浅析铁路隧道工程隧底岩溶处理技术

摘要 为了确保铁路隧道建设及运营阶段的安全，本文分析了铁路隧道建设中遇到的不同形态的岩溶发育类型，研究了从设计到施工阶段不同的岩溶处理原则，提出了各阶段针对不同类型的岩溶处理措施，结合参建项目案例，总结阐述了铁路隧道建设过程中对隧底溶洞的处理方法，对后续的铁路设计及施工提供了借鉴经验。

关键词 铁路隧道；岩溶；隧底；筏板；施工技术

中图分类号 U455.49 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0093-03

0 引言

随着我国经济的迅速发展，交通建设也得到了迅速发展，高速公路、铁路建设必然要穿越我国广泛的岩溶分布区。受线形及坡度限制，在岩溶发育区必然出现大量的岩溶隧道，而岩溶隧道修建面临的最大问题就是施工风险高。为保障岩溶区隧道施工及运营期铁路的安全，对岩溶隧道的技术处理进行研究非常必要，岩溶处理应根据其形态、位置、充填情况等因素，采取注浆、回填、梁板跨越等措施。该文结合参建项目中对隧底岩溶的处理方法进行总结阐述，以期对以后的设计与施工提供一定的借鉴意义。

1 铁路隧道岩溶处理技术

1.1 隧道设计中的岩溶处理原则

（1）岩溶处理措施应根据岩溶发育部位、岩溶类型、岩溶规模、岩溶水发育程度、岩体完整性等，结合隧道设计、施工、环境保护及运营维护等因素进行确定。

（2）岩溶处理设计和施工方案，应根据超前地质预报和施工期间的岩溶勘察成果进行动态调整。

（3）隐伏岩溶设计方案，应根据其形态、位置、充填情况、对隧道工程的影响等因素进行确定，可采取注浆、回填、梁板跨越等措施[1]。

1.2 隧道施工中的岩溶处理原则

在隧道施工中对岩溶的一切处理措施，均应以施工及运营期的安全为根本。岩溶可按埋藏条件、发育程度、地下水发育程度、填充状态等分类，按发育形态可分为裂隙型、溶洞型、管道型、暗河型[2]。

1.2.1 裂隙型或管道型溶洞

对于干燥无水管道型溶洞，可以直接采用隧道弃渣回填溶洞，然后用水泥砂浆灌注片石之间的孔隙。对于季节性过水溶洞，若此溶洞处隧道埋深大于50 m，宜采取疏导为主的处理措施。对于可能存在高水压的富水岩溶裂隙，宜采用钻孔排水减压、超前注浆等措施。

1.2.2 溶洞型溶洞

对于无充填的洞穴型干溶洞，首先应对岩溶洞壁的稳定性进行综合分析评价，采取清除洞壁危岩、喷锚网、护墙、护拱、立柱支顶、锚索等措施对岩溶洞壁进行防护。对于已经充填的贫水洞穴型溶洞，基础形式可采用钢花管注浆、换填、复合地基等形式进行防护。

1.2.3 洞厅型溶洞

溶洞规模大于500 m3时则称为洞厅型溶洞。对于无充填无水的洞厅型溶洞，很难在短时间内探明其形态特征及地下水特征，为不耽误隧道施工工期，宜在隧道无溶洞的一侧开挖一条绕洞到隧道前方继续对隧道正洞进行施工。如果充填溶洞富水且具有较高水压力，剩余岩墙安全性不足，则需要钻孔排放溶腔内积水，然后采用帷幕注浆加固溶洞内的填充体。当隧道临近暗河通过时，应综合评价隧道与暗河间剩余岩盘的稳定性，当岩盘安全厚度不满足要求时，应对其进行加固处理，基底宜采取桩、板、梁等工程措施，确保稳固可靠。

赵伟刚[3]论述了九万大山二号隧道溶洞段的施工处理技术，主要包括回填+换填法、梁板跨越法等；沈登科[4]论述了西铁车2号隧道拱腰、边墙和底部的小溶洞处理方式；黄君文[5]论述了铁路隧道在建设期洞厅型溶洞的处理措施。该文将结合类似工程经验对某高速铁路隧道的一些典型溶洞进行归纳总结。

2 工程案例

2.1 隧道概况

某铁路隧道进口位于安徽省淮北市杜集区，出口位于宿州市萧县，隧道全长1 304 m，设计行车时速为250 km，为单洞双线隧道。隧区地貌为剥蚀低丘，山体呈北东向分布，区内地形稍有起伏，相对高差30～144 m。

