巖溶地區高速公路隧道溶洞處治方法研究

曠光洪，陳 羽

(貴州高速公路集團有限公司)

1 隧道地質概況

惠水至羅甸高速公路某隧道為分離式隧道，其中隧道進口段為小凈距隧道，出口段為分離式隧道，隧道進口端測設線間距約10.24 m，出口端測設線間距約22.20 m。右幅隧道起訖樁號YK69 +127～YK69 +945，長818 m，最大埋深約93.97 m，右幅隧道平面線形進口段位于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%。

隧道區巖層較平緩，呈單斜產出，綜合巖層產狀為326°∠14°，總體向隧道進口方向傾斜。隧道區地層上覆第四系殘坡積(Qel + dl)粉質粘土、(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邊陽組(T2b)薄層狀泥質粉砂巖夾灰巖，涼水井組(T2l)中厚層狀灰巖。隧道穿越區為涼水井組(T2l)中厚層狀灰巖底層。

2 溶洞發育情況

某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750 段原設計采用S－Ⅲa 支護。當隧道開挖至掌子面YK69 +747 時，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(只在可視范圍內長約23 m，寬約20 m，可見深約21 m)，洞口底部被堆積塊石掩蓋，洞口壁可見垮塌痕跡，經進一步探明發現該溶洞發育情況如下。

(1)溶洞延伸:溶洞不規則，成長條形，位于右幅右側拱底，向右側S101 省道延伸。

(2)溶洞頂板形態:以右隧道右邊緣為界，呈上凸狀，右側大部呈下凸狀局部有上凹。

(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。溶洞形態不規則，縱向最大長度為55.26 m，溶洞頂距設計高程最小距離約1m，最大凈空21.22 m。

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

(5)溶洞底部穩定性:洞底部為2.6～6 m 軟塑狀粉質粘土充填，表層有1～2 cm 的鈣華體，粉質粘土中間夾1～1.5 m的鈣華體，根據地質雷達物探結果，下部未見溶洞，底板穩定。

3 溶洞處治方案

《公路隧道設計規范》(JTG D70－2004)提到溶洞的設計原則:通過巖溶地區的隧道，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、封閉地表塌陷、疏排地表水等綜合治理設計方案。當溶洞在隧道底部時，對跨徑較小的溶洞可挖出充填物進行回填封閉，對規模較大的溶洞可根據溶洞跨度大小采用跨越通過等措施;當溶洞在隧道側墻時，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。結合某隧道右幅YK69 +700～YK69 +750段溶洞實際情況，根據工程設計經驗及《公路隧道設計規范》(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溶洞頂部巖體;隧道溶洞底部分段采用洞渣進行傾填，傾填至仰拱底以下8 m 位置;再進行分層碾壓填筑，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，初期支護采用15 cm 厚的噴射混凝土，φ8 鋼筋網25 ×25 cm，20 藥卷錨桿，L =2.5 m，120 ×120 cm(縱×環)。

3.2 方案二擋墻方案

清除隧道范圍內溶洞底部軟塑狀粉質粘土及塊石堆積體;采用C20片石混凝土對右幅隧道底部溶洞進行回填，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，初期支護采用15 cm 厚的噴射混凝土，φ8 鋼筋網25 ×25 cm，20 藥卷錨桿，L=2.5 m，120 ×120 cm(縱×環)。

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，費用經濟，經估算費用約為254.28 萬元;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，費用不經濟，經估算費用約為617.16 萬元。綜合比較，采用方案一較為合理。

4 結 語

通過技術經濟比較，確定采用大塊石拋填方案對該隧道溶洞進行處理，實施效果良好，安全順利完成了該溶洞的開挖與襯砌，質量及經濟效果較好。溶洞是在貴州地區隧道施工中常見的一種工程地質現象，在設計階段不可能完全準確掌握溶洞的分布和發育情況，只有在施工過程中進行隧道地質預報，隨時掌握地質情況，才能確保隧道施工安全可靠。

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