基底隐伏性岩溶综合整治处理技术

范斌

（中交四航局第一工程有限公司，广州510000）

1 引言

在高速公路施工过程中，为避免山体对线型产生过大影响，一般会采取隧道作为跨越方式，有效提升高速公路的选线效率。但与此同时，在隧道的开挖过程中，山体内也可能会存在诸多不良地质条件，对施工造成影响。其中，以岩溶尤其是隐伏性岩溶对工程的质量安全最为不利，岩溶和岩溶裂隙水对隧道工程可能产生塌陷、地面稳定性降低和水涌泥等灾害[1，2]，不仅对施工安全造成较大的风险，也不利于隧道的正常使用。因此，针对公路基底隐伏性岩溶的综合治理，也成为施工过程中亟待解决的关键性技术问题。

2 工程概况

某高速公路工程位于广东省中山至阳春段，隧道处于阳春市春湾镇境内，为分离式隧道，左右线进出口的洞门均使用削竹式，整体埋深360 m 左右，隧道属长隧道。本隧道走向与山脊走向近于垂直，地层上覆盖有第四系残坡积层粉质黏土，内含F3 断裂构造带，断层带附近岩体较为破碎，对隧道开挖时的稳定性有一定影响。经前期勘探表明，本隧道内岩溶发育程度较高，且基底部分有较多隐伏性岩溶，为确保隧道施工过程中的安全性和工程质量的可靠度，需要对隧道中的岩溶制定处理预案，并提前考虑整治处理过程中可能会存在的风险。

3 整治处理技术

3.1 基底岩溶探测技术

隧道的超前探测是对基底岩溶进行整治处理的前提条件和重要保障。因此，对岩溶地区进行处治的第一步为结合实际情况选择合适的岩溶探测技术。针对基底岩溶的探测有多种方法，最常见的方法有钻探法、地质雷达法、高密度电法和地震映像法[3]。其中，钻探法在进行隐蔽性基底岩溶探测时，可能出现漏探。地震雷达法的探测方式为电磁波探测，在发射电磁波后，根据反射波的形态来对不良地质条件进行鉴别，但对于覆盖层较厚的不良地质情况，电磁波较难穿透，勘测效果欠佳。高密度电法通常适用于隧道基地为非弱风化岩层且所需探测深度较浅的情况，它在合适的条件下，对隧道内的溶洞大小和埋深探测较为精确。地震映像法在隧道施工中一般仅用于浅层探测，它是基于反射波偏移距技术发展起来的勘测手段，其数据信息量较多，探测深度较大，一般与地质雷达法联合使用。本项目选用的探测方案为：以地质雷达法为主要探测手段，利用地震映像法进行复核探测，若基底为风化基岩则使用高密度电法进行复核探测。

3.2 基底隐蔽性岩溶处理原则

处置隧道基底隐蔽性岩溶时，应遵循以下原则：首先，在前期勘测及选线阶段应当尽量避开岩溶强烈发育地区。其次，对岩溶水应当以疏导原则为主，堵疏结合为辅，互相配合进行治理。再次，未经处治的隐伏性岩溶不应作为天然地基。针对基底隐伏性岩溶的处治可以选用防渗堵漏、灌填岩溶通道等方式。最后，不论是地表水的排出还是地下水的疏导，都应采取措施，防止涌水、泄水对环境的污染和对施工质量的影响。

3.3 岩溶涌突水的预防及处理

在施工过程中，采取TSP/TGP 来进行超前探测预报，对于地质异常施工段则用钻孔或超深炮孔等方式来进行超前探测验证。每次探水段长度应为15 m 左右，探测正常则开挖10 m，保留5 m 进行下一次探水，并结合探水所得的水量、水压、出水位置等情况确定相应的处理方案。

对于6 孔出水且出水量大于10 m3/h 的情况，应对断面选用全截面堵水注浆的治理方式，并根据出水孔位置对调整注浆长度进行合理调整，若开挖处附近的岩层破碎程度较高，则选用前进式注浆技术，每段注浆5～10 cm，而当岩层条件较好时可一次全孔注浆。

对于总水量小于10 m3/h 但个别孔洞出水量大于2 m3/h的情况，在开挖断面处则应使用局部堵水注浆的施工方案。以出水点位置和出水量为主，综合考虑岩层节理和裂隙发育状况，使用水泥-水玻璃双浆液进行注浆工作，当注浆压力满足2倍水压力条件时即可停止。

