浅议贵州喀斯特熔岩区隧道溶洞处理施工技术

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1、浅议贵州喀斯特熔岩区隧道溶洞处理施工技术摘要溶洞为岩溶洞穴，是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的影响主要表现为结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度；溶洞填充物外涌，给施工造成困难和安全隐患；季节性的岩溶洞穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方案对隧道顺利穿越岩溶发育地段极为重要。本文根据贵阳枢纽白龙线I标第四项目部胡家坡隧道DI2K24+932溶洞处理方案的具体情况，总结贵州喀斯特地貌区溶蚀发育地区溶洞的处理方法，以期对溶洞处理的设计与施工有一定借鉴意义。

2、关键词铁路隧道溶洞处理胡家坡隧道为贵州省新建双线高速铁路隧道，全长2104.4m,设计行车速度为250km/ho该隧道位于贵州省贵阳市南明区阿栗村，处于云贵高原中部，地势东高西低，北高南低，山脉和水系多呈南北向展布。隧区属于构造剥蚀作用形成的中低山地貌区，隧道轴线通过地段为低山址口及自然沟谷交汇区域，地面标高1076.70〜1132.83。相对高差56.13m,此段隧道埋深12m〜16m,地形坡度25。〜55。。地表熔蚀结构发育，可见熔岩漏分布，属溶蚀、剥蚀构造中、低山地貌。沿线各时代地层分布较为齐全，沉积类型繁多。隧址所在区构造复杂，断裂、褶皱发育，致使岩体节

3、理极其发育、破碎。主要不良工程地质有富水断层破碎带、泥石流、溶洞等。水文地质条件复杂，地表水、地下水发育不均，部分地下水、地表水对混凝土具有侵蚀性。一、溶洞概况2011年3月19日晚6时20分，胡家坡隧道出口段掌子面（里程：DI2K24+932）爆破后，拱顶上部线路左侧位置揭示小型半充填溶洞，溶洞内填充物为松软红黏土夹岩体碎屑或岩块。7时50分，在出磴快完成时，溶洞内填充物自行涌出，形成溶腔，经现场观测，溶腔发育斜向掌子面上方，与掌子面夹角约70°,空腔体积约为25m3o随即项目部采取紧急处理措施对揭示溶腔及掌子面喷论封闭处理，3月20日下午4时，已封闭掌子面拱

4、顶上方溶腔位置，出现再次流涌，涌出量约为5m3,待稳定后，我项目部对掌子面上方溶腔进行复喷封闭。21时10分，隧道掌子面拱顶溶腔位置再次出现掉渣现象，随即突发大规模流涌，涌出量约为448m3,堆积物仍为松散软塑状黏土夹岩体碎屑或块石，根据现场接近溶腔位置观察，溶腔内部已经基本稳定，填充物基本外泄完全，裸露内腔已出露为岩石，且较平坦，为葫芦状，仍处于原掌子面前方拱顶左侧位置。且溶腔与地面连通，形成腔体漏斗贯通至地表。地表位置呈现直径4m孔道。山体地表基本趋于稳定。经掌子面探孔探测，发现掌子面流涌软塑性粘土夹岩体碎石堆积体厚度约6.5m〜13.5m,根据随后施工情况

5、，溶腔竖向局部延伸至仰拱底，根据钎探结果，深度3m〜4m,见图1。二、地质情况及原因分析1.隧道地质情况。该隧道出口段地处东西向冲沟边部，刚好位于山体洼地中部。地形较缓，洞口轴线与地面等高线小角度相交，存在一定偏压，地表基岩裸露，岩质多为泥质灰岩或青灰岩，间或低洼地区覆盖黄黏土，地表岩溶发育强烈，多见贯通地下漏斗。本段岩层节理水平或带小角度沿隧道轴线小里程方向向上发育。层状节理明晰，发育强烈，局部可见小型溶隙。2•原因分析。根据掌子面揭示溶腔位置及地表观察结果，溶腔周围岩石基本完整，溶腔轮廓清晰，腔体填充物与腔体周围岩壁形成鲜明对比，从地表观测可知，腔体贯通地表

6、位置，显示为地表水汇集洼地区域，推测其为一溶蚀漏斗贯通地下形成腔体。经过长年累月的溶蚀发育，地表软塑性黄黏土已经充填溶腔，形成流涌体。当隧道掘进到溶腔位置时，揭示腔体出露，充填物涌出，最终形成溶洞结构，并贯通至地表，见图2。三、隧道溶洞处理方案（一）方案选择原则1•安全性。确保施工安全及质量安全，围岩累计变形量不大于10cm,衬砌完工后隧道不渗不漏。2•可操作性强。要充分考虑现场机械设备状况和操作人员的技能水平，并尽可能降低施工难度。3.灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不局限于一种固定的模式，一旦一种方案不能实时或实施效果差时，能较好地转

7、换为替代方案。4•具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。5.经济性强。即在保证安全、质量并不破坏环境的条件下的投入最节约。（二）施工处理方案首先保留并加固坍塌体，防止塌方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，考虑溶腔竖直贯通深度，对隧道基底进行注浆加固处理，增强隧底承载力;溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。处理顺序为：封闭掌子面一施作套拱一施作超前大管棚f挖除坍塌体一洞身开挖、支护f边墙及基底加固处理f二次衬砌一坍塌溶腔回填处理，见图3。溶腔防护层

8、：采用锚网喷防护，防止溶