1、石灰坡隧道岩溶处治技术摘要：介绍了石灰坡隧道在施工中遇到的岩溶处理方法和手段。在施工过程中针对岩溶所处位置分别进行了排水措施、回填和加长型注浆锚杆加固处治方法的阐述。处治结果表明，上述方法在三线大跨径隧道岩溶处治中具有安全、可靠、经济等特点，可供类似隧道工程设计和施工参考。 关键词：隧道；防排水处治；加固处治 中图分类号：U455 文献标识码：A 一、工程概况 石灰坡隧道位于贵阳市白云区都拉营与沙文之间，是贵阳市“三环十六放射”骨架路网中的“射线”道路之一。隧道里程桩号为ZK12+670ZK13+490(长 820m)、YK12+860 YK13+540(长 680m)，隧道设计为双向三车道，
2、设计建筑限界宽 12.5m、高 5.0m，隧道衬砌内轮廓拱顶高 8.1m、净宽 15.33m，净空面积 102.1m2。隧道采用三台阶光面爆破的开挖方法。 隧址区位于都拉营向斜西翼与近南北走向阳关背斜东翼之间，褶皱发育。隧道通过路段发育有 1 条断层(F1)，其通过左幅隧道出口段K13+340 里程处，右幅隧道 K13+500 里程出口处。走向近呈南北向延伸，与隧道成近 41斜交，倾向 95，倾角 45，为逆冲压扭性断层，在隧道位置断层上盘为茅口组(P2m)地层,下盘均为上叠系松子坎组(T2sz)地层，上盘地层产状为 9560，下盘地层产状为 11025。 K11+700 K12+690/89
3、0 里程段东侧为沙老河流域汇水范围，西侧为麦架河流域汇水范围，隧址区内无较大地表水体分布，仅在左幅隧道出口存在一山塘，为当地村民洪水季节用于储水使用，无固定的水源补给，靠大气降水补给。 隧道及道路通过地段的山体未被冲沟、洼地等负地形严重切割破坏，山形总体较完整，隧道通过地段未见较大滑坡、崩塌、地裂缝、泥石流及地下洞室等不良地质现象，钻探泥页岩岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体可能会发生有限位移；此外，地表调查未发现有地温异常，隧道通过地段无初始高应力影响。 二、岩溶勘查及揭露情况 地质勘查：石灰坡隧道范围内可溶岩分布地段岩溶较发育，主要以规模不大的陡倾溶蚀裂隙和溶洞为特征，以全充填状态为主，
4、钻探 126个孔有 44 个钻孔见溶洞、裂隙，钻孔见洞率为 34.9%，钻探揭露总进尺为 6431.5m，其溶洞、裂隙总长度为 150.5m，岩溶线洞率为 2.3%，岩溶发育程度为强发育。 施工过程中，大多岩溶位于隧道内轮廓线内，超出隧道开挖轮廓线较多岩溶 20 余处，其中较大一处位于右线 YK13+022YK13+026 处，在隧道两侧共腰至拱顶中线上方，岩溶沿洞身方向长 4 米，高 5 米，呈反漏斗状，溶腔内填充软塑状红粘土夹杂块石，有股状水流出，岩溶周边围岩节理发育层间夹泥。 三、岩溶处治原则 (1)根据超前地质预报情况，对前方溶洞进行详细的勘察，重点是溶洞发育规模、地下水、溶洞稳定性等
5、，现场可采用超前探孔、超前地质预报相结合的手段进行； (2)隧道岩溶地段开挖，现场严格按照“短进尺、弱爆破”的原则进行，在最大程度上减少爆破震动对溶洞稳定性、整体性的破坏，避免溶洞出现垮塌； (3)针对岩洞发育范围多以超出隧道开挖轮廓，现场隧道支护措施严格按照“管超前、严注浆、强支护、早封闭”的原则进行施工组织，避免溶洞内岩体因裸露时间过长而产生风化，进而影响其稳定性； (4)为了预防运营期间发生支护结构因溶洞局部失稳坍塌而出现局部破坏现象的发生，衬砌混凝土的安全储备要加强；与此同时，加强施工防排水和结构防排水的系统的融合，在不影响地下水发育的前提下，避免在支护体系与围岩之间形成承压水，进而对
