摘 要：隧道岩溶问题是当前国内外隧道施工中的重大难题，岩溶工程地质问题对地下工程建设和运营管理造成很大的影响。洞湾隧道施工过程中发现隧道底板以下发育大型溶洞，通过配合测量断面同时进行地质水文地质调绘、物探结合钻孔详细查明溶洞规模、形态、大小、埋深及与线路的关系，查明隧道底板以下岩溶发育情况以及与隧道顶板的距离，评价隧道围岩的稳定性，并提出岩溶施工处理措施建议，为隧道施工及岩溶整治设计提供地质依据。
关键词：洞湾隧道； 岩溶工程地质问题； 围岩稳定性； 处理措施
Abstract： Karst problem is a major problem in the current domestic and international tunnel construction， a lot of impact on karst engineering geological problems of underground construction and operations management. Tunnel construction process， the following development of a large cave in the tunnel backplane holes Bay geological hydrogeological tone painted simultaneously with the measurement section， borehole geophysical combination of detail to identify the scale of the cave， the shape， size， depth， and the relationship with the line， to identify the distance of the metro plate karst tunnel roof， the evaluation of tunnel surrounding rock stability， and put forward the proposal of the karst construction measures， to provide the geological basis for the tunnel construction and karst remediation design.
Key words： hole Bay Crossing； karst engineering geological problems； surrounding rock stability； treatment measures
1.引言
2.隧道区地质背景
3.岩溶发育特征
因岩溶发育的无规律性，隧道底板进入洞腔，垂直延伸约30m，顶板还在不断坍塌掉块。其岩溶发育情况分布范围、规模不清，造成施工难度极大、无法继续施工。目前关键是要详细查明溶洞规模、形态、大小、埋深及与线路的关系等情况，隧道底板以下岩溶发育情况以及与隧道顶板的距离，为隧道施工及岩溶整治设计提供地质依据。根据施工情况及初步调查，设计院、施工单位、业主以及地质专家的多次研究论证，通过配合测量断面同时进行地质水文地质调绘，对溶洞的规模、形态，长度、宽度、高度及洞底起伏和洞顶的凹凸、支洞、溶洞的分叉位置、延伸方向、溶洞的联通情况及与隧道底轴线的关系进行详细量测，并进行详细地质观察，对溶洞充填情况、石笋、石柱、石钟乳发育情况，地下水大小、流向及水力联系情况，进出水位置及洞壁、顶底地质特征进行调查（见下图）。在以上测量、调查和物探的基础上，在已开挖隧道底板布置钻孔进一步查明隧道底板以下岩溶发育情况和软弱夹层、岩石的完整程度、大溶洞底板以下岩溶发育情况，验证物探解释效果。根据调查测绘成果进行综合整理，分析岩溶发育特征和分布规律，得出溶洞顶与设计隧道底的厚度及变化情况和溶洞以下岩溶发育情况，评价与隧道的关系和影响[2]。 3.1 岩溶水水力通道及发育特征
岩溶水为隧道区主要的地下水类型，含水岩组为奥陶系灰岩，赋存于灰岩岩溶管道中，包括溶洞、溶蚀裂隙、溶槽等，均匀性差，局部富水性强。地下水径流条件主要受岩性、构造、岩溶发育程度的影响，分布不均匀。地下水的补给来源主要是大气降水入渗补给。由于断层及其影响带范围内岩体破碎、岩溶管道发育，有利于地下水富集，地下水运移于两盘岩层节理裂隙、岩溶管道中，形成富水区，局部水量较大。据实测水文地质成果，隧道区主要存在6条流水通道，分别是：
3.2 隧道进口段岩溶水水力联系特征
3.3 隧道进口段溶洞沉积物特征
本隧道进口溶洞群各通道、洞腔内岩溶沉积物主要为重力水沉积类型，主要沉积物包括石钟乳、石笋、石幔、石旗、鹅管等。按其发育的规模大小，自北东至南西方向各洞腔、通道内沉积物的典型特征为：
（2）1#洞腔：溶洞群中最大的洞腔，洞穴沉积物主要为石钟乳、石笋，集中于地质条件较为稳定的南侧洞壁附近；洞腔北侧发育一堵北东向巨型石幔。洞穴沉积物规模较大、发育程度较高、形成年代较早。其中最高的石笋发现于6#洞腔，高度达6.1m。
