浅谈铁路隧道岩溶处理技术及措施

浅谈铁路隧道岩溶处理技术及措施
发布时间：2021-05-31T10:25:05.883Z 来源：《基层建设》2020年第30期作者：金卫东
[导读] 摘要：随着国民经济的持续高速发展，国家基础建设大规模增长，在岩溶地区修建铁路、公路不可避免地会遇到岩溶地质。

中铁十二局集团第七工程有限公司
摘要：随着国民经济的持续高速发展，国家基础建设大规模增长，在岩溶地区修建铁路、公路不可避免地会遇到岩溶地质。

因此，开展岩溶隧道的施工技术管理研究，对于岩溶隧道施工具有重要的实际意义。

文章结合增建渝怀铁路**隧道出现的岩溶情况进行分析，针对隧道不同情况采取回填、径向注浆或板梁跨越等处理措施，结合现场工程实例验证，取得了良好的效果。

关键词：铁路，隧道，岩溶，处理措施。

1、工程概况及水文地质特征
**隧道位于贵州省铜仁市境内，隧道全长1027m，最大埋深约145m。

隧区属溶蚀构造类型的低山丘陵、溶蚀槽谷地貌，地面标高
245~440m，相对高差40~200m，自然坡度20~55°。

山脉走向、槽谷走向受构造控制，呈NE向分布，线路右侧350~400m为锦江。

隧道洞身穿越寒武系中统敖溪组地层，岩性为灰岩。

褶曲等构造，岩层单斜，产状近水平状，节理裂隙较发育，整体上岩溶水发育。

隧道右侧350m位于锦江河边发育3个岩溶大泉，标高在225m附近，泉点口径50~100cm，常年有水，其中最大的那个泉点在雨后呈往上涌出状，水量很大，推测这3处泉点的雨季流量至少应在20万m³/d以上。

该3个泉点发育于敖溪组的底部、清虚洞组的顶部，清虚洞组灰岩岩溶强烈发育，岩溶水丰富，且补给来源在线路左侧1km外发育大量天坑、大型洼地、落水洞。

隧道右侧120m位置发育2个岩溶泉，标高在370m附近，岩溶泉在一开口型溶洞中流出，溶洞直径约1m×0.8m，不规则，顺裂隙发育，越往里开口越小。

该处泉点雨季时整个洞被水充满，水量大，推测为20L/S。

补给来源属同一位置。

2、岩溶的形成及危害
岩溶是可溶性岩层(如石灰岩、白云质灰岩等)受具有溶解能力（含CO2）的水的长期作用而产生的。

由于溶蚀的形成，位置、塌陷作用的不同，岩溶个体形态、大小也不同。

运动的水流加速岩溶过程，并使碳酸盐岩岩体产生“碳、水、钙”物质循环。

岩体的构造性质主要是影响岩溶的发育进程和规模，经过大量岩溶地质的调查发现可以知道向斜构造比背斜构造岩溶发育强烈，向斜构造的核部岩溶发育比两翼强烈，背斜构造的两翼比核部岩溶发育要强烈。

由于岩溶发育的控制因素错综复杂，发育的形态千姿百态，以及岩溶发育的不均衡性和不规则性，给岩溶隧道的设计施工带来一系列困难，特别是施工阶段的突水、突泥对施工安全和进度造成很大威胁。

3、超前地质预报措施
隧道超前地质预报是隧道信息化施工的重要组成部分，是保障隧道安全施工的重要环节，尤其实在确定掌子面前方的地质情况，为接下来的隧道施工提供依据。

该隧道掌子面超前地质预报方法如下：
（1）超前水平钻探：采用冲击钻和回转取芯钻，验证中近距离物探超前探测存在异常的地段，钻孔直径采用φ89。

每次超前探测长度不小于30m，前后两次搭接长度不小于5m；
（2）地震波反射法：又称TSP法，适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。

每次预报距离120~150m，搭接长度不小于10m；
（3）地质雷达法：主要用于岩溶探测，亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀体的探测，每次探测范围为30m，前后两次搭接长度5m以上。

4、本隧道揭示岩溶及处理措施
（1）边墙出现小型岩溶、溶腔时采取的处理措施
隧道边墙揭示的小溶腔，腔内填充物为软塑状黏土，溶腔呈不规则状，体积约为2m*2m*3m，溶腔周边围岩破碎，腔内有渗水，处理措施为：
①.清除该溶腔内的填充物，溶腔内敷设φ50透水管（外裹无纺布），纵向间距2m，直接引入侧沟。

