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
1.引言
在建洞湾隧道属贵州省赤水至望谟高速公路重难点和控制性工程，隧道采用分离式，其中：左洞起讫桩号ZK66+164～ZK68+290，总长2126m；右洞起讫桩号YK66+205～YK68+290，总长2085m。隧道净空10.25×5.0m，隧道最大埋深约310m。当隧道开挖到右线右壁YK66+488里程处揭露出大型溶洞，根据施工情况和现场初步调查，从隧道底往上发育约13m，隧道顶板和右侧壁坍塌；往下垂深发育30～40m，在隧道以下形成多个溶洞大空腔，相互连通。溶洞顶离设计隧道底最薄处约3～5m。导致中断施工近五个月，直接影响隧道的施工和安全。但溶洞具体如何展布？发育特征如何？与隧道的关系不清。其危险程度取决于溶洞的规模、溶洞周围岩体的稳定性和岩体的质量及其与隧道的关系[1]。
2.隧道区地质背景
隧道区属构造溶蚀侵蚀中低山地貌，处于川黔南北向构造带与北东向构造带交接的复合部位，北与新华夏系第三沉降带的“四川盆地”相接，南与早古生带“黔中隆起”相邻，构造形迹定形于印支～燕山期，多呈北东向展布。隧道位于桑木场背斜北西翼，其走向与背斜展布方向大角度相交。地层为单斜地层，受构造影响，局部小褶曲较发育，地层总体产状为255～320°∠8～32°。地层岩性组成为奥陶系下统湄潭组（O1m）泥岩夹灰岩、页岩、中上统（O2+3）灰岩及志留系龙马溪组（S1l）泥岩。奥陶系下统湄潭组（O1m）灰岩夹泥岩、页岩分布于隧道入口～K67+000m段，地层产状280～320°∠20～32°。中风化灰岩（O1m）分布于隧道进口至ZK66+620、YK66+510段，厚度较大，岩溶极其发育，于隧道右线YK66+460～YK66+515段底板下方及右侧发育大型溶洞，联通至左线ZK66+460～ZK66+485段底板下方。
根据施工阶段地质调查及资料综合分析，隧道进口段发育F1断层，呈北东～南西走向，产状300°∠77°，与隧道左线相交于ZK66+475～ZK66+510段，与隧道右线相交于YK66+480～YK66+520段。此断层同时处于奥陶系下统灰岩与泥岩、页岩接触部位，切穿下部灰岩地层。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。该断层对隧道特别是右线施工及运行安全影响很大。
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：
①巨型溶洞RD1中2#溶槽开始，经过1#、2#、3#至4#洞腔后下渗通道。此通道水流通过溶洞底板或底板下层通道向南西方向发展、汇集，流通过程中接纳中途汇集水流后逐渐形成较大水流，成为形成巨型溶洞洞腔及该溶洞群的主要水力因素。
②巨型溶洞RD1流水洞S4至下部岩溶裂隙通道：S4为流水洞，水量4.5L/s（2011年11月25日）。S4处流水洞面积约0.5×0.6m2，下方15m深度范围内为受此流水洞冲刷、溶蚀形成的竖井，呈圆形截面，直径约8m，深度较大，且同1#溶槽联通。此通道水流通过地下深层通道向南西方向发展、汇集，形成较大水流，成为形成1#洞腔及附近空洞的主要水力因素。
③溶洞群3#洞腔流水洞S1至下部岩溶裂隙通道：S1为流水洞，水量5.0L/s（2011年11月25日）。S1处流水洞面积约0.5×0.5m2，向180°方向延伸约10m后向下继续延伸。此通道水流通过地下深层通道向南、南西方向发展、汇集，形成较大水流，成为形成3#洞腔底部空洞的主要水力因素。故此推断，3#洞腔底部存在一定规模的岩溶，但对隧道施工及运营影响不大。
