鐵路隧道隱伏巖溶段施工處理技術研究

楊志峰

（中鐵十六局集團第二工程有限公司，安徽 安慶 246000）

巖溶是一種特殊的地質(zhì)現(xiàn)象，又稱為喀斯特，是在地表水和地下水的共同作用下，經(jīng)過化學侵蝕、物理侵蝕和長期可溶性巖沉積形成的。巖溶會對周圍隧道等建筑構成嚴重威脅，尤其是在長時間的作用下，會導致隧道建筑質(zhì)量下降，進而影響列車的行車安全。我國幅員遼闊，地形地貌十分復雜，因此，在鐵路工程中經(jīng)常會遇到巖溶斷面，為鐵路施工帶來了較大挑戰(zhàn)，而確保巖溶斷面施工質(zhì)量則成為處理巖溶段的關鍵。具體來看，如果巖溶段出現(xiàn)在鐵路隧道上方及兩側，處理難度較小；如果巖溶段位于鐵路隧道下方，處理難度則較大，需要結合巖溶段的具體特征來選擇最為科學、合理的處理技術，以保證隧道施工質(zhì)量。

1 巖溶洞穴處理技術

1.1 巖溶位于隧道頂部

當巖溶位于隧道頂部時，可采取回填法、護拱+緩沖層法、護拱+緩沖層+噴錨網(wǎng)防護法、立柱支頂?shù)确椒ǎ@些方法都可以達到處理隧道頂部巖溶問題的目的，但不同方法有不同的特性，其應用范圍也不盡相同。

1.1.1 回填法

回填法適用于溶洞向拱頂以上發(fā)育，且規(guī)模較小、無水的空腔，或者半充填型溶洞，可以通過回填材料，如碎石、砂土等，充實溶洞空間，提高隧道頂部的穩(wěn)定性。

1.1.2 護拱+緩沖層法

護拱+緩沖層法適用于溶洞向拱頂以上發(fā)育、規(guī)模較小或溶洞盡管向上發(fā)育較高但寬度很窄的情況。該方法需要在隧道頂部設置護拱結構，并在護拱與溶洞之間設置緩沖層，如鋼筋混凝土板等，以分散荷載，減緩溶洞對隧道的影響。

1.1.3 護拱+緩沖層+噴錨網(wǎng)防護法

護拱+緩沖層+噴錨網(wǎng)防護法綜合了護拱的承載作用、緩沖層的緩沖作用和噴錨網(wǎng)防護的加固作用，能夠有效處理位于隧道頂部的巖溶問題，較適用于巖性較差、強度較低、易于風化的巖石邊坡，或雖為堅硬巖層但風化嚴重、節(jié)理發(fā)育的邊坡。

1.1.4 立柱支頂法

立柱支頂法是在隧道頂部設置立柱，通過立柱的支撐作用，將隧道頂部的荷載傳遞到更穩(wěn)定的地層或基巖上。立柱一般采用鋼筋混凝土材料，具有較高的承載能力和穩(wěn)定性。隧道頂部存在溶洞和空腔時，可以采用立柱支頂法進行加固。但從整體上來看，該方法適用于溶洞縱向發(fā)育范圍較大、且溶洞頂部發(fā)育在隧道拱頂以上10m 范圍內(nèi)的情況。如果溶洞較大或荷載較大，可能需要結合其他方法進行綜合治理。

1.2 巖溶位于隧道底部

當巖溶位于隧道底部時，處理起來相對復雜。根據(jù)溶洞的大小、位置和充填物特性，可以采用換填法、注漿加固法、樁基法、板/梁跨越法等，不同方法有不同的特征，其應用范圍也不盡相同。

1.2.1 換填法

換填法是將基礎下一定深度的土層挖去，然后回填強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實的一種地基處理方法，適用于溶洞較小且充填物較軟的情況。此時，可以先清除充填物，然后用強度較高的材料，如混凝土進行換填，保證隧道底部的穩(wěn)定性。

1.2.2 注漿加固法

注漿加固法是通過注入特定的漿液材料，使其滲透到結構內(nèi)部的裂縫和空隙中，填充并固化，從而增加結構的強度和穩(wěn)定性。在巖溶位于隧道底部時，對于溶洞稍大或充填物不穩(wěn)定的情況，可以采用注漿加固法。

1.2.3 樁基法

樁基法是在隧道底部打入或鉆孔灌注樁基礎，將隧道荷載通過樁基礎傳遞到下方更穩(wěn)定、承載能力更強的地層中。當溶洞規(guī)模較大、跨度較寬時，可以在隧道底部設置樁基，將隧道荷載通過樁基傳到下方穩(wěn)定地層上，以保證隧道安全。

1.2.4 板/梁跨越法

板/梁跨越法是在溶洞上方架設鋼筋混凝土板或鋼梁，將隧道荷載通過板/梁傳遞到兩側的支撐結構上，從而避開溶洞區(qū)域，保證隧道穩(wěn)定。在隧道底部存在較大溶洞或不良地質(zhì)體時，為保證隧道穩(wěn)定和安全，可以采用板/梁跨越法進行加固。但需要注意的是，在采用板/梁跨越法時，需要進行詳細的地質(zhì)勘察和結構設計，以保證板/梁位置、尺寸和支撐結構的穩(wěn)定性。

1.3 巖溶位于隧道側面

當巖溶位于隧道側面時，可以采用局部加固法、錨桿加固法、側向支撐法等處理巖溶，需要結合溶洞的具體大小和位置來選擇最為合適的處理方法。

1.3.1 局部加固法

局部加固法是通過增加或加固特定部位結構，以提高其承載能力和穩(wěn)定性的方法。對于規(guī)模較小、深度較淺的溶洞，可以在隧道側壁局部進行加固處理，通過局部開挖，清除溶洞內(nèi)的松軟物質(zhì)，再用混凝土或鋼筋混凝土進行局部襯砌加固。