6、支护体系产生影响； (5)现场施工过程中加强“日常观察” 、 “监控量测”工作，重点在围岩变形的监测和初期支护体系表面观察。 四、岩溶处治方案 （一）开挖 岩溶对隧道洞身结构稳定性有一定的影响，为了避免出现溶洞出现失稳进而可能影响到隧道自身稳定性，现场隧道洞身爆破开挖进尺控制在每循环 1.0m，开挖完成后及时进行支护。开挖尺寸在原设计开挖轮廓线上加大 30cm，防止隧道变形侵占净空。 （二）防排水处治 为了防止后期施工和运营期间溶腔内出现积水，进而影响隧道结构，针对隧道不同部位的溶洞发育分别采用不同的处理方法，在不影响溶洞地下水活动的情况，也就是不影响溶洞内地下水的渗析通道的前提下，进行溶洞内
7、地下水的引排。 1、位于隧道拱部、边墙 在溶洞洞壁上设置排水盲沟，盲沟外包土工布、两端堵塞土工布，沿溶洞腔壁进行布置，同时将其出水口外接隧道结构防排水系统，以便及时将溶洞内部分地下水及时排除。 此外，加强隧道洞身结构防排水系统，尤其是排水系统，以便将溶洞内部分地下水通过结构排水系统引排至隧道洞外。 2、位于隧道底部 在隧道洞身开挖过程中，隧道底部溶洞做到不随意抛填开挖弃碴，以防止堵塞地下水通道；如若隧道底部溶洞底部充填软塑性粘土或早期岩溶活动过程中产生的虚碴，采取全部进行清除、换填。 根据现场实地勘察，溶洞内地下水的季节性、间隙性活动规律。为了保证溶洞内地下水通道畅通，同时为了保证隧道底部不发
8、生不均匀沉降，在施工过程中溶洞底部采用回填、干砌一定高度的块石、片石，达到预留地下水的渗流通道(盲沟)的目的，进而保持原地下水活动通道。 此外，在回填、干砌块石、片石与隧道底板混凝土接触顶面设置隔离层，防止混凝土底板施工过程中的水泥浆填充堵塞，影响溶洞地下水的活动通道。 （三）加固处治 针对溶洞发育范围均已超出隧道开挖轮廓，同时结合溶洞地下水为季节性、间隙性的特点，为保证施工和运营期间的安全，在隧道掘进过程中需要对隧道不同部位的溶洞进行填充处理。 1、位于隧道两侧边墙 为防止拱架支护系统不发生拱脚不均匀沉降，首先对拱架拱脚位置采用早高强混凝土进行混凝土加厚、加大处理，混凝土顶面标高与拱架拱脚底
9、板标高平齐。 根据设计要求安装完成钢拱架后，拱架外翼缘与围岩岩壁之间区域部分采用 M10 浆砌片石进行填充；部分采用喷射混凝土进行填充。 此外，隧道洞身系统锚杆采用加长型中空注浆锚杆进行加固。 2、位于隧道起拱线之间 为了避免出现拱部溶腔对隧道支护结构的影响，现场在安装拱架支护的过程中预埋后期充填的管道，管道直径不小于 150mm，在喷射混凝土施工完成后，现场陆续进行复喷混凝土或注浆等进行回填，保证溶洞空腔出露高度不超过 100cm。 此外，隧道洞身系统锚杆采用加长型中空注浆锚杆进行加固。 3、位于隧道底部 为了避免隧道整体结构出现不均匀受力而产生沉降，现场必须对隧道底部溶洞空腔进行干砌块石、