②.溶腔内施作锚喷支护回填密实。

③.该段拱架增加锁脚锚杆加固，拱部及边墙进行径向注浆加固。

隧底施工前，采用钎探探测基底是否存在溶蚀空洞。

（2）拱顶及侧壁出现岩溶、溶洞时采取的处理措施
隧道拱顶发现一处溶洞，溶洞位于线路右侧8m至左侧55m范围，与线路夹角为24°，向线路大里程方向左发育，溶洞底距拱顶的距离逐渐升高，由0m逐渐升高至7m。

溶洞高5~15m，宽1~13m，长度约142m；平面形态成带状，最宽处未13m，宽度往大里程方向逐渐变小；溶洞最高处约15m，底部宽，上部逐渐变窄，呈不规则的三角形。

溶洞四周可见薄层状灰岩、泥质灰岩，层厚5~15cm，节理裂隙发育，岩体破碎；底部可见碎石角砾状的充填物，为溶洞过水后沉积的物质，偶见块石，为溶洞顶部掉落的物质；在1.5~2m位置可见明显的水痕，冲刷淘蚀形成的凹岩腔。

调查期间未旱季，仅在起点位置可见有积水现象，溶洞顶部滴水。

经过几个月观测，仍未出现较大流水，处理措施为：
①．溶洞与隧道洞身交叉位置40m范围内，溶腔内壁施作锚喷支护。

②．在掌子面拱墙范围内施工一环Φ108mm大管棚，大管棚长度为25m。

③．溶洞与隧道洞身交叉位置施作1.5m厚C30混凝土护拱，护拱上面吹0.5m后细砂作为缓冲层。

④．掌子面至已完成二衬段落环向φ50排水盲管加密至每3m设一道，直接引入侧沟，掌子面至已完成仰拱段落衬砌支护类型加强，调整为钢筋砼衬砌。

（3）拱顶及隧底出现岩溶、溶洞时采取的处理措施
隧道某处揭示一条垂直于隧道洞身发育的过水通道，过水通道河床位于仰拱底下5～10m，沿线路右侧方向垂直线路向外发育约150m，沿线路左侧方向垂直线路向外发育约450m；该过水通道宽5m～14m，高约1m～30m高，局部人眼看不见顶部。

同时左侧溶洞发育一条分支通道横穿隧道掌子面前方10m处，该过水溶蚀通道宽约5m～8m，深约5～12m。

掌子面及溶洞四周围岩较破碎，且局部有水渗出。

具体处理措施为：
拱顶及隧底出现岩溶、溶洞溶洞内情况
①．保证原有过水通道畅通，采用板梁跨越形式穿越溶蚀通道，板梁下设枕梁；
②．在掌子面拱墙范围内施工一环Φ108mm大管棚，大管棚长度为30m；
③.溶洞发育范围内二衬环向φ50排水盲管加密至每3m设一道，直接引入侧沟，板梁大小里程40m范围段落衬砌支护类型加强，调整为钢筋砼衬砌。

④.隧底施工前，采用钎探探测基底是否存在溶蚀空洞。

跨越溶蚀过水通道的板梁处理
5、施工注意事项
（1）认真实施超前地质预报措施并仔细记录，查明前方和周边地质条件，同时逐段核实围岩级别；逐点逐段监测水量、水压，并取岩样和水样化验，对环境和侵蚀作用的类型和等级、水量和水质进行复查，及时分析和提出差异或异常情况，为避免施工和环境灾害、进行妥善的工程处理提供基本条件。

（2）应按规范和设计要求，全面实施洞内外监控量测并及时进行反馈分析。

（3）隧底结构施作前，应采取进一步针对性的物探、钻探及勘测等综合措施，查明隧道周边，尤其是隧道基底以下的地质条件，若存在软弱或空穴等情况，不得随意回填，应及时采取措施保证安全并提请进行相关处理。

6、结论
隧道施工不确定的风险因素很多，针对岩溶隧道的高风险特点，应始终坚持“掘进不探不挖，地质不明不挖”的“两不挖”原则。

紧紧抓住超前地质预报和方案制定两个关键技术环节，更新理念，从施工工艺、技术手段、工程措施入手提高施工过程中的预警和防灾能力。

通过对掌子面前方进行超前预报，以确定采取哪种措施进行处理，以保证良好的施工环境和施工人员的安全，使隧道施工进度加快，工程成本降低，安全性提高，并提前做好跨越岩溶溶洞的应急预案，防止安全事故的发生。

参考文献：
【1】李治国，《隧道岩溶处理技术》；
【2】周伟，《复杂地质条件下隧道岩溶处理方法的研究》；
【3】韦培富，《隧道穿越大型岩溶区时的施工处理方案》。