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【摘 要】 结合沪昆客专谢华寨隧道隐伏岩溶探测与整治施工实践经验，重点介绍了溶蚀构造丘陵区隧道隐伏岩溶探测方法。为今后类似施工提供借鉴。
【关键词】 隧道；隐伏岩溶；探测；方法
1 前言
1.1隐伏岩溶探测的必要性
岩溶是隧道施工中经常遇到的一种不良地质现象，他容易导致开挖面涌水、突泥、围岩及支护结构变形、开裂坍塌、基底下沉、影响施工进度、危及施工安全。谢华寨隧道位于云贵高原溶蚀构造丘陵区，地表水和岩溶水较发育，隧道为双线，隧道线间距为5.0米，设计目标行车速度为350km/h。隧道施工空间狭窄，围岩存在不稳定性，各类施工机具设备活动频繁，隧道隐伏岩溶探查实施难度较大。因此，隧道开挖后的隧底及洞周隐伏岩溶探查应当根据具体情况采用适宜的方法。
1.2隐伏岩溶探测的工作内容及原则
对隧底及洞周开挖过程中揭露的大型岩溶工点，原则上有进出溶洞条件的须采用仪器进行跟踪探测，查明其空间形态与洞身的关系，测量精度应满足相关规范要求。
采用风枪对隧底及周边岩溶进行探查，是隐伏岩溶探查的最基本手段。对风枪探查出的洞周异常及无法进入实测的洞周岩溶，原则上采用地质雷达法进一步探查，因地制宜布置测线，探查岩溶异常范围。对隧底埋深较浅（埋深<3m）的岩溶，需要增加钎探、风镐等手段进行探查。对隧底隐伏较深（埋深≥3m）的岩溶，应采用钻探并结合物探查明岩溶空间形态。探测隧底岩溶的物探方法主要有地质雷达法、直流电测深法（高密度电法）等。测线原则上沿隧道轴线、左右线中心及边墙脚等布置，开挖过程中分段探查。各种探查方法须提交相应的探查说明（或报告）及相关图件。大型岩溶工点需绘制相应的平面、地质纵横断面图并编写岩溶勘察报告（或说明）。
2 隐伏岩溶探查流程及操作要点
2.1探查流程
2.2操作要点
2.2.1风枪探孔要点
（1）工作要求
采用风枪探孔对隧底及周边岩溶进行探查。每个断面布置10个探孔，分别位于拱顶、左右拱脚、左右边墙中部和左右边墙脚、隧底左右线中心及隧底轴线处。探孔深度5m，断面环向间距5m，遇到岩溶异常时应适当加密、加深。
（2）资料整理要求
作好风枪探孔记录，尤其是有岩溶异常的探孔需要详细记录岩溶深度、充填物性质、充水情况、岩石破碎程度等。
2.2.2釬探、风镐探查
隧道底部及洞周有充填物且充填物厚度<3m时使用，原则上孔间纵横向间距≯5m，探查范围须覆盖岩溶充填物。
作好钎探、风镐探孔记录，每孔的里程位置须准确定位，详细记录每孔岩溶充填物厚度、成分、软硬程度、含水程度等。
2.2.3物探
（1）方法选择
基于探查效率及实用性考虑，目前在隧道施工中常用的岩溶物探方法主要有二种，即地质雷达法及直流电测深法（高密度电法）。地质雷达法可用于隧底和洞周岩溶探查，原则上现场首选该方法；直流电测深法（高密度电法）主要用于隧道底部大型岩溶工点（与钻探相结合）的探查。
（2）地质雷达
a.设备要求
须采用认证合格的地质雷达仪，为兼顾勘探深度和精度，天线频率可采用100MHz的一种屏蔽天线，或100MHz和200MHz的两种屏蔽天线。
b.外业布置
①采用连续测量方式。
②定位标尺间距不大于10m。
③隧底探察测线原则上沿隧道延伸方向，按隧道宽度平均布置3条测线，或针对风枪异常范围进行。
④洞周探察原则上沿隧道延伸方向布置3条测线，拱顶一条、左右起拱线各一条，或针对风枪异常范围进行。
⑤施测时应清理现场，尽量使隧底平整、干燥，施工车辆、金属材料和设备应远离测线，一般距离大于30m。
⑥对现场无法撤离的金属物、障碍物，在施测时应做好详细的记录（金属物或障碍物种类、位置、规模），资料解释时便于排除干扰。