1.3.2 錨桿加固法

錨桿加固法是在隧道側壁上鉆孔，并在孔內(nèi)安裝錨桿。這些錨桿通常由高強度鋼材制成，具有很高的抗拉強度。安裝錨桿后，通常會注入漿液，如水泥砂漿，使錨桿與周圍巖體緊密結合，形成一個整體。對于較大的溶洞或需要提高整體穩(wěn)定性的情況，可以采用錨桿加固法，提高側壁的抗拉能力和整體性，防止溶洞進一步發(fā)育和破壞。

1.3.3 側向支撐法

當隧道側面存在巖溶空洞或不良地質(zhì)體時，可以采用側向支撐法提供額外的側向支撐來增強隧道的穩(wěn)定性。側向支撐法較適用于溶洞較大、較深且側壁穩(wěn)定性較差的情況，通過在隧道側壁附近施加側向支撐結構，如鋼筋混凝土墻或鋼支撐，將側壁荷載傳遞到支撐結構上，以保證隧道的穩(wěn)定性和安全性。

2 隧道巖溶段地下水處理技術

隧道巖溶段地下水處理技術是一個綜合性的過程，包括超前預測、暗溝處理、側溝處理等。

2.1 超前預測

在處理巖溶段時，為避免出現(xiàn)涌泥等問題，需要采取地質(zhì)雷達探測法、超前水平鉆孔法、紅外探水法等來探測前方可能遇到的不良地質(zhì)條件。通常都是采取不同的預測方法組合進行，以達到最佳的處理效果，為處理巖溶地下水提供精準的數(shù)據(jù)支撐。

2.2 暗溝處理

為避免鐵路建成后出現(xiàn)底部水流路徑堵塞情況，需要對暗溝進行處理。通常是在隧道底部修建中央排水溝，讓巖溶中的水可以順利排出。具體的施工流程為：首先，清理暗溝內(nèi)的雜物和淤泥，確保暗溝暢通。其次，如果暗溝存在破損或不穩(wěn)定的情況，需要進行加固處理，如采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土等方式，提高其穩(wěn)定性和承載能力。再次，對存在滲漏水的暗溝進行防水處理，可以使用防水涂料、防水卷材等進行防水處理，防止地下水滲入暗溝。最后，在隧道底部修建中央排水溝，以有效排出地下水。暗溝處理巖溶如圖1 所示。

圖1 暗溝處理巖溶示意圖

2.3 側溝處理

為了最大限度地保證溶洞中的水流順利流出，應在處理巖溶時設置側溝，鋪設橫向、縱向水管，并連接起來，以便排出巖溶中的水流。設置側溝的過程中，首先，清理側溝內(nèi)的雜物和淤泥，保持側溝暢通，可以用鏟子和其他工具進行人工清理，將溝內(nèi)的雜草、淤塞物等清除干凈。其次，為了保證側溝穩(wěn)定，可以通過增加支撐結構，如鋼筋混凝土墻或鋼支撐，加固側壁，提高側溝的穩(wěn)定性和承載能力。

3 洞室處理技術

巖溶洞室的處理結果將直接影響隧道工程質(zhì)量。因此，為保證巖溶段處理效果，在處理巖溶洞室時，施工人員需要選擇科學、合理的方法。常用的方法有支撐墻加固處理技術、挖孔樁支頂加固技術、棧橋跨越技術等。

3.1 支撐墻加固處理技術

在進行支撐墻加固處理時，應先進行詳細的結構評估和設計，確定合適的加固方案。施工過程中，要嚴格遵守施工規(guī)范，保證加固材料質(zhì)量和施工精度，并在加固后進行驗收和檢測，確保加固效果符合設計要求，保證結構安全、穩(wěn)定。具體的處理流程為：清除填充物，對溶洞頂板進行支頂加固，如果底部有水流，需要考慮增加涵洞，以便將溶洞中的水排出。為最大限度保證支撐墻的加固效果，需要在隧道邊墻上預留檢查用的孔道，以便后期維修檢查。溶洞洞室支撐墻加固處理如圖2 所示。

圖2 支撐墻加固處理示意圖

3.2 挖孔樁支頂加固技術

針對深度較深的溶洞，可以采用挖孔樁支頂加固技術進行加固。在施工過程中，應先清理挖孔樁頂部的雜物和松散土壤，確保支頂結構緊密貼合在樁頂上；根據(jù)設計要求，在挖孔樁頂部施加支頂結構。將樁底面嵌入基巖中，再將樁頂鋼筋插到混凝土底板中，和底板形成一個整體。

3.3 棧橋跨越技術

棧橋跨越技術是一種在特定地形或水域上搭建棧橋以實現(xiàn)通行或連接的技術。這種技術通常需要根據(jù)具體地質(zhì)條件、水文情況和設計要求進行施工。在隧道巖溶洞室采用棧橋跨越處理技術時，底板選用鋼筋混凝土板梁，以達到對隧道邊墻進行良好承托的目的，支墩和懸臂橫梁上分別支撐托梁。具體施工如圖3 所示。

圖3 棧橋跨越施工示意圖

4 結語

綜上所述，通過分析鐵路隧道隱伏巖溶段施工處理技術可以看出，巖溶處理技術多種多樣，需要在實際施工中，結合巖溶的具體情況和隧道建設標準科學、合理地選擇施工技術，以保證巖溶處理質(zhì)量，確保后期列車安全運行。