应对隧道溶洞问题的原则和措施

隧道遇到岩溶时，应根据岩溶与隧道的位置关系，采取跨越、加固溶洞、回填溶洞、引排截流岩溶水、清除或加固充填物、封堵地表陷坑、疏排地表水等综合治理措施。

综合近年来岩溶地区隧道建设经验，线路从垂直渗流带穿越时，隧道遭遇的一般是贫水或无水的岩溶溶洞，安全风险相对较小，采取适当的基底回填（跨越结构）、结构加强（明洞）等措施即可顺利通过；当线路从季节变动带、水平径流带经过时，可能会遭遇富水充填溶洞、大型地下暗河及高压岩溶裂隙富水带等，施工安全风险较高，处理难度大，易发生大型突水突泥等地质灾害。通过近年来大量的科学研究和工程实践总结，相关单位提出了岩溶隧道勘察、选线、设计、施工、运维等方面的原则和要求，形成了复杂岩溶隧道修建关键技术，相关成果已纳入中国铁道学会标准《铁路岩溶隧道技术规范》（T/CRS C0801—2018），此处主要介绍其工程对策。

根据隧道内岩溶的表现形态，隧道岩溶段的处治方案可按“溶洞或管道”“岩溶水”和“溶蚀带”等三种形态制订。

溶洞或管道的处治方案根据溶蚀洞穴或管道与隧道的相互位置关系及其自身的洞穴发育规模等信息制订。一般地，大型溶洞采用跨越方案和支顶加固方案，小型溶洞采用护拱、封闭、换填和回填等方案。

岩溶水的处治方案根据涌水量、水质、围岩地质条件等信息制订，一般采用堵水方案和排水方案，前者包括预注浆堵水、后注浆堵水和补注浆堵水等措施，后者包括依靠隧道自身的排水系统排水以及涵洞排水和泄水洞排水等措施。

溶蚀带的处治方案综合溶蚀带与隧道的相互位置关系及发育规模、围岩和溶蚀充填物的地质条件等信息制订，一般可综合上述两种处治方案并结合超前预支护方案确定。

隧道岩溶不良地质的表现形态往往是以上两种或三种形态的混合体，因此岩溶处治需考虑到复杂性，遵循“因地制宜、综合治理”的基本原则。

1．岩溶水的处治

岩溶水宜以疏导为主处理，应尽量恢复或维持既有排泄通道；当对其下游排泄能力、防淤、上游来水量难以确定时，宜另设具维护功能的人工排泄通道引排。对邻近隧道的水利设施应予以保护，并评价施工对水资源的影响程度。当排水对地表生态环境或居民生产、生活用水有较大影响时，宜采取以堵为主、限量排放的原则，保护当地生产生活用水。

高压富水段是岩溶隧道修建技术的难点和关键，其高压岩溶水往往给注浆堵水或排水降压造成了极大的施工困难和安全风险，因此在高压富水段处理时需进行充分研究，应进行注浆堵水与排水减压方案的技术可行性分析和安全、环境影响评估，根据评估结果确定相应的处理措施。近几年，针对高压富水岩溶处理，通过大量科研攻关和工程实践，相关单位提出了岩溶处理的“释能降压”处治技术，即针对高压富水充填溶腔，选择适当时机，采取精确爆破，主动释放溶腔充填物的势能和动能，实现低压或无压条件下采取注浆加固、支护加强等措施安全处理。

2．隧道遇到溶洞的处理原则

隧道穿越溶洞应根据溶洞规模、充填情况及与隧道的关系、地下水情况，采取下列处理措施：

（1）小型溶洞，可采取浆砌或干砌片石封闭、回填、护拱防护、加强衬砌、抛石注浆等措施。

（2）大型干溶洞，拱部及边墙宜采取回填措施，基底可采取板跨、梁跨、拱跨、钢管群桩、桩基托梁、填筑等措施。

（3）大型充填型溶洞，应根据充填物的性质及稳定性，采取封闭掌子面、超前预注浆加固、超前支护等措施，基底可采取钢管群桩、旋喷桩等措施。

（4）大型充水型溶洞，可采用梁跨、拱跨、泄水等措施。

（5）大型过水型溶洞，可根据具体情况，采取泄水洞、梁跨、拱跨、迂回导坑等措施。

近几年，针对超大型岩溶大厅，考虑溶洞洞壁稳定性、岩溶水排泄、施工安全等因素，相关单位提出了溶洞整体稳定性评价体系，并综合溶洞与隧道的空间关系，提出了洞壁主动加固、大体积空心混凝土底部回填、桥梁跨越、双层框架式支护结构等处理方法，成功解决了隧道穿越超大型溶洞的难题。

3．隧道遇到溶洞的处理措施

岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法有“引、堵、越、绕”四种。

（1）引排水。遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施宣泄水流（图9-5-1），或开凿泄水洞将水排出洞外（图9-5-2）。当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离外开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降到隧底标高以下再行引排（图9-5-3）。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。

图9-5-1　桥涵宣泄水流

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图9-5-2　开凿泄水洞引水

图9-5-3　引水槽

（2）堵填。对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭（图9-5-4～图9-5-6），根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及对拱顶进行回填处理（图9-5-7、图9-5-8）。

图9-5-4　溶洞堵填方法之一

图9-5-5　溶洞堵填方法之二

图9-5-6　溶洞堵填方法之三

图9-5-7　喷锚加固与浆砌护拱之一

图9-5-8　喷锚加固与浆砌护拱之二

（3）跨越。当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞时，可加深该侧的边墙基础通过（图9-5-9）。隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑圬工支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水（图9-5-10）。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过（图9-5-11）。当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过（图9-5-12）。隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，采用边墙梁、行车梁等，由设计单位负责特殊设计后施工。

图9-5-9　加深边墙基础

图9-5-10　支墙内套设涵管

图9-5-11　筑拱跨过

图9-5-12　架梁跨过

（4）绕行施工。在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。