摘要：隧道巖溶問題是當前國內(nèi)外隧道施工中的重大難題，巖溶工程地質(zhì)問題對地下工程建設(shè)和運營管理造成很大的影響。洞灣隧道施工過程中發(fā)現(xiàn)隧道底板以下發(fā)育大型溶洞，通過配合測量斷面同時進行地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)繪、物探結(jié)合鉆孔詳細查明溶洞規(guī)模、形態(tài)、大小、埋深及與線路的關(guān)系，查明隧道底板以下巖溶發(fā)育情況以及與隧道頂板的距離，評價隧道圍巖的穩(wěn)定性，并提出巖溶施工處理措施建議，為隧道施工及巖溶整治設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：洞灣隧道； 巖溶工程地質(zhì)問題； 圍巖穩(wěn)定性； 處理措施
1.引言
在建洞灣隧道屬貴州省赤水至望謨高速公路重難點和控制性工程，隧道采用分離式，其中：左洞起訖樁號ZK66+164～ZK68+290，總長2126m；右洞起訖樁號YK66+205～YK68+290，總長2085m。隧道凈空10.25×5.0m，隧道最大埋深約310m。當隧道開挖到右線右壁YK66+488里程處揭露出大型溶洞，根據(jù)施工情況和現(xiàn)場初步調(diào)查，從隧道底往上發(fā)育約13m，隧道頂板和右側(cè)壁坍塌；往下垂深發(fā)育30～40m，在隧道以下形成多個溶洞大空腔，相互連通。溶洞頂離設(shè)計隧道底最薄處約3～5m。導(dǎo)致中斷施工近五個月，直接影響隧道的施工和安全。但溶洞具體如何展布？發(fā)育特征如何？與隧道的關(guān)系不清。其危險程度取決于溶洞的規(guī)模、溶洞周圍巖體的穩(wěn)定性和巖體的質(zhì)量及其與隧道的關(guān)系[1]。
2.隧道區(qū)地質(zhì)背景
隧道區(qū)屬構(gòu)造溶蝕侵蝕中低山地貌，處于川黔南北向構(gòu)造帶與北東向構(gòu)造帶交接的復(fù)合部位，北與新華夏系第三沉降帶的“四川盆地”相接，南與早古生帶“黔中隆起”相鄰，構(gòu)造形跡定形于印支～燕山期，多呈北東向展布。隧道位于桑木場背斜北西翼，其走向與背斜展布方向大角度相交。地層為單斜地層，受構(gòu)造影響，局部小褶曲較發(fā)育，地層總體產(chǎn)狀為255～320°∠8～32°。地層巖性組成為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）泥巖夾灰?guī)r、頁巖、中上統(tǒng)（O2+3）灰?guī)r及志留系龍馬溪組（S1l）泥巖。奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）灰?guī)r夾泥巖、頁巖分布于隧道入口～K67+000m段，地層產(chǎn)狀280～320°∠20～32°。中風(fēng)化灰?guī)r（O1m）分布于隧道進口至ZK66+620、YK66+510段，厚度較大，巖溶極其發(fā)育，于隧道右線YK66+460～YK66+515段底板下方及右側(cè)發(fā)育大型溶洞，聯(lián)通至左線ZK66+460～ZK66+485段底板下方。
根據(jù)施工階段地質(zhì)調(diào)查及資料綜合分析，隧道進口段發(fā)育F1斷層，呈北東～南西走向，產(chǎn)狀300°∠77°，與隧道左線相交于ZK66+475～ZK66+510段，與隧道右線相交于YK66+480～YK66+520段。此斷層同時處于奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r與泥巖、頁巖接觸部位，切穿下部灰?guī)r地層�？刂屏怂淼肋M口段巖溶的基本特征，巖溶的發(fā)育規(guī)模、空間形態(tài)、延伸范圍及方向等與本斷層基本一致，6處洞腔總體與構(gòu)造帶方向一致，溶洞底板、頂板由緩?fù)蛔兌覆课皇軜?gòu)造控制顯著，且向大里程方向傾斜，與構(gòu)造帶傾向一致。該斷層對隧道特別是右線施工及運行安全影響很大。