10、片石回填，然后再在干砌块石、片石顶面表层设置一定厚度的钢筋混凝土底板，钢筋混凝土底板通过HRB33525 锁脚锚杆或锁脚钢管与溶洞周边岩体进行连接、固定、支撑。（四）支护 1、溶洞洞内支护体系 针对溶洞发育范围均已超出隧道开挖轮廓，隧道洞身爆破开挖掘进过程中势必对原发育溶洞结构稳定产生一定的影响，为防止溶洞发生坍塌，现场在清除松动岩石的基础上将采用锚杆加固岩壁、钢拱架加固溶洞，初步计划采用 L=400cm 的 D25 中空注浆锚杆和 HPB2358 钢筋网加固溶洞洞壁、I18 工字钢钢拱架加固溶洞。 2、隧道洞身结构体系 根据公路隧道设计规范(JTG D70-2004)和公路隧道施工技术规范(
11、JTG F60-2009)中相关规定，对岩溶地区的隧道支护、衬砌结构加强，同时对溶洞与隧道洞身相交叉部位，尤其是拱部、边墙采用加长型系统锚杆进行锚固，进而起到悬吊、加固。 此外，为了保证隧道混凝土路面不出现不均匀沉降，隧道穿越溶洞地段的混凝土路面采用钢筋混凝土。 五、监控量测 隧道在岩溶地段的监控量测重点集中在以下几方面： （一）地质和支护状态观察 地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。 观察频率：每一循环进尺，都必须进行一次工作面观察，并作好客观详尽的记录。在地质变化不大地段，可每天按一个工作面记录，对已成洞地段主要是支护效果的观察，频率同工作面。 观察内容： 1、工作面
12、工程地质和水文地质情况观察和描述：包括黄土类别名称，风化变质情况，断层、层理、节理等结构面的分布、走向、产状及频率，有无偏压或膨胀地压，工作面及毛洞自稳情况，地下水情况及影响等内容，并以表格和素描形式记录。 2、工作面附近初期支护状态观察和已成洞的支护效果观察：包括锚杆锚固效果，喷层开裂部位、宽度、长度及深度，模筑混凝土衬砌的整体性，防水效果等，也以表格和素描形式记录下来。 3、在日常地质和支护状态观察过程中，及时发现支护措施是否需要改进；同时避免出现岩溶地段局部坍塌引起支护破坏。 （二）拱顶下沉 量测目的：监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变形动态，判断支护结构的安全性和稳定性。 量测断面
13、间距：每间隔 510m 一个断面。 （三）周边收敛 量测目的：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计施工是否妥当和衬砌的浇注时间。 量测断面间距：每间隔 510m 一个断面。 （四）底板隆起 量测目的：根据底板标高变化，确定底板是否变形，即是否存在沉降或反隆，进而确定溶洞底部是否需要再行加固，此外也确定路面混凝土的结构设计。 量测断面间距：每间隔 510m 一个断面。 （五）隧道监控量测汇总表（见表 1） 表 1 隧道监控量测内容 6 岩溶处治效果评价 按照上述岩溶处治方案实施过程中，岩溶处治初期围岩变形较大，但随后很快趋于稳定。目前，石灰坡隧道顺利施工完成，通过验收并已通车，由此表明石灰坡隧道岩溶处治达到了预期的处治目的。 参考文献： 1 刘向远，岩溶隧道施工中地下水环境负效应评价指标体系研究D;西南交通大学;2007 年. 2 赵明阶、刘绪华等，石灰岩溶区大断面隧道围岩稳定性及控制技术研究R;重庆交通大学. 3 白明洲、许兆义、王连俊、王勐，复杂岩溶地区隧道施工突水地质灾害研究J;中国安全科学学报;2006 年 01 期. 作者简介： 杨文军， （1967.9- ） ，男，河南省禹州市人，1991 年 7 月毕业于西南交通大学水文与工程地质专业，工学学士，工程师。