（3）2#洞腔：溶洞群中较小的洞腔，洞穴沉积物主要为小型石钟乳、石笋，规模较小、发育程度较低、形成年代较晚。其中最高的石笋高度仅1m左右。
（4）
3、4#洞腔：溶洞群中较大的洞腔，洞穴沉积物主要为鹅管，局部有小型石钟乳、石笋。鹅管是石钟乳发育过程中的最初形态，自洞顶向下生长，空心细玻璃管状。其规模很小、发育程度低、形成年代晚，其中最高的石笋高度仅10cm左右，尚处于生长的初期阶段。
3.4 隧道岩溶发育规模及形态特征
经地质调绘及对溶洞的实测，隧址区岩溶极为发育。岩溶形态主要表现为落水洞、溶洞及地表溶蚀洼地、地表塌陷等，特别溶洞，具有发育规模大、空间变化差异大、受构造控制明显的特征。其中溶洞RD1及联通溶洞群受F1构造影响，发育规模巨大，与隧道右线YK66+478～YK66+490段联通，对隧道施工及运行安全影响很大，目前看来是洞湾隧道施工中最大的岩溶地质障碍。
3.5 隧道岩溶形成机制
洞湾隧道位于赤水河系侵蚀第二阶地，大气降水丰富，地表径流充沛，地表水沿构造带及地层接触带等软弱结构面下渗，地下水的动态变化较大。在隧道区域地层岩性相对复杂，灰岩及泥岩、页岩呈夹层状分布，其进口下部及隧道中部的泥岩、页岩属相对隔水层，地下水沿灰岩节理、裂隙渗透过程中遇到阻隔，便向下沿其层间裂隙、垂直节理及构造裂隙渗流，在泥岩与灰岩接触面附近形成近似沿灰岩层面发育的且角度较大的竖向溶蚀裂隙，溶蚀裂隙在以往较为稳定的地质环境条件下继续向下、向外扩展，形成一定规模的溶洞；后期洞顶在自重作用下坍塌，形成的较大溶洞腔体。经过地壳的不断抬升作用及地下水的溶蚀作用，溶洞出现在目前位置。非溶岩与灰岩接触带是岩溶发育的相对强烈地段。
F1断层控制了隧道进口段岩溶的基本特征，岩溶的发育规模、空间形态、延伸范围及方向等与本断层基本一致，6处洞腔总体与构造带方向一致，溶洞底板、顶板由缓突变陡部位受构造控制显著，且向大里程方向倾斜，与构造带倾向一致。
4.隧道岩溶发育围岩稳定性评价
4.1 隧道进口段岩溶区围岩稳定性评价
另外，隧道左线ZK66+485～ZK66+515段受构造F1控制，隧道底板局部发育岩溶裂隙，有可塑状粘土夹碎石充填，区段长度30m，据钻孔及物探成果揭示，地表3m左右深度内局部存在岩溶裂隙，且位于隧道侧壁下方，隧道中线处岩体较完整，应对该段隧道底板处软弱地段进行清理，挖除岩溶裂隙充填物，换以混凝土充填；为了消除该段地基的不均匀性，建议ZK66+491～ZK66+510段两侧架梁通过。
4.2 隧道进、出口已开挖段底板稳定性评价
因此，可以判断：隧道已开挖段底板除左线ZK66+485～ZK66+515段局部存在岩溶裂隙、需要治理外，其余隧道底板是稳定的，可作隧道路基持力层。
4.3隧道进口段溶洞底板稳定性评价
本次勘察通过测量及钻探手段，基本查明了隧道进口段大型溶洞底板的地质情况。针对大型溶洞底板进行了钻探，钻至溶洞底板以下完整基岩10余米。钻探结果显示：在大型溶洞底板以下10m深度内、钻孔未发现溶洞。因此，可以初步判断：大型溶洞底板基本稳定。但不能排除底板深部岩溶发育的可能性。为了把岩溶施工风险将至最低，该溶洞治理工程施工前，仍需进行进一步钻探验证。
5.施工处理措施建议
经过对隧道岩溶的详细勘测和岩溶发育特征的分析研究，提出如下建议：
（4） 隧道右线YK66+459～YK66+516段位于大型溶洞上方，隧道底板下方完整岩体厚度最小仅有3.8m。建议对溶洞顶板按简支梁结构针对不同区段隧道底板岩体的抗压、抗弯及抗剪强度进行验算，根据验算结果提出适当治理措施。通过实际观测，右线YK66+490～YK66+515段溶洞顶部岩体处于崩塌失稳状态，对隧道底板安全影响极大，必须尽快治理；YK66+470～YK66+490段溶洞顶部岩体处于欠稳定状态，对隧道底板安全有较大影响，必须治理；YK66+459～YK66+470段溶洞顶部岩体处于基本稳定状态，对隧道底板安全影响较小，可采取喷浆等治理措施。右线隧道岩溶治理区的设计及施工建议为：
①以支顶方式通过：在溶洞底板上浇筑混凝土支撑体，直到溶洞顶板；
②以高填路堤方式通过；
③以桥梁方式通过。
若以桥梁方式通过时，应注意溶洞洞体顶板的自承能力，并要考虑到溶洞顶部的崩塌及平衡拱问题，加强对桥台处岩体的应力重分布研究，设计时应加强桥梁结构的刚度及强度，对桥基进行防冲刷设计。
但不论以何种方式通过该区域，必须对该段隧道顶部作危岩加固处理，并保持溶洞内的排水通畅；排水设计建议以历史最高水位、水量进行相关设计。治理方案施工前作补充勘察，彻底查明溶洞底部地质情况。
（5）洞湾隧道地下水主要受岩溶、构造及地层岩性控制，隧道旱季开挖面涌水量约6.4L/s（约553m3/d），雨季开挖面涌水量约12.8L/s（约1106m3/d）。隧道设计及施工应特别注意这些可能涌水地段，做好超前预报并加强防水、排水措施。
（6）加强隧道洞身超前预报及动态监测工作，将地质超前预报纳入施工工序，施工中发现异常情况时应及时会同有关方面共同研究，作出必要的修改。