铁路隧道隐伏岩溶段施工处理技术研究

杨志峰

（中铁十六局集团第二工程有限公司，安徽 安庆 246000）

岩溶是一种特殊的地质现象，又称为喀斯特，是在地表水和地下水的共同作用下，经过化学侵蚀、物理侵蚀和长期可溶性岩沉积形成的。岩溶会对周围隧道等建筑构成严重威胁，尤其是在长时间的作用下，会导致隧道建筑质量下降，进而影响列车的行车安全。我国幅员辽阔，地形地貌十分复杂，因此，在铁路工程中经常会遇到岩溶断面，为铁路施工带来了较大挑战，而确保岩溶断面施工质量则成为处理岩溶段的关键。具体来看，如果岩溶段出现在铁路隧道上方及两侧，处理难度较小；如果岩溶段位于铁路隧道下方，处理难度则较大，需要结合岩溶段的具体特征来选择最为科学、合理的处理技术，以保证隧道施工质量。

1 岩溶洞穴处理技术

1.1 岩溶位于隧道顶部

当岩溶位于隧道顶部时，可采取回填法、护拱+缓冲层法、护拱+缓冲层+喷锚网防护法、立柱支顶等方法，这些方法都可以达到处理隧道顶部岩溶问题的目的，但不同方法有不同的特性，其应用范围也不尽相同。

1.1.1 回填法

回填法适用于溶洞向拱顶以上发育，且规模较小、无水的空腔，或者半充填型溶洞，可以通过回填材料，如碎石、砂土等，充实溶洞空间，提高隧道顶部的稳定性。

1.1.2 护拱+缓冲层法

护拱+缓冲层法适用于溶洞向拱顶以上发育、规模较小或溶洞尽管向上发育较高但宽度很窄的情况。该方法需要在隧道顶部设置护拱结构，并在护拱与溶洞之间设置缓冲层，如钢筋混凝土板等，以分散荷载，减缓溶洞对隧道的影响。

1.1.3 护拱+缓冲层+喷锚网防护法

护拱+缓冲层+喷锚网防护法综合了护拱的承载作用、缓冲层的缓冲作用和喷锚网防护的加固作用，能够有效处理位于隧道顶部的岩溶问题，较适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡，或虽为坚硬岩层但风化严重、节理发育的边坡。

1.1.4 立柱支顶法

立柱支顶法是在隧道顶部设置立柱，通过立柱的支撑作用，将隧道顶部的荷载传递到更稳定的地层或基岩上。立柱一般采用钢筋混凝土材料，具有较高的承载能力和稳定性。隧道顶部存在溶洞和空腔时，可以采用立柱支顶法进行加固。但从整体上来看，该方法适用于溶洞纵向发育范围较大、且溶洞顶部发育在隧道拱顶以上10m 范围内的情况。如果溶洞较大或荷载较大，可能需要结合其他方法进行综合治理。

1.2 岩溶位于隧道底部

当岩溶位于隧道底部时，处理起来相对复杂。根据溶洞的大小、位置和充填物特性，可以采用换填法、注浆加固法、桩基法、板/梁跨越法等，不同方法有不同的特征，其应用范围也不尽相同。

1.2.1 换填法

换填法是将基础下一定深度的土层挖去，然后回填强度较高的砂、碎石或灰土等，并夯至密实的一种地基处理方法，适用于溶洞较小且充填物较软的情况。此时，可以先清除充填物，然后用强度较高的材料，如混凝土进行换填，保证隧道底部的稳定性。

1.2.2 注浆加固法

注浆加固法是通过注入特定的浆液材料，使其渗透到结构内部的裂缝和空隙中，填充并固化，从而增加结构的强度和稳定性。在岩溶位于隧道底部时，对于溶洞稍大或充填物不稳定的情况，可以采用注浆加固法。

1.2.3 桩基法

桩基法是在隧道底部打入或钻孔灌注桩基础，将隧道荷载通过桩基础传递到下方更稳定、承载能力更强的地层中。当溶洞规模较大、跨度较宽时，可以在隧道底部设置桩基，将隧道荷载通过桩基传到下方稳定地层上，以保证隧道安全。

1.2.4 板/梁跨越法

板/梁跨越法是在溶洞上方架设钢筋混凝土板或钢梁，将隧道荷载通过板/梁传递到两侧的支撑结构上，从而避开溶洞区域，保证隧道稳定。在隧道底部存在较大溶洞或不良地质体时，为保证隧道稳定和安全，可以采用板/梁跨越法进行加固。但需要注意的是，在采用板/梁跨越法时，需要进行详细的地质勘察和结构设计，以保证板/梁位置、尺寸和支撑结构的稳定性。

1.3 岩溶位于隧道侧面

当岩溶位于隧道侧面时，可以采用局部加固法、锚杆加固法、侧向支撑法等处理岩溶，需要结合溶洞的具体大小和位置来选择最为合适的处理方法。

1.3.1 局部加固法

局部加固法是通过增加或加固特定部位结构，以提高其承载能力和稳定性的方法。对于规模较小、深度较浅的溶洞，可以在隧道侧壁局部进行加固处理，通过局部开挖，清除溶洞内的松软物质，再用混凝土或钢筋混凝土进行局部衬砌加固。