当超前探测的9 孔总出水量小于10 m3/h 且每个孔的出水量均小于2 m3/h 时，一般认定涌突水的可能性极小，此时可以进行下一个开挖作业循环。

3.4 岩溶处治技术

在隧道的施工阶段可能会遇到不同发育规模的岩溶现象，在对岩溶进行处治时，首先必须要做好超前预报工作和钻孔验证工作，尤其是对基底隐伏性岩溶现象，需准确定位，确定发育规模、裂隙状况、岩溶水情况和溶洞充填情况等，再选择对应的处治方案。

对于发育规模较小（指发育深度在2 m 以内）的基底隐伏性岩溶，在探测出岩溶地质条件后，应挖穿隐蔽地形，使溶洞暴露，随后清除溶洞内原有的填充物，并以C10 混凝土回填密实，回填的横向宽度应超出基底两侧各1.5 m 以上。对于发育规模较大（指发育深度超过2 m 以上）的溶洞，同样应先进行溶洞的暴露工作，将溶洞完全暴露后，以回填嵌补、回填封闭、注浆加固、支顶加固和扩大基础等方式对大型溶洞进行处治，当岩溶发育状况改变时，施工处治方案也应进行相应的动态调整。当地质条件对圬工支墙也构成较大的施工难度时，可使用筑供的方式对长跨径岩溶地区进行跨越。

总的来说，针对基底隐蔽性岩溶的处治，同样可以采取绕、截、排、堵、越5 字处治方针，保证工程质量安全，尽量避免岩溶和岩溶水的不利影响。

4 应用实例

该隧道工程的前期勘察地质报告指出，隧道洞身灰岩段的岩溶发育等级为强烈发育。在钻探过程中，于隧道入口附近、K48+325 施工段和K48+330 施工段揭露到3 个溶洞，遇洞率达60%；所遇溶洞高0.5～4 m，粉质黏土全充填，线岩溶率为7.5%。根据基底溶洞的大小，将溶洞分为小型溶洞和大型溶洞，针对其特性分别制订对应的处治方案。

4.1 小型溶洞

本隧道基底小型溶洞指的是发育深度小于2.0 m 的溶洞，对于此类溶洞，原则上应采用回填方式进行处理。因此，对于在基础及路面下发育的溶洞（见图1），采用M10 浆砌片石回填，厚度应大于或等于2 m，回填宽度超出路基边缘1.5 m 以上。隧道的二次衬砌拱部、边墙及仰拱混凝土的抗渗等级不低于P10，初期支护与二次衬砌间加设EVA 平面防水板。若所遇溶洞含填充物，须对填充物先进行挖除作业，且在挖除后每隔2 m 设置一处φ100 mm HDPE 透水管。溶洞水的处理方式则以疏导原则为主，堵疏结合为辅，综合治理，将溶洞水通过透水管引入隧道排水沟。

4.2 大型溶洞

本隧道大型溶洞指的是发育深度超过2 m 溶洞。对于此类溶洞，原则上应采用跨越方式进行处理。因此，对于基础及路面下发育的大型隐伏性溶洞，应结合溶洞发育宽度，分为2种情况分别进行处治：

1）当溶洞某一方向宽度较窄时，以钢筋混凝土梁对溶洞进行跨越。钢筋混凝土梁材料选择C30 混凝土，梁高范围为50～100 cm，梁两侧入围岩深度应在50 cm 以上，且在梁中需预留溶洞水泄水孔。此外，应在溶洞中以M10 浆砌片石回填，回填过程中同样应预留泄水孔，且在施工过程中注意预埋准100mm HDPE 透水管。

2）当溶洞发育强烈，宽度较宽，超过隧道开挖面宽度时，宜选用设扩大基础或桩基并设钢筋混凝土路面板进行跨越的方法。其中，钢筋混凝土路面板的混凝土强度选用C25 等级，桩基础梁选用C30 混凝土。桩顶厚度不小于80 cm，宽度不小于240 cm，桩基础底部应伸入底部围岩50 cm 以上，初期支护和二次衬砌同一般段同级围岩衬砌，在施工过程中同样应注意预埋φ100mm HDPE 透水管。

5 结语

在隧道的施工过程中，存在着诸多的不确定因素和风险。其中，以岩溶对项目质量安全的影响最甚，而基底隐蔽性岩溶由于埋藏在基底之下，探测难度较高，对工程质量造成了较大的安全隐患。因此，在施工过程中，针对此类型岩溶的处理，必须综合考虑地质分布情况，做好地质预报和探测，根据岩溶发育情况选用合适的处治技术，做好处治施工风险管理，从而保证隧道的整体施工质量并确保隧道的安全使用。