隧道岩溶处理技术.doc

隧道岩溶处理技术 曹德章 （中铁五局集团五公司 湖南郴州 E-mial139.com） 摘 要： 本文主要通过对海棠隧道岩溶地质的施工简略介绍了隧道岩溶处理情况，根据不同类型的溶洞溶槽，分别采用针对性的处理方式，系统总结出一套在隧道岩溶高发段的施工技术，同时对存在的一些问题提出建议和改进措施等。 关键词：岩溶 处理 建议 总结 1.工程简介 海棠隧道是我国目前第一条时速高达350km的武广客运专线铁路XXTJIV标段内的一座长达2908米的双线隧道，隧道穿越湖南省郴州市苏仙区荷叶坪镇海棠村境内低山丘陵区，通过地区为剥蚀-＞侵蚀-＞构造型丘陵，地段地层岩性复杂，其分布主要受背斜及向斜构造控制。区内最高点位于海棠村南侧山岭，海拔标高330.0m，最低点位于隧道出口艾家冲村冲沟，海拔标高约163m，隧道最大埋深约125m，最大相对高差约167m。区内植被发育，山岭及谷地被薄层表土覆盖。隧道通过地区地表水系不发育，在隧道西侧约200m处有一条小溪流过，由北西流向南东，施工时流量约5L/s，但溪底标高低于铁路设计路肩标高。 2．隧道岩溶情况 2.1. 岩溶情况概述 区内主要的不良地质主要为岩溶，岩溶区溶蚀裂隙极其发育，密集，形态各异，溶洞内多为软塑～流塑的黏土夹碎石、砂砾半充填～全充填，部分发育为串珠状网络溶洞群，主脉及分枝交错汇集。很多区域形成大型的溶蚀性空腔空洞，岩溶主要形态为溶洞、溶槽、溶芽等，且分布范围广，岩溶洼地、漏斗、大型的溶蚀沟槽等十分发育。 隧道全长2908.81米，自开工以来，施工中先后揭露大大小小溶洞、溶槽总共为209处，岩溶总长度达2090米，占隧道总长的72%。由于特定的地理环境和千差万别的地质构造影响，造成大小规模形态类别各异、奇形怪状的岩溶地质，洞身多穿越土石分界、可溶岩与非可溶岩接触地带，为近地表垂直岩溶循环带中顺层发育的网络溶洞群，是我国铁路修建史上地质条件极为罕见的岩溶隧道。 2.2. 岩溶特点 隧道揭露如此大规模的溶洞群，给隧道施工带来了极大的困难，施工进度严重受阻。有关隧道专家多次到现场进行“会诊”，最后一致定性为该隧道不良地质环境总体定性为“在近地表垂直岩溶循环带中顺层发育的网状溶洞群”。其主要特点表现为： （1）顺层发育的不同规模的扁平状溶洞与垂直发育的岩溶漏斗管道交错成网状岩溶格局，造成隧道通过地段岩溶极其发育，在施工过程中采取各方向绕避均无法避开溶洞； （2）隧道地表地面均为较厚的土层覆盖，很少有基岩出露，由于隧道埋深较浅，地下洞穴与地表连同性较好，地表粘土物质大量运移地下与溶崩碎块石混杂，大多数洞穴均被半充填或全充填，且由于地表渗水，充填物处于饱水流动状态，增大了隧道开挖、支护和加固难度； （3）由于顺层溶洞、层面倾角多较平缓，洞顶顶板常处于不稳定状态，易发生冒顶、坍落。该隧道地下水位普遍略高于隧道顶部，无水压问题，但经常性的地下水补给，导致充填物长期处于饱和状态，遇强暴雨不排除局部出现涌泥的可能； （4）埋深较浅地段隧道顶以上完整灰岩整体厚度不大，地表为低洼、冲沟地段，有一定的汇水条件，地下溶洞空腔发育，在暴雨季节存在洞内涌水、涌泥和地表塌陷的危险。 2.3. 岩溶表现形式 海棠隧道溶洞溶槽的密集分布，形态各异，归纳起来大致可表现以下几种类型,即： 2.3.1 充填或半充填型溶槽 由于地表浅埋原因，隧道通过地区大部分处于土石分界线附近，即处于可岩溶与非可岩溶分界面附近，开挖轮廓线附近范围为流塑状淤泥层，岩溶发育。施工中揭露出来的岩溶大多数为充填或半充填性溶槽，呈串珠状。 这类岩溶在隧道内分布极广，多分布在隧道拱部，有时分布在隧道边墙或隧底，有时充满整个掌子面，充填物主要为黄～褐色、黑色黏土，有时为淤泥，夹碎石或块石，少数含大孤石，黏土含水饱和，施工时极易发生突水、突泥，安全隐患极为突出。 2.3.2 大型溶洞空腔 受地质构造影响，在施工中揭露出大型溶洞空腔，无充填或只有少量充填物，水平向层理明显，岩石风化破碎。这类岩溶有的横跨洞身数十米，大部分位于隧道拱部，洞壁湿润，有的分布在线路两侧，延伸至隧底，溶洞内一般存在暗河或水潭，与地表连通，形成漏斗，暴雨时流量增大，易发生突水情况。溶洞空腔呈枝状发展，分支较多，纵横向延伸较广，四周多处延伸为溶沟槽。且位于隧道拱顶的顶板岩层厚度较薄，风化严重，较为脆弱，易瞬间垮塌造成地质灾害事故。 2.3.3 软弱围岩变形 主要是指隧道整体处于溶槽充填物之中，受断层构造、裂隙水、群洞效应等原因影响，在初期支护完成后造成围岩失稳，致使拱顶下沉和收敛，变形严重时发生坍塌。 软弱围岩变形普遍存在以下特点和规律： （1）普遍大变形，隧道软弱围岩地段在初期支护完成后大部分地段发生了变形，主要发生在DK1837+240～+