范斌

（中交四航局第一工程有限公司，廣州510000）

1 引言

在高速公路施工過程中，為避免山體對(duì)線型產(chǎn)生過大影響，一般會(huì)采取隧道作為跨越方式，有效提升高速公路的選線效率。但與此同時(shí)，在隧道的開挖過程中，山體內(nèi)也可能會(huì)存在諸多不良地質(zhì)條件，對(duì)施工造成影響。其中，以巖溶尤其是隱伏性巖溶對(duì)工程的質(zhì)量安全最為不利，巖溶和巖溶裂隙水對(duì)隧道工程可能產(chǎn)生塌陷、地面穩(wěn)定性降低和水涌泥等災(zāi)害[1，2]，不僅對(duì)施工安全造成較大的風(fēng)險(xiǎn)，也不利于隧道的正常使用。因此，針對(duì)公路基底隱伏性巖溶的綜合治理，也成為施工過程中亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題。

2 工程概況

某高速公路工程位于廣東省中山至陽春段，隧道處于陽春市春灣鎮(zhèn)境內(nèi)，為分離式隧道，左右線進(jìn)出口的洞門均使用削竹式，整體埋深360 m 左右，隧道屬長(zhǎng)隧道。本隧道走向與山脊走向近于垂直，地層上覆蓋有第四系殘坡積層粉質(zhì)黏土，內(nèi)含F(xiàn)3 斷裂構(gòu)造帶，斷層帶附近巖體較為破碎，對(duì)隧道開挖時(shí)的穩(wěn)定性有一定影響。經(jīng)前期勘探表明，本隧道內(nèi)巖溶發(fā)育程度較高，且基底部分有較多隱伏性巖溶，為確保隧道施工過程中的安全性和工程質(zhì)量的可靠度，需要對(duì)隧道中的巖溶制定處理預(yù)案，并提前考慮整治處理過程中可能會(huì)存在的風(fēng)險(xiǎn)。

3 整治處理技術(shù)

3.1 基底巖溶探測(cè)技術(shù)

隧道的超前探測(cè)是對(duì)基底巖溶進(jìn)行整治處理的前提條件和重要保障。因此，對(duì)巖溶地區(qū)進(jìn)行處治的第一步為結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的巖溶探測(cè)技術(shù)。針對(duì)基底巖溶的探測(cè)有多種方法，最常見的方法有鉆探法、地質(zhì)雷達(dá)法、高密度電法和地震映像法[3]。其中，鉆探法在進(jìn)行隱蔽性基底巖溶探測(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)漏探。地震雷達(dá)法的探測(cè)方式為電磁波探測(cè)，在發(fā)射電磁波后，根據(jù)反射波的形態(tài)來對(duì)不良地質(zhì)條件進(jìn)行鑒別，但對(duì)于覆蓋層較厚的不良地質(zhì)情況，電磁波較難穿透，勘測(cè)效果欠佳。高密度電法通常適用于隧道基地為非弱風(fēng)化巖層且所需探測(cè)深度較淺的情況，它在合適的條件下，對(duì)隧道內(nèi)的溶洞大小和埋深探測(cè)較為精確。地震映像法在隧道施工中一般僅用于淺層探測(cè)，它是基于反射波偏移距技術(shù)發(fā)展起來的勘測(cè)手段，其數(shù)據(jù)信息量較多，探測(cè)深度較大，一般與地質(zhì)雷達(dá)法聯(lián)合使用。本項(xiàng)目選用的探測(cè)方案為：以地質(zhì)雷達(dá)法為主要探測(cè)手段，利用地震映像法進(jìn)行復(fù)核探測(cè)，若基底為風(fēng)化基巖則使用高密度電法進(jìn)行復(fù)核探測(cè)。

3.2 基底隱蔽性巖溶處理原則

處置隧道基底隱蔽性巖溶時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：首先，在前期勘測(cè)及選線階段應(yīng)當(dāng)盡量避開巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地區(qū)。其次，對(duì)巖溶水應(yīng)當(dāng)以疏導(dǎo)原則為主，堵疏結(jié)合為輔，互相配合進(jìn)行治理。再次，未經(jīng)處治的隱伏性巖溶不應(yīng)作為天然地基。針對(duì)基底隱伏性巖溶的處治可以選用防滲堵漏、灌填巖溶通道等方式。最后，不論是地表水的排出還是地下水的疏導(dǎo)，都應(yīng)采取措施，防止涌水、泄水對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)施工質(zhì)量的影響。

