岩溶地区高速公路隧道溶洞处治方法研究

旷光洪，陈 羽

(贵州高速公路集团有限公司)

1 隧道地质概况

惠水至罗甸高速公路某隧道为分离式隧道，其中隧道进口段为小净距隧道，出口段为分离式隧道，隧道进口端测设线间距约10.24 m，出口端测设线间距约22.20 m。右幅隧道起讫桩号YK69 +127～YK69 +945，长818 m，最大埋深约93.97 m，右幅隧道平面线形进口段位于R=1 300 m 的圆曲线上，出口段位于R=4 200 m 的圆曲线上，右幅隧道均为下坡，纵坡坡度为－2.3%。

隧道区岩层较平缓，呈单斜产出，综合岩层产状为326°∠14°，总体向隧道进口方向倾斜。隧道区地层上覆第四系残坡积(Qel + dl)粉质粘土、(Qme)人工填筑土、冲洪积(Qal+pl)卵石土，堆积层(Qc)块石，下伏基岩为三叠系中统边阳组(T2b)薄层状泥质粉砂岩夹灰岩，凉水井组(T2l)中厚层状灰岩。隧道穿越区为凉水井组(T2l)中厚层状灰岩底层。

2 溶洞发育情况

某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750 段原设计采用S－Ⅲa 支护。当隧道开挖至掌子面YK69 +747 时，爆破后基底岩石下坠，揭露一大型溶洞，该溶洞洞口沿轴线方向不可见(只在可视范围内长约23 m，宽约20 m，可见深约21 m)，洞口底部被堆积块石掩盖，洞口壁可见垮塌痕迹，经进一步探明发现该溶洞发育情况如下。

(1)溶洞延伸:溶洞不规则，成长条形，位于右幅右侧拱底，向右侧S101 省道延伸。

(2)溶洞顶板形态:以右隧道右边缘为界，呈上凸状，右侧大部呈下凸状局部有上凹。

(3)溶洞大小及分布范围:YK69 + 705.5～YK69 +752.5段隧道从溶洞上方通过。溶洞形态不规则，纵向最大长度为55.26 m，溶洞顶距设计高程最小距离约1m，最大净空21.22 m。

(4)溶洞顶板稳定性:右幅隧道洞口附近存在大量爆破施工坍塌的岩体，顶板稳定，局部顶板存在掉块。

(5)溶洞底部稳定性:洞底部为2.6～6 m 软塑状粉质粘土充填，表层有1～2 cm 的钙华体，粉质粘土中间夹1～1.5 m的钙华体，根据地质雷达物探结果，下部未见溶洞，底板稳定。

3 溶洞处治方案

《公路隧道设计规范》(JTG D70－2004)提到溶洞的设计原则:通过岩溶地区的隧道，可采用跨越、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除或加固充填物、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合治理设计方案。当溶洞在隧道底部时，对跨径较小的溶洞可挖出充填物进行回填封闭，对规模较大的溶洞可根据溶洞跨度大小采用跨越通过等措施;当溶洞在隧道侧墙时，可局部挖除溶洞充填物后在衬砌外采用混凝土或浆砌片石砌筑。结合某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750段溶洞实际情况，根据工程设计经验及《公路隧道设计规范》(JTG D70－2004)确定了该溶洞的两种处理方案，方案一为回填方案，方案二为挡墙方案。

3.1 方案一回填方案

分段清除隧道溶洞周边的危岩及隧道范围内溶洞顶部岩体;隧道溶洞底部分段采用洞渣进行倾填，倾填至仰拱底以下8 m 位置;再进行分层碾压填筑，分层碾压填筑至仰拱底以下3 m 位置，待整个溶洞完成填筑后最后回填2 m 厚M7.5浆砌片石，在浆砌片石与仰拱间浇筑1 m 厚的C20混凝土。YK69 +700～YK69 +750 段二次衬砌采用50 cm 厚C20钢筋混凝土，初期支护采用15 cm 厚的喷射混凝土，φ8 钢筋网25 ×25 cm，20 药卷锚杆，L =2.5 m，120 ×120 cm(纵×环)。

3.2 方案二挡墙方案

清除隧道范围内溶洞底部软塑状粉质粘土及块石堆积体;采用C20片石混凝土对右幅隧道底部溶洞进行回填，并用1∶0.5 的挡墙收坡;YK69 +700～YK69 +750 段二次衬砌采用50 cm 厚C20钢筋混凝土，初期支护采用15 cm 厚的喷射混凝土，φ8 钢筋网25 ×25 cm，20 药卷锚杆，L=2.5 m，120 ×120 cm(纵×环)。

3.3 方案比较

方案一采用大块石抛填，可以采取隧道施工洞渣直接施工，施工方便快捷且能保证施工安全，费用经济，经估算费用约为254.28 万元;方案二挡墙方案，要先清除溶洞底部的粘土及堆积体，施工不安全，且用C20片石混凝土回填，立模施工不方便，费用不经济，经估算费用约为617.16 万元。综合比较，采用方案一较为合理。

4 结 语

通过技术经济比较，确定采用大块石抛填方案对该隧道溶洞进行处理，实施效果良好，安全顺利完成了该溶洞的开挖与衬砌，质量及经济效果较好。溶洞是在贵州地区隧道施工中常见的一种工程地质现象，在设计阶段不可能完全准确掌握溶洞的分布和发育情况，只有在施工过程中进行隧道地质预报，随时掌握地质情况，才能确保隧道施工安全可靠。

［1］公路隧道设计规范(JTG D70－2004)［S］.人民交通出版社.

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