第１２卷 第５期 ２０１２在 中 国水运 ＶｏＩ．１２ Ｍａｙ Ｎｏ．５ ２０１２ ５月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 隧道岩溶灾害处置技术研究 丁建荣 （中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉４３００７５） 摘要：岩溶突水是碳酸盐岩山区修建隧道中最常见的工程地质问题，具有隐蔽性，突发性和难以预测性等特点。 为消除隧道施工和营运安全隐患，需对岩溶灾害进行综合防治。其中，超前地质预测预报是保证岩溶隧道安全施工 的重要环节，探测前方岩溶地质情况，为岩溶处治提供科学依据。根据岩溶发育的特点及其对隧道的危害，应采取 不同隧道岩溶处置技术，如采用挖除换填处理、复合地基、桩基、浮筏基础或弹性地基梁等处理充填型岩溶隧道基 础；对于采用梁跨、板跨、拱跨等跨越结构处置无充填岩溶隧道基础；隧道岩溶水的处理则应按照“宜排则排、宜 堵则堵、排堵结合”的原则进行处理。 关键词：隧道；岩溶突水；地质超前预报；处置技术 中图分类号：Ｕ４５３．６１ 引言 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９７３（２０１２）０５—０２４６—０２ 一、１．隧道岩溶处置原则 在碳酸盐岩山区修建隧道，最常见的工程地质问题是岩 溶突水。在复杂地质条件下，它的发生具有极大的隐蔽性， 突发性和难以预测性，成为影响隧道安全施工、正常营运的 最主要安全隐患，且亦可能造成地表水源枯竭、地面塌陷等 隧道岩溶地基处理原则：（１）对于充填型岩溶地基，当 基底岩溶充填物较薄时，可挖除换填处理；当充填物厚度较 大时，可采用复合地基、桩基、浮筏基础或弹性地基梁等处 理措施。（２）对于无充填岩溶，应优先选择梁跨、板跨、拱 环境地质问题。例如，襄渝铁路大巴山隧洞在通过下寒武统 石龙洞灰岩含水层中，揭露一溶洞突然突水，中断施工３个 月，岩溶管道沿断层强烈发育，最后采取绕开岩溶发育段的 处理方案才能通过。 本文针对岩溶发育的特点及其对隧道的危害，提出隧道 岩溶处置对策，以便为消除严重地质灾害的发生，保证施工 的顺利进行和隧道结构的长期安全稳定提供参考。 二、超前地质预测预报 跨等跨越结构进行跨越；当采用跨越困难时，对溶洞基底较 浅地段可采用混凝土回填处理，对溶洞基底较深地段可采用 回填与桩基承台相结合的方法进行处理。 隧道岩溶水的处理应按照“宜排则排、宜堵则堵、排堵 结合”的原则进行处理。如果排放岩溶水对环境影响较小时， 应以排为主，降低施工风险；当排放岩溶水对环境影响较大 时应以堵为主，高水压条件施工风险大时应先排后堵。 ２．隧道岩溶处置技术 超前地质预测预报是保证岩溶隧道安全施工的重要环 节，是岩溶隧道施工的一个重要工序。近年来，超前地质预 报取得了较大的进展，在宜万铁路、沪蓉高速、湘渝高速公 路修建过程中得到了充分的运用。 （１）挖除换填。发育在隧道基础的小型空腔或半充填溶 洞、或者在隧道拱顶以上发育规模较小，无水的空腔、半充 填型溶洞，可采取挖除换填的方式进行处理。此法简单易行， 效果良好。 （２）复合地基、桩基或托梁。在隧道基础之下深度较大 的空腔，溶洞充填物承载力不足时，可采用ＣＦＧ桩、旋喷桩、 管桩等复合地基处理。当溶洞充填物承载力很低，注浆效果 难以保证的充填型溶洞、且不易封堵的过水通道时，可采用 桩基承台处理，如图１所示。 隧道岩溶突水预测预报模式目前常用的超前地质预报方 法依据预报的距离可分为长距离超前地质预报和短距离超前 地质预报两类。长距离超前地质预报方法主要有：ＴＳＰ隧道 地震波、长距离超前水平钻孔等，短距离超前地质预报方法 主要有掌子面地质素描、地质雷达、红外探测，地表关联地 下河或岩溶泉动态监测等。 在富水隧道岩溶突水的防治中，运用超前地质预报，一 方面可以对前方的地质情况做出一个相对准确的判断，结合 涌水特征及时采取相应的防护措施，为探水治水赢得了宝贵 的时间，另一方面可以为在岩溶发育段采用处治措施提供科 学依据。 事实证明，在南方、西南岩溶区已建或在建的岩溶隧道 中，采用超前地质预报方法进行隧道岩溶涌突水预测预报， 可以取得良好的综合效益。 三、隧道岩溶处置技术 收稿Ｅｌ期：２０１２—０３—１４ 图１ 基础溶洞桩基承台处理 作者简介：丁建荣（１９６４一），中铁第四勘察设计院集团有限公司，从事铁路地质路基、岩土工程勘察设计工作。 第５期 丁建荣：隧道岩溶灾害处置技术研究 ２４７ （３）跨越结构。当隧底以下发育深度较大且纵向发育范 围有限的空腔，可采用拱桥跨越形式，如图２所示。