岩溶地区隧道设计思考

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1、岩溶地区隧道设计思考摘要：吉茶高速公路岩溶发育，如何确定岩溶区域围岩级别及隧道衬砌结构设计、岩溶处置措施是在设计阶段应该考虑的问题，本文介绍了作者在吉茶路岩溶区域隧道勘察设计期间得出的一点个人观点。关键词：隧道工程围岩定级对比分析岩溶0引言在石灰岩地区修建高速公路时，岩溶问题是不容忽视的。岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。此区域的隧道建设应考虑岩溶的危害，评价其影响程度，才能决定合适的衬砌结构形式和溶洞处理措施。1岩溶区域隧道围岩分级的思考1.1隧道围岩分级的一般思考围岩分级是将隧道围岩稳定性等级由好到坏分为Ⅰ~Ⅵ六级,

2、采用定性、定量、定性与定量相结合的3种方法进行。由于规范没有对岩溶影响设置专门的条文，石灰岩地区在确定隧道围岩分级时，如何考虑岩溶作用受主观认识影响较大。通常情况下，隧道衬砌结构设计是根据围岩级别、使用要求和施工条件来考虑的，通过工程类比和结构计算综合分析确定。不同级别的围岩对应的隧道初期支护参数和二次衬砌的支护参数是不同的，往往围岩的一个级别差异对应隧道延米工程造价的差异达万元以上，合理确定隧道围岩级别是控制隧道工程投资的关键因素。1.2岩溶地区隧道围岩分级要考虑的因素如何定性考虑岩溶对隧道围岩级别的影响，笔者认为先要明确岩溶的发育的阶段和岩溶目前对隧道的危害程度。岩溶的形成必须

3、具备四个基本条件：即可溶性岩石、可溶岩能提供水渗透和运移空间、具有溶蚀能力的水流、水流必须具有流动性。岩溶的发育演化一般可划分为如下三个阶段：1)形成阶段：只要满足前述洞穴发育的四个基本条件，即可开始形成洞穴。在这个洞穴形成的初期阶段，洞穴空间规模一般较小，多呈孔隙状，人们无法进入，主要表现为溶蚀现象。2)发展阶段：随着参与洞穴发育的水流流量流速的增加，洞穴空间逐渐扩大，发展成为人能进入具有一定规模的通道系统，主要表现为溶洞和地下暗河。3)衰亡阶段：由于地壳抬升，洞穴逐渐脱离地下水位进入包气带，失去了进一步发展的动力条件，主要表现为崩塌现象显著，钟乳石类次生化学沉积大量发育，洞穴空

4、间逐步壅塞减小。岩溶对隧道的危害主要分为四种类型：1）洞穴的存在使隧道全部或部分悬空，将极大地降低隧道的使用安全可靠度；2）岩溶水特别是当CO3-等可溶性物质含量增高时，水的流通将给隧道结构带来的侵蚀作用，影响隧道的使用寿命；3）洞穴堆积物因松软易坍塌下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的结构稳定；4）隧道中地下水流失，使隧道顶部地面岩溶塌陷，导致环境地质被破坏，也是造成隧道结构不稳定的原因。1.3岩溶地区围岩分级建议对于主要处于形成阶段的岩溶，由于其对岩石的整体稳定性影响小，基本可以不考虑影响，主体围岩是几级就可划定为几级，但是应在地质文件中指出其范围，并做适当描述。对于发

5、展阶段的岩溶，如果隧道与其大型地下洞室相交或地下暗河相交，就不能按常规办法确定围岩级别，只能指出溶洞(暗河)与隧道相交长度及其大小而不能分类，因为标准的衬砌结构是无法适用于千变万化的溶洞形态的，但是靠近溶洞、暗河区域，在围岩分级上应考虑其影响在适当长度范围调整围岩级别。对于衰亡阶段的岩溶，基本原则同发展阶段的岩溶，如果隧洞在洞穴堆积物中通过距离较长，性质较单一，也可定为Ⅵ级围岩，Ⅵ级围岩的结构衬砌设计、施工方案只能是初步设计，应通过实验、小范围验证才可铺开实施。2岩溶地区隧道衬砌结构设计思考2.1岩溶地区隧道一般衬砌结构特点岩溶地区隧道一般衬砌结构宜应按岩溶处于形成阶段来考虑，施工

6、中虽然可能遇到各式各样的小溶沟、小溶槽，但是对结构的整体稳定性不构成威胁，不需要调整隧道衬砌设计参数，只需要进行局部地段的小沟槽充填物清除、同时增加少量回填工程量及过水管道的设置。隧道遭遇到小溶沟、小溶槽时所增加的工程数量可以在设计期间大致估算出一个基本范围，工程量出入不会很大。2.2岩溶地区隧道一般衬砌结构要注意的问题要考虑岩溶的发展性、地下水流的腐蚀性这两个主要因素。虽然岩溶的发展变化十分缓慢，但究竟在发展，隧道设计如果不根据已有存在的溶蚀现象预留适当的过水管道，而是强行用衬砌阻断水源，可能使衬砌结构承受额外水压，导致结构的安全系数降低，这点要有充分认识。同时地下水含中CO2浓

7、度较大，具有较强的腐蚀性，隧道初期支护必须考虑防腐蚀的问题，采用防腐蚀混凝土材料，隧道防水层材料也要相应增加检测指标，保证在CO2饱和浓度下的耐久性。隧道的二次衬砌可不采用防腐蚀混凝土，但是洞内用于排除围岩渗水的中央水管、水沟也须有防腐蚀考虑。2.3隧道特殊衬砌结构有资料表明，当溶洞不具有坍塌条件的完整顶板，其厚度大于等于洞跨度的1/2时或当溶洞节理裂隙发育，且胶结不良，具有坍塌条件的不完整顶板，其厚度大于等于洞高度的5倍时且无明显渗、漏水的情况下可以不处理而直接通过