3.巖溶發(fā)育特征
因巖溶發(fā)育的無規(guī)律性，隧道底板進入洞腔，垂直延伸約30m，頂板還在不斷坍塌掉塊。其巖溶發(fā)育情況分布范圍、規(guī)模不清，造成施工難度極大、無法繼續(xù)施工。目前關(guān)鍵是要詳細查明溶洞規(guī)模、形態(tài)、大小、埋深及與線路的關(guān)系等情況，隧道底板以下巖溶發(fā)育情況以及與隧道頂板的距離，為隧道施工及巖溶整治設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)施工情況及初步調(diào)查，設(shè)計院、施工單位、業(yè)主以及地質(zhì)專家的多次研究論證，通過配合測量斷面同時進行地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)繪，對溶洞的規(guī)模、形態(tài)，長度、寬度、高度及洞底起伏和洞頂?shù)陌纪�、支洞、溶洞的分叉位置、延伸方向、溶洞的�?lián)通情況及與隧道底軸線的關(guān)系進行詳細量測，并進行詳細地質(zhì)觀察，對溶洞充填情況、石筍、石柱、石鐘乳發(fā)育情況，地下水大小、流向及水力聯(lián)系情況，進出水位置及洞壁、頂?shù)椎刭|(zhì)特征進行調(diào)查（見下圖）。在以上測量、調(diào)查和物探的基礎(chǔ)上，在已開挖隧道底板布置鉆孔進一步查明隧道底板以下巖溶發(fā)育情況和軟弱夾層、巖石的完整程度、大溶洞底板以下巖溶發(fā)育情況，驗證物探解釋效果。根據(jù)調(diào)查測繪成果進行綜合整理，分析巖溶發(fā)育特征和分布規(guī)律，得出溶洞頂與設(shè)計隧道底的厚度及變化情況和溶洞以下巖溶發(fā)育情況，評價與隧道的關(guān)系和影響[2]。
3.1 巖溶水水力通道及發(fā)育特征
巖溶水為隧道區(qū)主要的地下水類型，含水巖組為奧陶系灰?guī)r，賦存于灰?guī)r巖溶管道中，包括溶洞、溶蝕裂隙、溶槽等，均勻性差，局部富水性強。地下水徑流條件主要受巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度的影響，分布不均勻。地下水的補給來源主要是大氣降水入滲補給。由于斷層及其影響帶范圍內(nèi)巖體破碎、巖溶管道發(fā)育，有利于地下水富集，地下水運移于兩盤巖層節(jié)理裂隙、巖溶管道中，形成富水區(qū)，局部水量較大。據(jù)實測水文地質(zhì)成果，隧道區(qū)主要存在6條流水通道，分別是：
�、倬扌腿芏碦D1中2#溶槽開始，經(jīng)過1#、2#、3#至4#洞腔后下滲通道。此通道水流通過溶洞底板或底板下層通道向南西方向發(fā)展、匯集，流通過程中接納中途匯集水流后逐漸形成較大水流，成為形成巨型溶洞洞腔及該溶洞群的主要水力因素。
�、诰扌腿芏碦D1流水洞S4至下部巖溶裂隙通道：S4為流水洞，水量4.5L/s（2011年11月25日）。S4處流水洞面積約0.5×0.6m2，下方15m深度范圍內(nèi)為受此流水洞沖刷、溶蝕形成的豎井，呈圓形截面，直徑約8m，深度較大，且同1#溶槽聯(lián)通。此通道水流通過地下深層通道向南西方向發(fā)展、匯集，形成較大水流，成為形成1#洞腔及附近空洞的主要水力因素。