c.资料处理
①雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。
②对合格记录应进行必要的处理，如编辑、滤波、增益、褶积和消除背景干扰等。
③对每座隧道应独立确定电磁波介电常数，以便对雷达时间-波形记录进行时深转换。
④对于外界的干扰源（金属物、障碍物）应在剖面图上详细标注。
⑤对于施工中揭示的地质病害、超欠挖情况应在剖面图上详细标注。
⑥处理深度应大于10m。
⑦在雷达剖面中应标出探测对象的反射波组，确定异常体的深度、规模和大致形态，并推断充填情况。
（3）直流电测深法（高密度电法）（施工中因未涉及到此处省略）
2.2.4钻探
（1）仪器要求
钻探设备应根据岩溶分布的位置、深度等综合选用，主要是竖向工程钻机（XJ100型等），此外应配置适于查明土体性质的静力触探等原位测试设备。
（2）勘探原则
a.隧底岩溶堆积物厚度大于3m的岩溶工点等原则应安排100型机动钻孔进行验证。
b.当物探确定的岩溶异常具备下列条件之一时应进行钻孔验证：
①隧道基底以下较大岩溶异常顶板完整灰岩厚度<5m；
②完整灰岩顶板厚跨比<0.5或不完整灰岩顶板厚度<5倍溶洞高度；
③隧道开挖揭示岩溶并且与岩溶异常存在连续分布；
④岩溶异常直径或高度范围较大；
⑤岩溶异常可能为地下水径流、排泄或地表水入渗通道。
c.各类钻孔的密度、深度应以查明隧底工程影响范围内或对工程有影响的岩溶或物探异常带的空间分布特征为原则。 d.隧底钻探有效深度原则上≮10m，当揭露岩溶等不良地质情况时，钻探深度应穿越岩溶至稳定基岩中≮5m。各钻孔应按《铁路工程地质钻探规程》执行，并编写原始记录、钻孔柱状图及时岩芯拍照。
e.隧底具有一定厚度的土体时，应依据相关规范、规程完成取样试验工作，并配合一定数量的静力触探测试，以查明土体的工程性质。
谢华寨隧道钻探时，隧道可溶岩地层为（T[1]g（2））灰岩，溶洞从D1K764+725右边墙斜向D1K764+755至左边墙发育，溶洞埋深1～8m，大小不等，属于岩溶强烈发育的地段，该段隧底发现有较大岩溶洞穴，溶洞大都被黏土充填，软塑状。见溶槽平面位置图和纵断面图：
3 勘察成果整理与分析
隧底及洞周岩溶探查工程地质勘察报告（说明或说明表）及图件（分段或按工点编制）；工程地质测绘原始记录；风枪探孔成果说明；钎探、风镐探孔成果说明；物探成果报告（说明）及图件；钻孔、静力触探原始记录及柱状图；岩溶充填物试验报告；溶洞（穴）测量原始记录图表；各类影像成果。
4 隧道隧底岩溶整治措施
通过风枪、钎探和地质钻对谢华寨隧道D1K764+725——D1K764+755段探测的结果和揭示的岩溶发育情况，对溶洞顶板安全厚度的计算，判别隧底隐伏岩溶的安全稳定性及承载力要求。经过认真分析，决定采取如下措施：对溶洞底部<0-2>溶洞（充填软塑状粘性土）采用Ф75钢管桩注浆加固，钢管桩纵横间距0.8m，交错布置，钢管桩嵌入完整基岩W[2]不小于0.5m，钢管桩采用Ф89钻孔，Ф75钢花管（壁厚5mm）注浆加固，钻孔达到设计深度后注水泥砂浆（水灰比1：1），注浆压力1.0～1.2MPa，钢管桩施工完成后应对其注浆效果进行检查，间隔5.0m鉆孔取芯检查注浆是否饱满，要求基底注浆加固后复合地基承载力不小于200kpa，并对检查孔进行压水检查，在1.0Mpa压力下，进水量不大于2L/min。
5 结语