1.3.2 锚杆加固法

锚杆加固法是在隧道侧壁上钻孔，并在孔内安装锚杆。这些锚杆通常由高强度钢材制成，具有很高的抗拉强度。安装锚杆后，通常会注入浆液，如水泥砂浆，使锚杆与周围岩体紧密结合，形成一个整体。对于较大的溶洞或需要提高整体稳定性的情况，可以采用锚杆加固法，提高侧壁的抗拉能力和整体性，防止溶洞进一步发育和破坏。

1.3.3 侧向支撑法

当隧道侧面存在岩溶空洞或不良地质体时，可以采用侧向支撑法提供额外的侧向支撑来增强隧道的稳定性。侧向支撑法较适用于溶洞较大、较深且侧壁稳定性较差的情况，通过在隧道侧壁附近施加侧向支撑结构，如钢筋混凝土墙或钢支撑，将侧壁荷载传递到支撑结构上，以保证隧道的稳定性和安全性。

2 隧道岩溶段地下水处理技术

隧道岩溶段地下水处理技术是一个综合性的过程，包括超前预测、暗沟处理、侧沟处理等。

2.1 超前预测

在处理岩溶段时，为避免出现涌泥等问题，需要采取地质雷达探测法、超前水平钻孔法、红外探水法等来探测前方可能遇到的不良地质条件。通常都是采取不同的预测方法组合进行，以达到最佳的处理效果，为处理岩溶地下水提供精准的数据支撑。

2.2 暗沟处理

为避免铁路建成后出现底部水流路径堵塞情况，需要对暗沟进行处理。通常是在隧道底部修建中央排水沟，让岩溶中的水可以顺利排出。具体的施工流程为：首先，清理暗沟内的杂物和淤泥，确保暗沟畅通。其次，如果暗沟存在破损或不稳定的情况，需要进行加固处理，如采用钢筋网喷射混凝土等方式，提高其稳定性和承载能力。再次，对存在渗漏水的暗沟进行防水处理，可以使用防水涂料、防水卷材等进行防水处理，防止地下水渗入暗沟。最后，在隧道底部修建中央排水沟，以有效排出地下水。暗沟处理岩溶如图1 所示。

图1 暗沟处理岩溶示意图

2.3 侧沟处理

为了最大限度地保证溶洞中的水流顺利流出，应在处理岩溶时设置侧沟，铺设横向、纵向水管，并连接起来，以便排出岩溶中的水流。设置侧沟的过程中，首先，清理侧沟内的杂物和淤泥，保持侧沟畅通，可以用铲子和其他工具进行人工清理，将沟内的杂草、淤塞物等清除干净。其次，为了保证侧沟稳定，可以通过增加支撑结构，如钢筋混凝土墙或钢支撑，加固侧壁，提高侧沟的稳定性和承载能力。

3 洞室处理技术

岩溶洞室的处理结果将直接影响隧道工程质量。因此，为保证岩溶段处理效果，在处理岩溶洞室时，施工人员需要选择科学、合理的方法。常用的方法有支撑墙加固处理技术、挖孔桩支顶加固技术、栈桥跨越技术等。

3.1 支撑墙加固处理技术

在进行支撑墙加固处理时，应先进行详细的结构评估和设计，确定合适的加固方案。施工过程中，要严格遵守施工规范，保证加固材料质量和施工精度，并在加固后进行验收和检测，确保加固效果符合设计要求，保证结构安全、稳定。具体的处理流程为：清除填充物，对溶洞顶板进行支顶加固，如果底部有水流，需要考虑增加涵洞，以便将溶洞中的水排出。为最大限度保证支撑墙的加固效果，需要在隧道边墙上预留检查用的孔道，以便后期维修检查。溶洞洞室支撑墙加固处理如图2 所示。

图2 支撑墙加固处理示意图

3.2 挖孔桩支顶加固技术

针对深度较深的溶洞，可以采用挖孔桩支顶加固技术进行加固。在施工过程中，应先清理挖孔桩顶部的杂物和松散土壤，确保支顶结构紧密贴合在桩顶上；根据设计要求，在挖孔桩顶部施加支顶结构。将桩底面嵌入基岩中，再将桩顶钢筋插到混凝土底板中，和底板形成一个整体。

3.3 栈桥跨越技术

栈桥跨越技术是一种在特定地形或水域上搭建栈桥以实现通行或连接的技术。这种技术通常需要根据具体地质条件、水文情况和设计要求进行施工。在隧道岩溶洞室采用栈桥跨越处理技术时，底板选用钢筋混凝土板梁，以达到对隧道边墙进行良好承托的目的，支墩和悬臂横梁上分别支撑托梁。具体施工如图3 所示。

图3 栈桥跨越施工示意图

4 结语

综上所述，通过分析铁路隧道隐伏岩溶段施工处理技术可以看出，岩溶处理技术多种多样，需要在实际施工中，结合岩溶的具体情况和隧道建设标准科学、合理地选择施工技术，以保证岩溶处理质量，确保后期列车安全运行。