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中国喀斯特地貌分布广、面积大,其中以广西、贵州和云
南东部所占的面积最大,是世界上最大的喀斯特区之一。在这
些地区修建隧道等地下工程,常遇到形状各异、大小不一的岩
溶,受限于目前超前地质预报手段的范围和精度,对岩溶发
育、充填等信息的探测准确性较低。叙永至威信(四川省境
内)高速公路为《四川省高速公路网规划(2014—2030)》 中
的20条联络线之一,经纳黔高速北连泸州至成都、重庆,南
接云南威镇高速至贵州赫章、云南昭通的又一条快速出川通
道,在区域路网中具有十分重要意义。项目共设分离式隧道
9座,全长 5 145 m(左右洞平均长度),其中长隧道 1座、 中
隧道 3座、短隧道 5座。全线 9座隧道均穿越灰岩地层,区域
内岩溶发育强烈,隧道施工过程中出现溶腔、溶洞、岩溶管
道等为大概率事件。
1 溶洞的形成机理及其对隧道施工的影响
溶洞是可溶性岩石中因喀斯特作用所形成的地下空间,
溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,石灰岩里
不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为可溶性的碳
酸氢钙。由于石灰岩层各部分石灰质含量不同,被侵蚀的程
度不同,就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀
丽的山峰和奇异景观的溶洞。
当隧道穿过可溶性岩层时,有的溶洞岩质破碎,容易发
生坍塌。有的溶洞位于隧道底部,充填物松软且深,使隧道
基底难于处理。有时遇到填满饱含水份的充填物溶槽,当隧
道掘进至其边缘时,含水充填物不断涌入坑道,难以遏止,甚
至使地表开裂下沉,山体压力剧增。有时遇到大的水囊或暗河,
岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道。有的溶洞、暗河迂回交错、
分支错综复杂、范围宽广,处理十分困难。
2 通用处治措施综述
叙威高速针对中、小型溶洞设置了通用处理方案(图 1),
主要采用清淤、回填的方式进行处理,根据空洞所处位置的
不同,可采取以下方法。
(1)空洞在隧底。深度小于3 m时全部采用 C15混凝土换
填,深度超过 3 m时,2 m 内采用C15混凝土换填,深度超过
2 m弃碴回填并压浆加固。
(2)空洞在侧墙。衬砌以外砌筑 2 m厚M10 浆砌片石,
其余空间可采用干砌片石回填。
(3)空洞在隧顶。拱顶以上浇注 1.5 m厚C20 混凝土护拱,
护拱之上压砂或轻质泡沫混凝土充填。
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