长水机场隧道岩溶发育规律评价

赵斌

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610000）

1 工程概况

1.1 工程地质条件

长水机场隧道位于昆明东北方向，属云贵高原丘陵地貌，洼地与缓丘相间，地形波状起伏，隧址区位于长水机场及附近区域，人为活动频繁，地形地貌改造较大，洞身地表经过填挖后，地形较为平缓，机场场坪标高在2095～2100m，机场南工作区2040～2095m，自然横坡5°～15°。地面建筑物较多，主要为机场跑道、停机坪、滑行道、服务车道、卫星厅施工区、沾昆铁路、市政道路等。

1.2 勘察方法

岩溶为长水机场隧道主要工程地质问题，隧址区位于云贵高原之嵩明盆地与昆明盆地间岩溶槽谷区，碳酸盐岩广泛发育，地表石芽、峰丛等岩溶地貌明显，岩溶中等～强烈发育，对隧道施工影响较大。本次采用了收集机场勘察资料、地面物探（瞬变电磁法、天然面波法、微动、伪随机高密度电法）、地质钻探、室内试验、专题研究等综合勘察手段，基本查明了隧址区岩溶发育程度、岩溶水垂直分带、溶洞规模及规律、地下水位特征等工程地质及水文地质条件，提出相应的工程措施建议。

2 岩溶勘察情况

2.1 物探

通过地面物探共判识异常区288 处，显示为竖向延伸性较横向有明显优势，其中对隧道工程有影响的有204 处。根据物探异常区与隧道洞身的空间关系，将其对隧道工程的影响程度按“大、较大、中等、小”等4 个等级进行了评价，其中影响大的有124 处、影响较大的有34 处、影响中等的有46 处。通过物探宏观判识，岩溶对隧道工程影响大。

2.2 钻探

本次勘察共完成浅孔钻探343 孔，揭示溶洞281 个，根据溶洞顶底板与隧道洞身的空间关系、溶洞发育特征，将溶洞对隧道工程的影响程度按“大、较大、中等、小”等4 个等级进行了评价。通过钻孔揭示溶洞进行评价，岩溶对隧道工程影响大。

3 岩溶勘察评价

3.1 岩溶水垂直分带

隧址区处于岩溶槽谷中，碳酸盐岩分布较广，因机场及其附属设施建设其原始地貌形态已改变，经收集原始地形图、《昆明新机场水文地质与岩溶专项勘察报告》等机场建设期间地勘成果，并结合本次勘察钻孔揭示情况，对隧道洞身DK701+950~DK709+800 段岩溶水垂直分带进行了分段划分，如表1 所示。

3.2 岩溶发育程度

隧址区岩溶发育程度受岩性控制较为明显，根据地质钻孔揭示，并结合地面物探宏观判识，寒武系中统陡坡寺组（∈2d）地层岩溶弱发育，寒武系双龙潭组（∈2s）、泥盆系海口组（D2h）地层岩溶中等发育，泥盆系宰格组（D3zg）、石炭系威宁组（C2w）、二叠系阳新组（P1y）地层岩溶强烈发育。

3.3 钻孔揭示溶洞特征

勘察期间对隧址区开展了大量的地质钻探工作，根据钻孔揭示，隧址区溶洞具有以下特征：

表1 隧道洞身岩溶水垂直分带

表2 长水机场隧道暗挖段不同埋深溶洞统计

（1）埋深方面。

埋深10m 以下溶洞发育的数量及大小，明显大于10m，隧道最小埋深约12m，洞身均处于溶洞发育地段，施工期间可能会揭示较多溶洞，如表2 所示。

（2）溶洞高度。

隧址区钻孔揭示的溶洞，高度以小于3m 的为主（共230 个、占比 81.8%），介于 3～10m 的次之（共 48 个，占比 17.1%），大于10m 的甚少（共 3 个，占比 1.1%）。

表3 长水机场隧道暗挖段溶洞高度统计

（3）溶洞空间展布特征。

隧道洞身位于岩溶地下水季节变动带～垂直渗流带，岩溶多以竖向溶隙、溶槽为主。本次钻探揭示了2 处大型溶洞，分别为DZ-71-075（DK702+350 右 30.9m）、PYDZ-CS-177（YDK706+090左 7m）。

DK702+350 右 30.9m：DZ-71-075 揭示存在 2 层 16.2m、16.4m 的溶洞，在 DK702+350 右 10m、DK702+350 右 30.4m 增加的钻孔，仅揭示到1.2m～3.1m 的3 个小型溶洞。

YDK706+090 左 7m：PYDZ-CS-177 揭示 21.1m 高溶洞（流塑～软塑状黏土全填充）。其大里程方向PYDZ-CS-177-01 孔（YDK706+100 左7m）在相应深度仅揭示2.1m 高溶洞（无填充），其他深度也无大型溶洞；其小里程方向PYDZ-CS-176 孔（YDK706+078 左6m）在相应深度未揭示溶洞，其他深度也无大型溶洞。

通过在揭示有大型溶洞钻孔附近加密钻孔的揭示情况，判断隧道洞身位于岩溶地下水季节变动带～垂直渗流带，岩溶多以竖向溶隙、溶槽为主，横向发育不显著。

4 结论

全隧共完成钻探18911m/343 孔，瞬变电磁法物探33680m/5948 点、天然源面波8920m/892 点、电磁波层析成像6 孔对/11797 射线对、微动526m/311 台阵、伪随机高密度电法208m/52点。通过大量钻探、物探工作及综合分析对比，隧址区岩溶发育规律性较强，主要有以下四点：

（1）隧道洞身位于岩溶水垂直渗流带～季节变动带。左线垂直渗流带段落长6720m/2 段（全隧占比80.8%）、季节变动带段落长1130m/2 段（全隧占比13.5%）；右线垂直渗流带段落长4394m/2 段（全隧占比74.1%）、季节变动带段落长1070m/2 段（全隧占比18%）。岩溶水整体弱发育，季节变动带中等发育。

（2）隧道洞身岩溶中等～强烈发育。左线岩溶中等发育段落长350m（全隧占比4.2%），岩溶强烈发育段落长7500m（全隧占比90.1%）；右线岩溶中等发育段落长300m（全隧占比5.1%），岩溶强烈发育段落长5164m（全隧占比87.1%）。

（3）隧道洞身溶洞多发育于地表10m 以下，以溶槽、溶隙等竖向岩溶为主，钻孔揭示溶洞高度多小于10m（又以小于3m 的居多）。本次揭示的281 个溶洞中，仅有3 个高度大于10m。

（4）地表为长水机场飞行区的隧道洞身段位于岩溶水垂直渗流带内，地下水位均位于轨面以下，隧道施工涌突水风险小。洞身穿越的泥盆系宰格组（D3zg）、石炭系威宁组（C2w）、二叠系阳新组（P1y）地层岩溶强烈发育，钻孔揭示溶洞一般都小于3m，最大6.9m。