渝黔高速公路笔架山隧道岩溶塌陷段设计.pdf

渝黔高速公路笔架山隧道岩溶塌陷段设计 田尚志 李玉文 (四川省交通厅公路规划勘察设计研究院成都610041) 摘要 文章介绍国道主干线重庆～湛江公路雷神店至崇溪河段高速公路笔架山隧 道中揭示的岩溶塌陷段地质情况，分析了岩溶塌陷段对隧道稳定性的影响， 并对岩溶塌陷段隧道的设计进行了探讨。 关键词笔架山隧道岩溶塌陷设计 笔架山隧道是国道主干线重庆～湛江公路雷神店至崇溪河段高速公路的重点控制工程， 隧道主要穿越岩溶地段、煤系地层等不良地质地段。 1地形、地貌概述 隧道位于川鄂湘黔隆起褶带之侵蚀褶皱山地。地貌发育明显受构造和岩性的控制，山脉 走向北北东向，与构造线方向基本一致，总体上属侵蚀构造条形中低山山垅地貌，地形上常表 现为锯齿状列峰山岭或单面山。其中，隧道崇溪河段地处宽阔陡峻斜坡底部之溶蚀槽谷中，表 现为岩溶地貌，由白云岩、盐溶角砾岩、灰岩等组成，溶隙、小型溶洞发育，溶蚀强烈。 2岩溶塌陷段工程地质情况 2．1岩溶塌陷段地质条件 岩溶塌陷段分布地层主要为三叠系上统须家河组第二段(T3；i2)、第一段(T3x{1)和三叠系中 统雷口坡组第二段(T212)。须家河组第二段(T3xi2)主要为中厚层状长石砂岩，钙泥质胶结，夹 薄层状砂质泥岩及粉砂岩，柳叶状煤屑及煤线，须家河组第一段(T3；j1)主要为砂质泥岩夹石英 细砂岩，与下伏雷口组地层呈假整合接触。雷口坡组第二段(1112)主要为灰质白云岩，中厚层 状构造，属可溶岩类，钻孑L揭露该层已被溶蚀，代之为塌陷堆积的块石土。 为块石土及粘土夹块碎石。块石土主要由长石砂岩块石组成，洞底以下多由粉砂质泥岩、灰质 白云岩组成。块石粒径一般O．30～0．80m，最大达1．20m，无充填。具架空现象，空洞一般 碎石，其磨圆度较好，粒径一般2。4em，呈圆形、扁圆形。块石、碎石主要由灰质白云岩组成， 78 下部含圆砾。块石粒径一般0．30～0．50m，圆砾粒径一般5。15mm，呈圆形，椭圆形，含量约占 10％，粘土呈可塑状。底部3．OOm为块石土，成份为灰质白云岩。块石、碎石，圆砾分布不均 匀。 破碎带地下水分布段岩层主要为须家河组第二段长石砂岩，属富水层。 2．2岩溶塌陷段破碎带成因 破碎带主要分布于须家河组与雷口坡组地层分界线附近，须家河组岩层为非可溶岩，雷口 坡组顶部分布一层灰质白云岩属可溶岩类。破碎带分布范围狭小，不属于区域构造形成。据 施工垂直下钻孔揭露情况，雷口坡组顶部分布的灰质白云岩已被溶蚀，由粘土夹块碎石充填， 含少量由洞穴堆积的圆砾及角砾。显然破碎带的成因为岩溶塌陷形成。 3岩溶塌陷段设计 隧道位于岩溶塌陷段中部，塌陷段范围高度在隧道路面以上28m至路面以下32m，宽约 35m，长度约30m如图1。 根据塌陷段情况，隧道拱部为块碎石土。设计采用巾108大管棚作为超前支护，初期支护 距80em×80cm；二次衬砌采用50em厚钢筋混凝土(如图2)。 图1岩溶塌陷区示意图 图2桩基加托梁方案 隧道底部设计是保证本隧道安全通过岩溶塌陷段的最重要环节。为此设计考虑了两个方 案，即采用桩基托梁方案和隧道底部换填及注浆加固地层方案通过岩溶塌陷段。 79 3．1采用桩基托梁通过岩溶塌陷段 桩基托梁方案(如图2)iiP在岩溶塌陷段通过纵梁将隧道的各种荷载传递到桩基，通过桩 基再传递到塌陷段破碎带底部完整的基岩中。 X 隧道两边墙底部各设一道1．2m 2．5m的钢筋混凝土纵梁，每道纵梁下各设一排钻孔桩， 钻孔桩径1．5m，桩间距5．0m，桩基嵌人基岩不小于4．om。隧道两边墙通过80em厚的钢筋混 凝土底板连接，底板承受边墙传递的荷载及路面荷载。 3．2隧道底部换填及注浆加固地层通过岩溶塌陷段 隧道底部换填及注浆加固地层方案主要是通过改善隧道底部围岩条件，使隧道不至于发 生不均匀沉降而破坏隧道结构(如图3)。具体作法是：在仰拱下换填1．0～1．5m厚的浆砌片 石，换填浆砌片石以下5m范围内采用小导管注