7宜万铁路龙麟宫隧道1#大型溶洞处理技术研究

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1、宜万铁路龙麟宫隧道1#大型溶洞处理技术研究马涛（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉430063）摘要：宜万铁路龙麟宫隧道1#大型溶洞底轴长171m，宽65m，高约100m，容量超过5.0×105m3，溶洞规模宏大，整体呈葫芦形，隧道整个洞身均位于溶洞内。经过多方案比选，设计采用的“路基+明洞”方案充分利用了边坡刷方所落下的岩块，避免了大量碴量倒运，施工工艺简单，结构安全可靠。为避免高填路基产生过多工后沉降，设计采用了强夯+注浆加固的综合地基处理方案，并在隧道结构设计中预留了部分工后沉降空间，保证了结构及运营安全。关键词：宜万铁路隧道工程溶洞明

2、洞强夯中图分类号：U452.2文献标识码：A文章编号：1引言宜万铁路龙麟宫隧道位于恩施市白果镇，为双线隧道，全长3421m，最大埋深328m，洞身穿越寒武系上统灰岩、白云质灰岩地层，标高位于垂直渗流带内，位于隧道下部100m深的龙麟宫风景区出水洞为区域最低排泄基准面。图1龙麟宫隧道纵断面图隧道出口工区于2005年6月19日施工至DK232+467时揭示1#大型溶洞，溶洞长轴与线路平行，底部轴长171m，横向宽度65m，溶洞最底部距路肩高度76m，距地表高度为110m，溶洞容量超过5.0×105m3。由于埋深较浅，纵、横向跨度较大，溶洞揭示后，地应力

3、进行重分布，溶洞顶板不断出现规模不等的坍塌，直至坍塌至地表，形成“天窗”[1]~[2]。目前我国学者进行的岩溶对隧道工程的影响研究多集中在溶洞对隧道围岩应力场、变形场的影响，即溶洞引起的隧道围岩及支护结构的变形、开裂和失稳[1]~[7]，而较少涉及隧道穿越大型空溶洞处理方案研究[3]~[9]。本文结合龙麟宫隧道1#大型溶洞处理进行溶洞防护、隧道结构、隧底处理方案选择的研究。2溶洞工程水文地质条件基金项目：铁道部科技研究开发计划课题（2003G036）作者简介：马涛（1980—），男，工程师，2005年毕业于长沙理工大学岩土工程专业，工学硕士，主要从

4、事隧道工程设计及灾害防治研究工作，电子邮箱：tsymatao@163.com图2龙麟宫隧道1#溶洞仰视图图3龙麟宫隧道1#溶洞纵断面图溶洞地层为寒武系浅灰色中厚～厚层状灰岩、白云质灰岩，局部夹薄层状泥质白云岩。溶洞位于白果坝背斜东南翼靠核部附近，岩层产状196～236°∠18～220，略有揉皱现象,该段构造节理和溶蚀裂隙发育。受节理切割影响，溶洞顶部、侧壁岩体破碎，洞顶及侧壁掉块现象严重，特别是雨季掉块频繁，所掉块体最大尺寸为3m×4m×5m。溶洞底部堆积物块径0.5～5.0m，局部有少量黏土充填，堆积最大厚度30～40m。溶洞底部高程为612～5

5、90m之间，位于地下水位之上，表明该溶洞为古暗河通道，随着地壳的抬升、溶蚀作用的下切，现在该溶洞处于垂直渗流带内。其主要承接大气降水入渗所形成的过路水，最后汇入白果坝暗河系统排泄。溶洞远程补给降雨入渗大部汇聚于现代暗河的充水管道排入主暗河，只少量汇入溶洞；近程补给汇入溶洞水流主要在溶洞底面附近通过。50mm暴雨汇入量估算为1851～3300m3/d，强降雨时估算为10000m3/d[2]。3溶洞处理方案比选溶洞揭示后，根据溶洞规模、工程水文地质条件，进行了路基+明洞方案、改线方案及桥梁方案三种方案研究：（1）路基+明洞方案：由于该溶洞属于相对封闭体

6、系，具备高填方之后控制沉降的自然条件，对隧底以下溶洞采用硬质岩碴回填形成路基；为防止溶洞壁垮塌对铁路运营造成危害，在路基上设置明洞结构。（2）改线方案：将铁路线路进行调整，向现线路两侧偏移，以绕避该溶洞。（3）桥梁方案：鉴于溶洞段隧底下部大部分空洞，采用桥梁跨越，为保证运营安全，将桥梁上部的岩体全部清除后采用锚喷网防护。各种处理方案优缺点比较如下：表1处理方案优缺点比较方案优点缺点路基+明洞方案可充分利用边坡刷方所落下的岩块，施工、运营安全可靠度高溶洞壁刷方及回填量较大改线方案可彻底绕避目前溶洞该区域为岩溶强烈发育区，调整线路后很可能仍然遭遇大型溶

7、洞桥梁方案可有效控制基础工后沉降桥梁跨度大、溶洞壁围岩耸立，施工风险高，溶洞刷方量及防护量很大根据各种处理方案优缺点比较，选择路基+明洞方案。4溶洞处理方案4.1辅助坑道（1）为解决龙麟宫隧道出口掌子面受阻的问题，在线路前进方向左侧设置１号横洞，横洞长190m，进入正洞继续施工。（2）为便于地质勘察及施工机械进入溶洞作业，在DK232+440隧道左侧设置2号横洞，横洞长91米，横洞口标高位于溶洞底堆积体顶部。4.2溶洞防护（1）由于溶洞整体呈葫芦形，隧道从中部穿过，线路上部危岩倒垂，并不断出现剥离及垮塌，在溶洞内作业十分危险。为保证施工安全，溶洞壁

8、刷方工作面选择在地表“天窗”附近，对DK232+402～+514段左右侧边坡及隧道出口仰坡按照自上而下分层、分级刷坡，逐渐