浅谈卡斯特地貌区域高铁隧道内溶洞溶槽的处理

贺自宾

中铁十五局集团第一工程有限公司 贵州毕节 551700

近年来，随着铁路建设的快速发展，铁路隧道修建技术有了长足的发展。

但在铁路建设中许多浅埋岩溶隧道出现一些工程问题，给施工增加了难度，给运营带来了安全隐患，主要问题如下：

一是由于溶洞发育不规律，其内充填黏土、砂、水，施工处理难度大，工期长。

二是隧道施工对地表环境影响大，地表失水对当地群众的生产、生活用水造成影响，有的水田变旱田，有的水塘、井水干涸；地面产生大量陷坑，造成安全隐患。

三是施工处理岩溶时易塌方至地表。

四是隧道施工完成后，在雨季隧道底板出现冒水、涌砂、施工缝漏水、二次衬砌开裂等病害。

一、卡斯特地貌区岩溶的工程特点

浅层岩溶一般是指埋深较浅（几十米，一般不超过100m）的岩溶隧道，具有如下工程特点：

1.隧道位于岩溶垂直循环带。

2.岩溶一般较发育，并与地面存在直接的水力联系。

3.隧道内溶洞发育规模一般不大，但填充泥、砂、水。但也有个别隧道发育大型，特大型干溶腔，如某隧道发育深度198m，宽度约几十米的溶腔。

4.溶洞形状往往呈串珠状。

5.隧道内涌水和地表水相关性大，受地表水塘、水库等影响大，受降雨影响大。

6.隧道内溶管、溶隙发育，其内充填泥砂，大部分延伸至地表。

二、隧道溶洞处理的主要原则

1.对于岩溶发育地段隧道，通过辅助坑道设置，尽量实现顺坡施工。结合施工要求及运营期间排水，优先选择横洞或平导，以降低施工风险。施工中应加强可溶岩地段的超前地质预报，探明岩溶发育程度，岩溶形态，岩溶水水量，水压等情况，根据超前地质预报的结果，结合开挖揭示的围岩稳定性分析，合理确定支护措施。

2.考虑到岩溶水的无规律性、突发性及排水系统可能淤堵失效后引起地下水位抬升，为保证衬砌结构及运营安全，富水岩溶段及有环境要求需“以堵为主”的地段实施超前注浆措施，必要时采用钢筋砼加强衬砌。

3.对于隧道施工中揭示的溶洞，岩溶管道等，应视其性质、与隧道的关系，确定综合处理方案，建立完善可靠的排水系统，确定合理的衬砌结构。空溶洞不得随意回填，同时为保证施工安全及施工中超前探测条件，加强安全防护措施。可溶岩地段支护结构施作前，应对洞周隐伏岩溶进行物探，必要时钻探以查明洞周（特别是基底）是否存在隐伏岩溶，并根据物探结果进行综合整治。

三、岩溶的探测基本要求

1.加强超前预报工作

严格按照超前预报要求实施，一是设计文件，二是现场超前预报任务单要求，特别是要求取芯验证的段落。

现场配备专业的超前预测预报设备；培训、提高现场操作人员的技能水平，经常总结，提高岩溶地区超前预测预报的专业认识。

针对性调整超前预报手段，对判识的风险源进行验证。

对超前预测预报判识出前方存在风险源时，应及时调整措施，针对性的在接近对风险源时采取合理的措施进行验证。

超前预测预报要有针对性，隧道开挖主要关心的是隧道周边是否受岩溶影响，掌子面前方判识是否有突水、突泥风险，拱部前方判识是否有塌方、突水风险，两侧前方判识是否有软弱层影响，隧底判识基础是否满足施工安全和隧道结构安全超前钻孔应有一定的外插角，当只有一个超前钻孔时，应尽量由中部往上 ，加深炮眼应尽量的布置在隧道周边，并向外发散。

对超前钻孔判识有危险源时，在开挖揭示风险源前应采取加深炮眼进行验证，以便采取合理的处理措施，降低风险程度。

2.采取合理可靠的措施，为岩溶处理提供安全空间

对判识有突水风险的风险源，视情况采取排水措施，如释能降压。

对判识受断层影响或溶蚀破碎，自稳性差的地段超前（局部）预加固，防止充填物坍塌、突泥。

对开挖揭示的溶洞根据情况采取临时封闭措施，加强初期支护。

四、工程实践中具体案例

1.揭示溶洞形态

XXX隧道进正洞大里程上台阶掌子面D3K393+788，揭示一个半充填溶洞横穿隧道，溶洞纵向与线路大角度相交，经测量，空洞长度从线路左侧80m以外至线路右侧约28m，,空洞宽度约为15m～30m，高度约为13.0m～33.0m，空洞沿隧道纵向长22m（D3K393+788～D3K393+810），溶洞底板在左侧拱顶至右侧拱腰，溶洞底以下为软塑黏土夹块石，深度深约仰拱填充以下18m～25m。

2.处理措施

（1）对溶洞大里程侧拱顶以上部分岩体及左、右侧溶腔壁进行锚网喷支护加强，防止剥落、掉块。采用22砂浆锚杆，单根长4.0m，间距按照1.0m×1.0m，梅花形布置，钢筋网片使用 8钢筋，网格20cm×20cm。

（2）开挖前严格按照成贵施隧技通知(13标)-26’技术通知单中袖阀管注浆加固完成，稳固左侧高边坡土体，并进行现场钻孔取芯验证。

（3）对右侧空溶腔及充填部分进行地质情况核查，待核查完成后，对右侧空腔及充填部分采用清方后低标号混凝土反压回填至拱顶以上2m，拱顶以上2m范围内可设钢筋及侧向管棚搭至基岩接连为一整体，提高拱部结构的刚度，设计单位具体以通知单形式明确。

（4）D3K393+782～D3K393+812段衬砌类型采用V级加强型复合型衬砌，初支沉降量预留50cm，初支厚度55cm，双层I20b工字钢，拱架纵向间距0.5m/榀，第二层钢架安装支护完成后，左侧打设锁脚锚管L=9.0m，76无缝钢管锁脚，角度30°。工法采用台阶法+临时仰拱，待沉降稳定后，根据隧道最终内净空断面确定V级加强型复合型衬砌结构尺寸

（5）按照3.0m一个循环施工作业，分台阶临时封闭成环，对左侧位于土层范围内采用系统锚管注浆替代系统锚杆，台阶两侧支护完成后及时施做50cm厚C30砼底板临时仰拱封闭成环。

（6）加强监控量测，上台阶每开挖3.0m，埋设监控量测点，拱顶下沉和两侧收敛点量测绝对变形值，监控左右侧实际位移量。

综上所述，对于卡斯特地质的隧道施工，要注意到：必须做到详细的地质资料、超前地质预报资料和人工探孔资料。根据实际地质情况，对施工方案进行充分的论证，并组织一段试挖，已调整施工方案的局部实施。应严格控制监控量测的实施和管理，通过信息化的手段对开挖方法，初支和衬砌的结构及时调整。

[1]肖广智.不良、特殊地质条件隧道施工技术[J].人民交通出版社股份有限公司,2015年5月：165-167.

[2]铁道部第二勘察设计院岩溶地质[M]北京中国铁道出版社.1984.