3.3 巖溶涌突水的預(yù)防及處理

在施工過程中，采取TSP/TGP 來進(jìn)行超前探測(cè)預(yù)報(bào)，對(duì)于地質(zhì)異常施工段則用鉆孔或超深炮孔等方式來進(jìn)行超前探測(cè)驗(yàn)證。每次探水段長(zhǎng)度應(yīng)為15 m 左右，探測(cè)正常則開挖10 m，保留5 m 進(jìn)行下一次探水，并結(jié)合探水所得的水量、水壓、出水位置等情況確定相應(yīng)的處理方案。

對(duì)于6 孔出水且出水量大于10 m3/h 的情況，應(yīng)對(duì)斷面選用全截面堵水注漿的治理方式，并根據(jù)出水孔位置對(duì)調(diào)整注漿長(zhǎng)度進(jìn)行合理調(diào)整，若開挖處附近的巖層破碎程度較高，則選用前進(jìn)式注漿技術(shù)，每段注漿5～10 cm，而當(dāng)巖層條件較好時(shí)可一次全孔注漿。

對(duì)于總水量小于10 m3/h 但個(gè)別孔洞出水量大于2 m3/h的情況，在開挖斷面處則應(yīng)使用局部堵水注漿的施工方案。以出水點(diǎn)位置和出水量為主，綜合考慮巖層節(jié)理和裂隙發(fā)育狀況，使用水泥-水玻璃雙漿液進(jìn)行注漿工作，當(dāng)注漿壓力滿足2倍水壓力條件時(shí)即可停止。

當(dāng)超前探測(cè)的9 孔總出水量小于10 m3/h 且每個(gè)孔的出水量均小于2 m3/h 時(shí)，一般認(rèn)定涌突水的可能性極小，此時(shí)可以進(jìn)行下一個(gè)開挖作業(yè)循環(huán)。

3.4 巖溶處治技術(shù)

在隧道的施工階段可能會(huì)遇到不同發(fā)育規(guī)模的巖溶現(xiàn)象，在對(duì)巖溶進(jìn)行處治時(shí)，首先必須要做好超前預(yù)報(bào)工作和鉆孔驗(yàn)證工作，尤其是對(duì)基底隱伏性巖溶現(xiàn)象，需準(zhǔn)確定位，確定發(fā)育規(guī)模、裂隙狀況、巖溶水情況和溶洞充填情況等，再選擇對(duì)應(yīng)的處治方案。

對(duì)于發(fā)育規(guī)模較?。ㄖ赴l(fā)育深度在2 m 以內(nèi)）的基底隱伏性巖溶，在探測(cè)出巖溶地質(zhì)條件后，應(yīng)挖穿隱蔽地形，使溶洞暴露，隨后清除溶洞內(nèi)原有的填充物，并以C10 混凝土回填密實(shí)，回填的橫向?qū)挾葢?yīng)超出基底兩側(cè)各1.5 m 以上。對(duì)于發(fā)育規(guī)模較大（指發(fā)育深度超過2 m 以上）的溶洞，同樣應(yīng)先進(jìn)行溶洞的暴露工作，將溶洞完全暴露后，以回填嵌補(bǔ)、回填封閉、注漿加固、支頂加固和擴(kuò)大基礎(chǔ)等方式對(duì)大型溶洞進(jìn)行處治，當(dāng)巖溶發(fā)育狀況改變時(shí)，施工處治方案也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件對(duì)圬工支墻也構(gòu)成較大的施工難度時(shí)，可使用筑供的方式對(duì)長(zhǎng)跨徑巖溶地區(qū)進(jìn)行跨越。