当隧底 洞可向溶洞部位增设若干个 １ １ ０ｍｍ的排水孔，以确保有效 泄水降压。 四、结语 以下存在深度较大的充填型溶洞，充填物具有一定的密实度 及承载力，但均匀性较差，通过板（梁）调整地基的整体均 匀性，控制差异沉降。 （１）在岩溶发育山区修建工程隧道，对岩溶、岩溶突水 工程地质问题需给予高度重视。岩溶、岩溶突水极大地影响 着隧道安全施工、正常营运和工程造价。 （２）为提高施工预见性，保证岩溶隧道安全施工，应开 展岩溶超前地质预测预报工作。根据长距离、短距离超前地 质预报成果，有针对性地提出开挖施工方案和岩溶处置方案。 （３）对于隧道岩溶地基处理，可采取挖除换填，复合地 基，桩基、梁跨、板跨、拱跨等跨越结构，注浆，或者回填 图２拱跨结构处理溶洞 与桩基承台相结合的方法进行处理。 （４）注浆。对充填型岩溶，当岩溶规模较小时，可采用 （３）对于隧道岩溶水的处理，若排放岩溶水对环境影响 较小时以排为主；若排放岩溶水对环境影响较大时以堵为主； 高压富水溶腔可按排水减压、超前支护、综合治理的原则进 行处置。 超前小导管注浆措施；当岩溶规模较大时，可采用超前预注 浆、超前大管棚等预支护措施。当隧底１０ｍ￣１５ｍ的溶洞充 填物，通过注浆（可注性较好）或钢管桩注浆（可注性较差）， 形成具有足够承载力的注浆改良复合地基。 （５）岩溶水的处理。隧道下穿溶洞、暗河时，可采取疏 导为主的处置方法。即，扩宽水路，增大过水断面，隧道周边 注浆加固，隧道采用加强型衬砌结构；在溶洞、暗河内设置支 墩、拱涵、护墙、连续墙、跨越等构筑物，同时疏通水路。或 者，因地制宜，采取排堵结合的方法处置。即，根据具体情况 采用调整水路、设置泄水洞或注浆堵水限量排放等措施。 参考文献 【１】铁道第二勘测设计院．岩溶工程地质【Ｍ１＿北京：中国铁道 出版社，１９８４，８． 【２】刘章捷，刘玉山，邓长青．沪蓉高速公路西段喀斯特发育 特征及其对工程的影响 山地学报，２００４，２（３）． 【３】王勋，许兆义，王连俊等．铁路深埋隧道区岩溶发育特征 研究［『Ｊ．工程地质学报，２００４，１２（３）． 对于高压富水溶腔，容易发生灾难性突水、突泥事件。 此时，应特另Ｕ重视对它的处理。根据溶洞工程、水文地质条 【４】王梦恕．２１世纪山岭隧道修建的趋势 铁道工程学报增 刊．１９９８． 件，综合考虑施工及运营安全等多种因素，可遵照“排水减 压、超前支护、综合治理”的原则进行溶洞处理治理。为保 证后续工程顺利实施，采用增设泄水支洞接通溶洞排水、外 绕排水支洞接通溶洞排水。有时，为加大溶洞水排放，排水 【５】卢耀如．岩溶山区合理开发资源与防治地质灾害ＵＪ．水文 地质工程地质，２００１，２８． ［６】何发亮，李苍松，陈成宗．岩溶地区长大隧道涌水灾害预 测预报技术Ⅱ１．水文地质工程地质，２００１２，（５）． （上接第２４５页） 撑桩系梁及钻孔桩中部分别采用 ５０Ｏ Ｘ １ ６ｍｍ圆钢管与限位钻孔桩顶紧联结，以减小框架顶进过 程中主横梁横向位移。 施工中应注意： 投资，缩短了工期。既节省了建设成本，又为国家重点工程 南水北调中线一期工程的建设赢得了宝贵的时间。 参考文献 ［１］ＴＢ１０００２．１—２００５，铁路桥涵设计基本规范【ｓ１． ［２］ＴＢ１０００２．５—２００５，铁路桥涵地基和基础设计规范【ｓｌ＿ ［３］ＴＢ１０００２．２—２００５，铁路桥梁钢结构设计规范［ｓ】＿ １）线路为超长无缝线路，在线路加固前请铁路工务部门 对线路进行应力放散，确保将钢轨温度控制在锁定轨温以下， 确保线路不出现胀轨现象。 ２）当框架桥顶进至挖孔桩位置时，将横抬梁放置在框架 ［４】铁道第三勘察设计院．铁路工程设计技术手册一桥涵地基 和基础【Ｍ１．北京：中国铁道出版社，２００２． 桥顶上的型钢上，并检查横抬梁与桥顶型钢间滑动正常后， 方可凿除该处的挖孔桩。 ［５】铁道部第一勘测设计院，兰州铁道学院．铁路工程设计技 术手册一涵洞与拱桥【Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９９． 【６】罗鑫．几种箱涵顶进施工技术的探讨Ｕ】．建筑施工，２０１０， （２）：８８—８９． ３）为确保路基整体稳定，减小工后沉降，在桥路过渡段 下部回填砂夹碎石，上部２ｍ范围回填Ｃ２０混凝土；框架顶 回填砂夹碎石至碴底。 ４）框架桥顶进就位，附属工程及回填完成后，应及时恢 复线路。 六、结语 【７］黄其雷．既有线铁路下穿箱涵带土顶进施工Ⅱ】．铁道标准 设计，２００３，（２）：４０—４１． 【８】郭国棉．框架桥顶进施工时既有铁路架空加固技术卟国 防交通工程与技术，２００９．（１）：５３—５５． 本次设计经过不断的方案比选和设计优化，减少了工程