�、廴芏慈�3#洞腔流水洞S1至下部巖溶裂隙通道：S1為流水洞，水量5.0L/s（2011年11月25日）。S1處流水洞面積約0.5×0.5m2，向180°方向延伸約10m后向下繼續(xù)延伸。此通道水流通過地下深層通道向南、南西方向發(fā)展、匯集，形成較大水流，成為形成3#洞腔底部空洞的主要水力因素。故此推斷，3#洞腔底部存在一定規(guī)模的巖溶，但對隧道施工及運營影響不大。
關(guān)鍵詞：洞灣隧道； 巖溶工程地質(zhì)問題； 圍巖穩(wěn)定性； 處理措施
1.引言
在建洞灣隧道屬貴州省赤水至望謨高速公路重難點和控制性工程，隧道采用分離式，其中：左洞起訖樁號ZK66+164～ZK68+290，總長2126m；右洞起訖樁號YK66+205～YK68+290，總長2085m。隧道凈空10.25×5.0m，隧道最大埋深約310m。當隧道開挖到右線右壁YK66+488里程處揭露出大型溶洞，根據(jù)施工情況和現(xiàn)場初步調(diào)查，從隧道底往上發(fā)育約13m，隧道頂板和右側(cè)壁坍塌；往下垂深發(fā)育30～40m，在隧道以下形成多個溶洞大空腔，相互連通。溶洞頂離設(shè)計隧道底最薄處約3～5m。導(dǎo)致中斷施工近五個月，直接影響隧道的施工和安全。但溶洞具體如何展布？發(fā)育特征如何？與隧道的關(guān)系不清。其危險程度取決于溶洞的規(guī)模、溶洞周圍巖體的穩(wěn)定性和巖體的質(zhì)量及其與隧道的關(guān)系[1]。
2.隧道區(qū)地質(zhì)背景
隧道區(qū)屬構(gòu)造溶蝕侵蝕中低山地貌，處于川黔南北向構(gòu)造帶與北東向構(gòu)造帶交接的復(fù)合部位，北與新華夏系第三沉降帶的“四川盆地”相接，南與早古生帶“黔中隆起”相鄰，構(gòu)造形跡定形于印支～燕山期，多呈北東向展布。隧道位于桑木場背斜北西翼，其走向與背斜展布方向大角度相交。地層為單斜地層，受構(gòu)造影響，局部小褶曲較發(fā)育，地層總體產(chǎn)狀為255～320°∠8～32°。地層巖性組成為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）泥巖夾灰?guī)r、頁巖、中上統(tǒng)（O2+3）灰?guī)r及志留系龍馬溪組（S1l）泥巖。奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）灰?guī)r夾泥巖、頁巖分布于隧道入口～K67+000m段，地層產(chǎn)狀280～320°∠20～32°。中風(fēng)化灰?guī)r（O1m）分布于隧道進口至ZK66+620、YK66+510段，厚度較大，巖溶極其發(fā)育，于隧道右線YK66+460～YK66+515段底板下方及右側(cè)發(fā)育大型溶洞，聯(lián)通至左線ZK66+460～ZK66+485段底板下方。
根據(jù)施工階段地質(zhì)調(diào)查及資料綜合分析，隧道進口段發(fā)育F1斷層，呈北東～南西走向，產(chǎn)狀300°∠77°，與隧道左線相交于ZK66+475～ZK66+510段，與隧道右線相交于YK66+480～YK66+520段。此斷層同時處于奧陶系下統(tǒng)灰?guī)r與泥巖、頁巖接觸部位，切穿下部灰?guī)r地層�？刂屏怂淼肋M口段巖溶的基本特征，巖溶的發(fā)育規(guī)模、空間形態(tài)、延伸范圍及方向等與本斷層基本一致，6處洞腔總體與構(gòu)造帶方向一致，溶洞底板、頂板由緩?fù)蛔兌覆课皇軜?gòu)造控制顯著，且向大里程方向傾斜，與構(gòu)造帶傾向一致。該斷層對隧道特別是右線施工及運行安全影響很大。
