河。场地基岩面埋深较浅，盖板涵基础埋置深度一般小于5 m，该埋深范围内无溶洞分布，盖板涵基础采用明挖基础，施工废渣不会封堵浅层地下岩溶管道，地表水排泄通道也不会受到影响；高速公路附近的S1、S3、S4、S5四处采用盖板、竖井等措施进行保护，防止工程建设过程中有落石滚入，堵塞地下水排泄通道；在弄潮洼地修筑盲沟，与天窗相连，在各天窗边设置涵管，与路基坡脚排水边沟相连，使地表水排泄畅通。采用盖板涵工程措施进行处理，可以保持原有洼地地表水、地下水径流排泄途径，高速公路建设造成内涝的可能性小，基本不会影响附近村民的生产生活。中桥改盖板涵工程是可行的，且造价明显低于桥梁工程，亦能保证工程项目的顺利实施及安全运营。

图5 测线2施伦贝尔断面ρs等值线反演图

6 结语

在岩溶区修建高速公路往往会出现很复杂的地质问题，我们通过详细的野外地质调查，综合利用区域资料，同时结合钻探、物探等方法综合分析岩溶地区地下水补给、径流、排泄、地下水动态及岩溶发育特征。在遵循岩溶发育特征及地下水流场特点的前提下，因地制宜，采用盖板涵工程方案代替原设计的中桥方案，既安全、经济、合理，又不影响当地群众的正常生产生活，还能保证工程项目的顺利实施及安全运营。

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