高速公路建設正由東部平原地區過渡到中西部重山區,所面臨的地質環境問題將更為復雜。特別是貴州地區高速公路建設迅猛發展，正在成為西南陸路交通樞紐，該地區主要地貌為喀斯特地貌，隧道工程建設呈多溶洞特點，文章結合貴州省仁懷至赤水高速公路洞灣隧道大型溶洞處理方案，詳細論述了隧道仰拱底大型溶洞處理方案的比選及采用回填施工的技術研究，對類似工程具有重要的借鑒意義。

一、洞灣隧道大型溶洞情況簡述

由中鐵五局貴州公司承建的仁懷至赤水高速公路洞灣隧道位于貴州省習水縣東南方11km，隧道左洞長2126m，右洞長2090m。隧道大埋深310m，洞身穿越泥巖、泥巖夾灰巖、灰巖地層。隧道在施工過程中多次遇到溶洞，其中線路右線開挖至YK66+488時揭露出一處大型溶洞。該溶洞位于隧道底板以下，溶洞長軸與線路大致垂直，溶洞底部軸長265m、順線路寬度57m，溶腔大高度44m，溶洞頂板與隧道底板之間厚度為3-29m，內有一處落水洞發育。溶洞圍巖地質特征：

①溶腔邊壁形態折轉變化與結構面（斷層節理面）、巖層層面基本一致，說明溶洞—溶蝕作用受結構面和巖層層面控制。

②溶洞頂部及邊壁陡懸處，石鐘發育，相對應的底部石筍發育，說明地下滲流水、滴水豐富，溶蝕作用強。

③溶腔頂部及邊壁陡懸處圍巖穩定較差，易掉塊，局部不利結構面組合處易坍塌。

④溶腔底部主要為淤泥和塊石堆積，塊石堆積之下有流水，可聽到流水聲。

二、處理方案的比選

隧道穿越巖溶地段時，治理比較復雜，應根據溶洞的實際情況和隧道在其中所處的位置靈活確定。一般情況下，可按巖溶對隧道影響情況及施工條件，采取跨越、加固洞穴、引排截堵巖溶水、清除充填物或注漿對軟弱地基加固，回填夯實，封閉地表塌陷、疏排地表水等工程綜合治理設計方案。根據廣東核力工程勘察院的《洞灣隧道進口端巖溶探測 工程物探勘察報告》和現場調查的情況，本著“安全、*、生態、經濟、快速”的原則，對該溶洞初步提出了2個處理方案：“跨越處理方案”、“回填處理方案”。

1、方案一  板梁+柱支撐跨越方案

為不改變溶洞排水系，對洞底溶洞采用板梁跨越處理。同時在隧道底板下的溶腔內用鋼筋混凝土柱子對板梁下的隧道底板進行支撐。具體方案如下：

（1）溶洞洞腔防護：

洞腔進行清危后噴錨防護，噴射混凝土厚10cm；錨桿采用φ22 藥卷錨桿,間距為1.5m×1.5m,長4m；鋼筋網采用φ6.5,網格間距為25cm×25cm。

（2）橋梁結構：

初步擬定采用橋梁跨越，上構結構型式為2×20m 整體現澆連續肋梁，兩側橋臺支撐在巖體，橋墩墩采用雙圓柱式墩，直徑2.0m，擴大基礎。仁懷側橋臺處巖層底板厚度扣除現澆梁高后薄處約為9m，溶腔的深度20m，為了確保0 號臺處巖體的穩定與安全，在0 號臺巖層底板下方的溶腔內設置15 根直徑1.6m 的圓柱進行支撐，圓柱的間距4m，具體布置詳見橋型布置圖。支撐圓柱底采用擴大基礎形式，頂部采用植筋的方式與上巖體錨固，由于橋上要增加護拱及二襯，橋梁寬度采用14.4m。

（3）隧道結構：

隧道邊墻及拱部均為空洞段，采用45cm 厚鋼筋混凝土明洞型襯砌（配合橋面設計不設仰拱）+外設80cm 厚鋼拱架護拱（內設I18 工字鋼骨架，間距為60cm）進行支護。

2、方案二  回填處理方案

采用洞渣回填，因不能保證回填的壓實度及與隧底地板巖體的密貼，回填土無法起到對隧道底板的支撐作用，不能保證隧道結構在運營中的使用安全，方案在技術上不可行,給予舍棄。回填方案回填材料采用漿砌片石，具體方案如下：

（1）溶洞洞腔防護：

洞腔進行清危后噴錨防護，噴射混凝土厚10cm；錨桿采用φ22 藥卷錨桿,間距為1.5m×1.5m,長4m；鋼筋網采用φ6.5,網格間距為25cm×25cm。

（2）洞腔回填：

對隧底頂板厚度極薄處的危巖進行揭露清理后，以此為進入隧底處的工作面，搭設施工平臺，對隧底處洞腔采用M7.5 漿砌片石進行回填。回填寬度為隧道襯砌中線兩側各7.5m，總寬15m，回填坡率為1:0.3。回填前應先對回填范圍內基礎進行清淤、清渣（原溶洞內垮塌的石渣），并要求基底地基承載力大于1.0MPa。存在隧道巖石底板部位的漿砌片石為保證回填密實，應預留注漿管于接觸面采用間歇式注漿方式灌注水泥砂漿；隧道底板為空的部位，應在漿砌片石表面采用C20 水泥混凝土進行找平，找平層厚10cm。回填前根據原洞腔地下水流水方向預埋Ф100cm 的HDPE 管涵，確保溶洞內水路暢通。

（3）隧道結構：

①隧道邊墻及拱部無溶洞段，隧道已開挖，初期支護已施做完畢，二次襯砌采用45cm 厚鋼筋混凝土，不設仰拱。

②隧道邊墻及拱部均為空洞段，采用45cm 厚鋼筋混凝土明洞型襯砌（不設仰拱）+外設80cm 厚鋼拱架護拱（內設I18 工字鋼骨架，間距為60cm）進行支護。

3、方案比選

（1）技術比較

采用漿砌片石回填方案，施工難度小，只需確保施工過程中回填的質量。質量控制的要點為：①溶洞底部淤泥和掉塊應清除干凈，基底承載力大于1.0MPa；②回填漿砌片石頂部采用注漿，確保溶洞頂部無空隙；③隧底預埋管涵，確保溶洞內水路暢通。

采用橋梁板梁+柱支撐跨越方案，施工難度大。橋梁基礎開挖爆破影響溶洞圍巖的穩定，安全風險極大。質量控制的要點為：①墩臺處松動巖石清理干凈；②保證墩臺基礎基底承載力；③準確控制溶洞頂板支撐柱的高度，墩柱高度與設計不符應變更處理。

（2）經濟比較

采用M7.5漿砌片石回填方案，M7.5漿砌片石27820m³，工程數量大，但可充分利用隧道棄渣施工，施工成本低；采用橋梁板梁+柱支撐跨越方案，主要工程數量：現澆梁C50混凝土740.4m3、墩臺混凝土1026.8m3、鋼絞線35.7t、鋼筋285.6t，砼、鋼材價格昂貴。

通過方案的技術、經濟比較，從施工的難易程度、安全風險、施工成本等方面綜合考慮，終促成貴州省公路局經方案評審后采用回填漿砌片石方案。