3.巖溶發(fā)育特征
因巖溶發(fā)育的無規(guī)律性，隧道底板進入洞腔，垂直延伸約30m，頂板還在不斷坍塌掉塊。其巖溶發(fā)育情況分布范圍、規(guī)模不清，造成施工難度極大、無法繼續(xù)施工。目前關(guān)鍵是要詳細查明溶洞規(guī)模、形態(tài)、大小、埋深及與線路的關(guān)系等情況，隧道底板以下巖溶發(fā)育情況以及與隧道頂板的距離，為隧道施工及巖溶整治設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。根據(jù)施工情況及初步調(diào)查，設(shè)計院、施工單位、業(yè)主以及地質(zhì)專家的多次研究論證，通過配合測量斷面同時進行地質(zhì)水文地質(zhì)調(diào)繪，對溶洞的規(guī)模、形態(tài)，長度、寬度、高度及洞底起伏和洞頂?shù)陌纪�、支洞、溶洞的分叉位置、延伸方向、溶洞的�?lián)通情況及與隧道底軸線的關(guān)系進行詳細量測，并進行詳細地質(zhì)觀察，對溶洞充填情況、石筍、石柱、石鐘乳發(fā)育情況，地下水大小、流向及水力聯(lián)系情況，進出水位置及洞壁、頂?shù)椎刭|(zhì)特征進行調(diào)查（見下圖）。在以上測量、調(diào)查和物探的基礎(chǔ)上，在已開挖隧道底板布置鉆孔進一步查明隧道底板以下巖溶發(fā)育情況和軟弱夾層、巖石的完整程度、大溶洞底板以下巖溶發(fā)育情況，驗證物探解釋效果。根據(jù)調(diào)查測繪成果進行綜合整理，分析巖溶發(fā)育特征和分布規(guī)律，得出溶洞頂與設(shè)計隧道底的厚度及變化情況和溶洞以下巖溶發(fā)育情況，評價與隧道的關(guān)系和影響[2]。
3.1 巖溶水水力通道及發(fā)育特征
巖溶水為隧道區(qū)主要的地下水類型，含水巖組為奧陶系灰?guī)r，賦存于灰?guī)r巖溶管道中，包括溶洞、溶蝕裂隙、溶槽等，均勻性差，局部富水性強。地下水徑流條件主要受巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度的影響，分布不均勻。地下水的補給來源主要是大氣降水入滲補給。由于斷層及其影響帶范圍內(nèi)巖體破碎、巖溶管道發(fā)育，有利于地下水富集，地下水運移于兩盤巖層節(jié)理裂隙、巖溶管道中，形成富水區(qū)，局部水量較大。據(jù)實測水文地質(zhì)成果，隧道區(qū)主要存在6條流水通道，分別是：
�、倬扌腿芏碦D1中2#溶槽開始，經(jīng)過1#、2#、3#至4#洞腔后下滲通道。此通道水流通過溶洞底板或底板下層通道向南西方向發(fā)展、匯集，流通過程中接納中途匯集水流后逐漸形成較大水流，成為形成巨型溶洞洞腔及該溶洞群的主要水力因素。
�、诰扌腿芏碦D1流水洞S4至下部巖溶裂隙通道：S4為流水洞，水量4.5L/s（2011年11月25日）。S4處流水洞面積約0.5×0.6m2，下方15m深度范圍內(nèi)為受此流水洞沖刷、溶蝕形成的豎井，呈圓形截面，直徑約8m，深度較大，且同1#溶槽聯(lián)通。此通道水流通過地下深層通道向南西方向發(fā)展、匯集，形成較大水流，成為形成1#洞腔及附近空洞的主要水力因素。
�、廴芏慈�3#洞腔流水洞S1至下部巖溶裂隙通道：S1為流水洞，水量5.0L/s（2011年11月25日）。S1處流水洞面積約0.5×0.5m2，向180°方向延伸約10m后向下繼續(xù)延伸。此通道水流通過地下深層通道向南、南西方向發(fā)展、匯集，形成較大水流，成為形成3#洞腔底部空洞的主要水力因素。故此推斷，3#洞腔底部存在一定規(guī)模的巖溶，但對隧道施工及運營影響不大。