總的來說，針對(duì)基底隱蔽性巖溶的處治，同樣可以采取繞、截、排、堵、越5 字處治方針，保證工程質(zhì)量安全，盡量避免巖溶和巖溶水的不利影響。

4 應(yīng)用實(shí)例

該隧道工程的前期勘察地質(zhì)報(bào)告指出，隧道洞身灰?guī)r段的巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)烈發(fā)育。在鉆探過程中，于隧道入口附近、K48+325 施工段和K48+330 施工段揭露到3 個(gè)溶洞，遇洞率達(dá)60%；所遇溶洞高0.5～4 m，粉質(zhì)黏土全充填，線巖溶率為7.5%。根據(jù)基底溶洞的大小，將溶洞分為小型溶洞和大型溶洞，針對(duì)其特性分別制訂對(duì)應(yīng)的處治方案。

4.1 小型溶洞

本隧道基底小型溶洞指的是發(fā)育深度小于2.0 m 的溶洞，對(duì)于此類溶洞，原則上應(yīng)采用回填方式進(jìn)行處理。因此，對(duì)于在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育的溶洞（見圖1），采用M10 漿砌片石回填，厚度應(yīng)大于或等于2 m，回填寬度超出路基邊緣1.5 m 以上。隧道的二次襯砌拱部、邊墻及仰拱混凝土的抗?jié)B等級(jí)不低于P10，初期支護(hù)與二次襯砌間加設(shè)EVA 平面防水板。若所遇溶洞含填充物，須對(duì)填充物先進(jìn)行挖除作業(yè)，且在挖除后每隔2 m 設(shè)置一處φ100 mm HDPE 透水管。溶洞水的處理方式則以疏導(dǎo)原則為主，堵疏結(jié)合為輔，綜合治理，將溶洞水通過透水管引入隧道排水溝。

4.2 大型溶洞

本隧道大型溶洞指的是發(fā)育深度超過2 m 溶洞。對(duì)于此類溶洞，原則上應(yīng)采用跨越方式進(jìn)行處理。因此，對(duì)于基礎(chǔ)及路面下發(fā)育的大型隱伏性溶洞，應(yīng)結(jié)合溶洞發(fā)育寬度，分為2種情況分別進(jìn)行處治：

1）當(dāng)溶洞某一方向?qū)挾容^窄時(shí)，以鋼筋混凝土梁對(duì)溶洞進(jìn)行跨越。鋼筋混凝土梁材料選擇C30 混凝土，梁高范圍為50～100 cm，梁兩側(cè)入圍巖深度應(yīng)在50 cm 以上，且在梁中需預(yù)留溶洞水泄水孔。此外，應(yīng)在溶洞中以M10 漿砌片石回填，回填過程中同樣應(yīng)預(yù)留泄水孔，且在施工過程中注意預(yù)埋準(zhǔn)100mm HDPE 透水管。

2）當(dāng)溶洞發(fā)育強(qiáng)烈，寬度較寬，超過隧道開挖面寬度時(shí)，宜選用設(shè)擴(kuò)大基礎(chǔ)或樁基并設(shè)鋼筋混凝土路面板進(jìn)行跨越的方法。其中，鋼筋混凝土路面板的混凝土強(qiáng)度選用C25 等級(jí)，樁基礎(chǔ)梁選用C30 混凝土。樁頂厚度不小于80 cm，寬度不小于240 cm，樁基礎(chǔ)底部應(yīng)伸入底部圍巖50 cm 以上，初期支護(hù)和二次襯砌同一般段同級(jí)圍巖襯砌，在施工過程中同樣應(yīng)注意預(yù)埋φ100mm HDPE 透水管。

5 結(jié)語

在隧道的施工過程中，存在著諸多的不確定因素和風(fēng)險(xiǎn)。其中，以巖溶對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量安全的影響最甚，而基底隱蔽性巖溶由于埋藏在基底之下，探測(cè)難度較高，對(duì)工程質(zhì)量造成了較大的安全隱患。因此，在施工過程中，針對(duì)此類型巖溶的處理，必須綜合考慮地質(zhì)分布情況，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)和探測(cè)，根據(jù)巖溶發(fā)育情況選用合適的處治技術(shù)，做好處治施工風(fēng)險(xiǎn)管理，從而保證隧道的整體施工質(zhì)量并確保隧道的安全使用。