巖溶地區(qū)高速公路隧道溶洞處治方法研究

曠光洪，陳 羽

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司)

1 隧道地質(zhì)概況

惠水至羅甸高速公路某隧道為分離式隧道，其中隧道進(jìn)口段為小凈距隧道，出口段為分離式隧道，隧道進(jìn)口端測(cè)設(shè)線間距約10.24 m，出口端測(cè)設(shè)線間距約22.20 m。右幅隧道起訖樁號(hào)YK69 +127～YK69 +945，長(zhǎng)818 m，最大埋深約93.97 m，右幅隧道平面線形進(jìn)口段位于R=1 300 m 的圓曲線上，出口段位于R=4 200 m 的圓曲線上，右幅隧道均為下坡，縱坡坡度為－2.3%。

隧道區(qū)巖層較平緩，呈單斜產(chǎn)出，綜合巖層產(chǎn)狀為326°∠14°，總體向隧道進(jìn)口方向傾斜。隧道區(qū)地層上覆第四系殘坡積(Qel + dl)粉質(zhì)粘土、(Qme)人工填筑土、沖洪積(Qal+pl)卵石土，堆積層(Qc)塊石，下伏基巖為三疊系中統(tǒng)邊陽(yáng)組(T2b)薄層狀泥質(zhì)粉砂巖夾灰?guī)r，涼水井組(T2l)中厚層狀灰?guī)r。隧道穿越區(qū)為涼水井組(T2l)中厚層狀灰?guī)r底層。

2 溶洞發(fā)育情況

某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750 段原設(shè)計(jì)采用S－Ⅲa 支護(hù)。當(dāng)隧道開(kāi)挖至掌子面YK69 +747 時(shí)，爆破后基底巖石下墜，揭露一大型溶洞，該溶洞洞口沿軸線方向不可見(jiàn)(只在可視范圍內(nèi)長(zhǎng)約23 m，寬約20 m，可見(jiàn)深約21 m)，洞口底部被堆積塊石掩蓋，洞口壁可見(jiàn)垮塌痕跡，經(jīng)進(jìn)一步探明發(fā)現(xiàn)該溶洞發(fā)育情況如下。

(1)溶洞延伸:溶洞不規(guī)則，成長(zhǎng)條形，位于右幅右側(cè)拱底，向右側(cè)S101 省道延伸。

(2)溶洞頂板形態(tài):以右隧道右邊緣為界，呈上凸?fàn)?，右?cè)大部呈下凸?fàn)罹植坑猩习肌?/p>

(3)溶洞大小及分布范圍:YK69 + 705.5～YK69 +752.5段隧道從溶洞上方通過(guò)。溶洞形態(tài)不規(guī)則，縱向最大長(zhǎng)度為55.26 m，溶洞頂距設(shè)計(jì)高程最小距離約1m，最大凈空21.22 m。

(4)溶洞頂板穩(wěn)定性:右幅隧道洞口附近存在大量爆破施工坍塌的巖體，頂板穩(wěn)定，局部頂板存在掉塊。

(5)溶洞底部穩(wěn)定性:洞底部為2.6～6 m 軟塑狀粉質(zhì)粘土充填，表層有1～2 cm 的鈣華體，粉質(zhì)粘土中間夾1～1.5 m的鈣華體，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)物探結(jié)果，下部未見(jiàn)溶洞，底板穩(wěn)定。

3 溶洞處治方案

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70－2004)提到溶洞的設(shè)計(jì)原則:通過(guò)巖溶地區(qū)的隧道，可采用跨越、加固洞穴、引排截流巖溶水、清除或加固充填物、回填夯實(shí)、封閉地表塌陷、疏排地表水等綜合治理設(shè)計(jì)方案。當(dāng)溶洞在隧道底部時(shí)，對(duì)跨徑較小的溶洞可挖出充填物進(jìn)行回填封閉，對(duì)規(guī)模較大的溶洞可根據(jù)溶洞跨度大小采用跨越通過(guò)等措施;當(dāng)溶洞在隧道側(cè)墻時(shí)，可局部挖除溶洞充填物后在襯砌外采用混凝土或漿砌片石砌筑。結(jié)合某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750段溶洞實(shí)際情況，根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70－2004)確定了該溶洞的兩種處理方案，方案一為回填方案，方案二為擋墻方案。

3.1 方案一回填方案

分段清除隧道溶洞周邊的危巖及隧道范圍內(nèi)溶洞頂部巖體;隧道溶洞底部分段采用洞渣進(jìn)行傾填，傾填至仰拱底以下8 m 位置;再進(jìn)行分層碾壓填筑，分層碾壓填筑至仰拱底以下3 m 位置，待整個(gè)溶洞完成填筑后最后回填2 m 厚M7.5漿砌片石，在漿砌片石與仰拱間澆筑1 m 厚的C20混凝土。YK69 +700～YK69 +750 段二次襯砌采用50 cm 厚C20鋼筋混凝土，初期支護(hù)采用15 cm 厚的噴射混凝土，φ8 鋼筋網(wǎng)25 ×25 cm，20 藥卷錨桿，L =2.5 m，120 ×120 cm(縱×環(huán))。

3.2 方案二擋墻方案

清除隧道范圍內(nèi)溶洞底部軟塑狀粉質(zhì)粘土及塊石堆積體;采用C20片石混凝土對(duì)右幅隧道底部溶洞進(jìn)行回填，并用1∶0.5 的擋墻收坡;YK69 +700～YK69 +750 段二次襯砌采用50 cm 厚C20鋼筋混凝土，初期支護(hù)采用15 cm 厚的噴射混凝土，φ8 鋼筋網(wǎng)25 ×25 cm，20 藥卷錨桿，L=2.5 m，120 ×120 cm(縱×環(huán))。

3.3 方案比較

方案一采用大塊石拋填，可以采取隧道施工洞渣直接施工，施工方便快捷且能保證施工安全，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，經(jīng)估算費(fèi)用約為254.28 萬(wàn)元;方案二擋墻方案，要先清除溶洞底部的粘土及堆積體，施工不安全，且用C20片石混凝土回填，立模施工不方便，費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)，經(jīng)估算費(fèi)用約為617.16 萬(wàn)元。綜合比較，采用方案一較為合理。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用大塊石拋填方案對(duì)該隧道溶洞進(jìn)行處理，實(shí)施效果良好，安全順利完成了該溶洞的開(kāi)挖與襯砌，質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效果較好。溶洞是在貴州地區(qū)隧道施工中常見(jiàn)的一種工程地質(zhì)現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)階段不可能完全準(zhǔn)確掌握溶洞的分布和發(fā)育情況，只有在施工過(guò)程中進(jìn)行隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)，隨時(shí)掌握地質(zhì)情況，才能確保隧道施工安全可靠。

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［2］雷華，李志厚，周應(yīng)新，等.灣田3 號(hào)隧道巖溶處治方案設(shè)計(jì)［J］.公路，2009，(4).

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［4］陶延安.鐵路隧道溶洞處理技術(shù)［J］.科技信息.

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