山体主要由碳酸盐岩夹碎屑岩组成，多为单斜地形。坡麓地带的小型溶洞、溶沟（槽）、石芽等岩溶地貌发育。隧道洞身最大埋深约136 m。

2.2 工程地质

根据钻探揭露，隧址区内地层较复杂，表层为第四系全新统人工填土层及上更新统冲洪积形成的含碎石粉质黏土；下伏基岩岩性分布复杂，主要为寒武系岩层。沿线路方向自上而下分别如下：白云质灰岩、鲕状灰岩、泥质石英粉砂岩、含砾灰岩、砂质页岩等。隧区岩溶段整体较发育，局部地段强烈发育，隧道揭示溶洞呈空洞或半充填状态，洞内堆积有大量黏性土、粉土、粉砂夹含灰岩碎石。

2.3 隧底岩溶探测

隧底隐伏岩溶探测方法以超前地质预报为先导，在灰岩地段采用综合物探方法进行基底探测。综合物探方法主要采用“电磁类+地震类”方法，物探方法为瞬变电磁法+地震映像法。

隧道内探测测线沿线路方向按照4条进行布置。为减少钢架对探测精度的影响，最外侧测线应距离钢架1.0 m，每条测线间距约3.0 m，测线布置如图1～2所示。对岩溶强烈发育影响隧道稳定的异常处，应采用岩芯钻孔确定隧底隐伏岩溶的位置、规模、顶板厚度等，分析评价隧底的稳定性并提出相应的处理措施。

2.4 溶洞开挖揭示情况

开挖揭示隧底岩性为寒武系下统馒头组灰岩、泥灰岩页岩互层，局部风化严重，泥质结构、层状构造，节理裂隙发育，岩体破碎。

溶洞为无充填型溶洞，与线路竖向倾角约0°～35°，与线路呈40°～50°，夹角向右后方延伸，向左超出开挖轮廓线约1～3 m、向右延伸约4～6 m，开挖揭示溶洞口约2.4 m×1.1 m，两侧端部均发育向下延伸的空洞，最大处宽约4.4 m，长约5.2 m，物探测得溶洞的影响深度为14～16 m，溶洞内发育有钟乳石，推测该溶洞为过水溶洞。溶洞分布的平、纵断面图见图3～4所示：

2.5 溶洞处理方案

（1）根据岩溶发育形态与隧道的关系，采用回填+筏板的方案跨越溶洞，隧底空腔部分采用级配透水石块逐层回填，从下向上依次回填：粒径30～40 cm块石（回填厚度约9 m）、粒径10～30 cm块石（回填厚度1.5 m）、碎石（回填厚度1.0 m）。

（2）回填顶面铺设30 cm厚的C20混凝土找平层，找平层上部设置C35钢筋混凝土筏板，筏板宽14～16 m，高1～1.8 m，筏板纵向支座考虑按地质专业推测的溶洞壁岸坡稳定线外不小于3 m；横向根据揭示的岩溶形态，嵌入的基岩不小于50 cm[6]。

（3）筏板放样过程中应对断面形状及筏板摆放位置进行核实，若发现实际情况与设计差异较大时，应及时提请设计单位调整，必须保证筏板嵌入基岩的深度不小于要求的稳定性。溶洞处理纵、横断面图分别见图5～6所示：

3 结语

通过以上措施，施工顺利通过了此处溶洞，后期对初期支护及二次衬砌的监测数据统计表明，初支及二衬变形均符合规范要求。此次岩溶处理对后期揭示的溶洞处理提供了借鉴经验，但由于隧道工程中围岩地质情况的复杂性和预测模糊性等特点，隧道工程局部段落的施工风险仍然很高，这就要求在隧道开挖前做好隧道地质情况的超前预报，采取针对性的技术措施，保证隧道施工过程中的安全及建成后的运营安全。

参考文献

[1]铁路岩溶隧道勘察设计规范： Q/CR 9251—2020[S].北京：中国铁道出版社， 2021.

[2]邓勇，孙星亮，吴应明，等.岩溶区高速铁路隧道修建技术[M].北京：中国铁道出版社， 2019.

[3]赵伟刚.浅析铁路隧道工程岩溶段施工处理技术[J].太原城市职业技术学院学报， 2020（1）：177-179.

[4]沈登科.铁路隧道工程岩溶段施工处理技术研究[J].工程技术研究， 2021（7）：120-121.

[5]黄君文.铁路隧道溶洞处理施工技术研究[J].石家庄铁路职业技术学院学报， 2020（4）：25-29.

[6]铁路隧道设计规范：TB 10003—2016[S].北京：中国铁道出版社， 2017.