岩溶地质对隧道施工的影响及应对措施

溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。

岩溶是指可溶性岩层（包括碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐等，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等）受具有溶解能力的水的长期作用而产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。

我国是碳酸盐分布极广泛的国家，覆盖及出露的碳酸盐面积约占我国领土面积的1/5。在岩溶地质地区形成的各种溶蚀形式中，对隧道工程影响严重的主要是溶洞和暗河。在这些地区修建隧道，必须予以注意（图9-3-1）。

图9-3-1　溶洞隧道

（一）溶洞的类型

溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理，而活、湿、大的溶洞处理方法则较为复杂。

（二）溶洞对隧道施工的影响

岩溶对隧道工程的影响主要有四个方面：洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表沉陷等。

（1）有的岩溶洞穴深或基底充填物松软；有的顶板高悬不稳，有严重崩坠之虞；有的岩溶发育情况复杂，洞穴、暗河上下迂回交错，通道重叠；有的溶蚀大厅长、宽上百米，高达几十米；如当隧道通过，其工程艰巨，结构处理复杂，施工困难。有的溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，隧道基底难于处理

（2）在岩溶地区修建隧道，施工中常遇水囊或暗河岩溶水的突然袭击，往往泥沙涌流，堵塞坑道，给施工安全造成威胁。

（3）由于洞穴围岩节理、裂隙发育，岩石破碎或充填物松软，在施工中极易发生坍塌，危害施工安全。

（三）隧道遇到岩溶的处理措施

隧道在溶洞地段施工时，应根据设计文件有关资料及现场实际情况，查明溶洞分布范围、类型情况（如大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期不计来源、雨季水量有无增长）等，分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。

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、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排出洞外（图9-3-2）。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）将水位降低到隧底标高以下，再行引排（图9-3-3）。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。

图9-3-2　桥涵渲泄水流

图9-3-3　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9-3-4、图9-3-5、图9-3-6）；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拱顶回填进行处理（图9-3-7、图9-3-8）。

图9-3-4　溶洞堵填方法示意图之一

图9-3-5　溶洞堵填方法示意图之二

图9-3-6　溶洞堵填方法示意图之三

图9-3-7　喷锚加固与浆砌护拱示意图之一

图9-3-8　喷锚加固与浆砌护拱示意图之二

3.跨越

当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过（图9-3-9）。

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9-3-10）。

图9-3-9　加深边墙基础示意图

图9-3-10　支墙内套设涵管示意图

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9-3-11）。(www.xing528.com)

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9-3-12）。

图9-3-11　筑拱跨过示意图

图9-3-12　架梁跨过示意图

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。

溶洞上大下小，且有部分填充物时，可将隧道顶部的充填物清除，然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁，横梁两端嵌入岩层（图9-3-13）。

图9-3-13　钢筋混凝土横梁及纵梁示意图

4.绕行施工

岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采用迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方的施工，以节省时间，加快施工进度，同时处理溶洞。绕行开挖迂回导坑时，应与溶洞保持一定的间距，以防止洞壁失稳。

（四）溶洞地段隧道施工的注意事项

（1）施工前应对地表进行详细勘查，注意岩溶状态，根据地质报告估计可能遇到溶洞的施工地段；

（2）了解地表水、出水地点的情况，并对地表水进行必要的处理，以防止地表水下渗；

（3）当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接；

（4）当在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设施，具体数量可根据前面探明的溶洞大小来确定；

（5）施工中要注意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大较高时，应设置施工防护架和钢筋防护网；在溶蚀地段的爆破作业，应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制药量，实行弱爆破、短进尺的施工指导方针；

（6）在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护法施工。如充填物极为松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固；

（7）处理情况复杂的溶洞，要根据现场具体情况制定安全措施，以确保施工安全。