关键词：洞湾隧道； 岩溶工程地质问题； 围岩稳定性； 处理措施
1.引言
在建洞湾隧道属贵州省赤水至望谟高速公路重难点和控制性工程，隧道采用分离式，其中：左洞起讫桩号ZK66+164～ZK68+290，总长2126m；右洞起讫桩号YK66+205～YK68+290，总长2085m。隧道净空10.25×5.0m，隧道最大埋深约310m。当隧道开挖到右线右壁YK66+488里程处揭露出大型溶洞，根据施工情况和现场初步调查，从隧道底往上发育约13m，隧道顶板和右侧壁坍塌；往下垂深发育30～40m，在隧道以下形成多个溶洞大空腔，相互连通。溶洞顶离设计隧道底最薄处约3～5m。导致中断施工近五个月，直接影响隧道的施工和安全。但溶洞具体如何展布？发育特征如何？与隧道的关系不清。其危险程度取决于溶洞的规模、溶洞周围岩体的稳定性和岩体的质量及其与隧道的关系[1]。
2.隧道区地质背景
隧道区属构造溶蚀侵蚀中低山地貌，处于川黔南北向构造带与北东向构造带交接的复合部位，北与新华夏系第三沉降带的“四川盆地”相接，南与早古生带“黔中隆起”相邻，构造形迹定形于印支～燕山期，多呈北东向展布。隧道位于桑木场背斜北西翼，其走向与背斜展布方向大角度相交。地层为单斜地层，受构造影响，局部小褶曲较发育，地层总体产状为255～320°∠8～32°。地层岩性组成为奥陶系下统湄潭组（O1m）泥岩夹灰岩、页岩、中上统（O2+3）灰岩及志留系龙马溪组（S1l）泥岩。奥陶系下统湄潭组（O1m）灰岩夹泥岩、页岩分布于隧道入口～K67+000m段，地层产状280～320°∠20～32°。中风化灰岩（O1m）分布于隧道进口至ZK66+620、YK66+510段，厚度较大，岩溶极其发育，于隧道右线YK66+460～YK66+515段底板下方及右侧发育大型溶洞，联通至左线ZK66+460～ZK66+485段底板下方。
根据施工阶段地质调查及资料综合分析，隧道进口段发育F1断层，呈北东～南西走向，产状300°∠77°，与隧道左线相交于ZK66+475～ZK66+510段，与隧道右线相交于YK66+480～YK66+520段。此断层同时处于奥陶系下统灰岩与泥岩、页岩接触部位，切穿下部灰岩地层。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。该断层对隧道特别是右线施工及运行安全影响很大。
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：
①巨型溶洞RD1中2#溶槽开始，经过1#、2#、3#至4#洞腔后下渗通道。此通道水流通过溶洞底板或底板下层通道向南西方向发展、汇集，流通过程中接纳中途汇集水流后逐渐形成较大水流，成为形成巨型溶洞洞腔及该溶洞群的主要水力因素。
②巨型溶洞RD1流水洞S4至下部岩溶裂隙通道：S4为流水洞，水量4.5L/s（2011年11月25日）。S4处流水洞面积约0.5×0.6m2，下方15m深度范围内为受此流水洞冲刷、溶蚀形成的竖井，呈圆形截面，直径约8m，深度较大，且同1#溶槽联通。此通道水流通过地下深层通道向南西方向发展、汇集，形成较大水流，成为形成1#洞腔及附近空洞的主要水力因素。
③溶洞群3#洞腔流水洞S1至下部岩溶裂隙通道：S1为流水洞，水量5.0L/s（2011年11月25日）。S1处流水洞面积约0.5×0.5m2，向180°方向延伸约10m后向下继续延伸。此通道水流通过地下深层通道向南、南西方向发展、汇集，形成较大水流，成为形成3#洞腔底部空洞的主要水力因素。故此推断，3#洞腔底部存在一定规模的岩溶，但对隧道施工及运营影响不大。