本文结合谢华寨隧道施工时隐伏岩溶探测使用的方法和岩溶整治措施，总结了隧道隐伏岩溶探测方法的选择、探测技术要点、探测成果的整理与分析。为类似卡斯特地形溶蚀构造丘陵区隧道隐伏岩溶探测所采用的方法提供借鉴。隧道内岩溶发育的形态和类型不近相同，隐伏岩溶探测方法在遵循一定探测流程的同时也具灵活性，还需要不断的分析、总结和完善，以提高其适用性。
参考文献：
[1]《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设〔2008〕105号；
[2]《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2010；
[3]《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》TB10753-2010；
[4]《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007；
[5]《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038—2001；
[6]《铁路工程地质钻探规程》TB10014—1998；
[7]《铁路工程物理勘探规程》TB10013—2004；
【关键词】 隧道；隐伏岩溶；探测；方法
1 前言
1.1隐伏岩溶探测的必要性
岩溶是隧道施工中经常遇到的一种不良地质现象，他容易导致开挖面涌水、突泥、围岩及支护结构变形、开裂坍塌、基底下沉、影响施工进度、危及施工安全。谢华寨隧道位于云贵高原溶蚀构造丘陵区，地表水和岩溶水较发育，隧道为双线，隧道线间距为5.0米，设计目标行车速度为350km/h。隧道施工空间狭窄，围岩存在不稳定性，各类施工机具设备活动频繁，隧道隐伏岩溶探查实施难度较大。因此，隧道开挖后的隧底及洞周隐伏岩溶探查应当根据具体情况采用适宜的方法。
1.2隐伏岩溶探测的工作内容及原则
对隧底及洞周开挖过程中揭露的大型岩溶工点，原则上有进出溶洞条件的须采用仪器进行跟踪探测，查明其空间形态与洞身的关系，测量精度应满足相关规范要求。
采用风枪对隧底及周边岩溶进行探查，是隐伏岩溶探查的最基本手段。对风枪探查出的洞周异常及无法进入实测的洞周岩溶，原则上采用地质雷达法进一步探查，因地制宜布置测线，探查岩溶异常范围。对隧底埋深较浅（埋深<3m）的岩溶，需要增加钎探、风镐等手段进行探查。对隧底隐伏较深（埋深≥3m）的岩溶，应采用钻探并结合物探查明岩溶空间形态。探测隧底岩溶的物探方法主要有地质雷达法、直流电测深法（高密度电法）等。测线原则上沿隧道轴线、左右线中心及边墙脚等布置，开挖过程中分段探查。各种探查方法须提交相应的探查说明（或报告）及相关图件。大型岩溶工点需绘制相应的平面、地质纵横断面图并编写岩溶勘察报告（或说明）。
2 隐伏岩溶探查流程及操作要点
2.1探查流程
2.2操作要点
2.2.1风枪探孔要点
（1）工作要求
采用风枪探孔对隧底及周边岩溶进行探查。每个断面布置10个探孔，分别位于拱顶、左右拱脚、左右边墙中部和左右边墙脚、隧底左右线中心及隧底轴线处。探孔深度5m，断面环向间距5m，遇到岩溶异常时应适当加密、加深。
（2）资料整理要求
作好风枪探孔记录，尤其是有岩溶异常的探孔需要详细记录岩溶深度、充填物性质、充水情况、岩石破碎程度等。
2.2.2釬探、风镐探查
隧道底部及洞周有充填物且充填物厚度<3m时使用，原则上孔间纵横向间距≯5m，探查范围须覆盖岩溶充填物。
作好钎探、风镐探孔记录，每孔的里程位置须准确定位，详细记录每孔岩溶充填物厚度、成分、软硬程度、含水程度等。
2.2.3物探
（1）方法选择
基于探查效率及实用性考虑，目前在隧道施工中常用的岩溶物探方法主要有二种，即地质雷达法及直流电测深法（高密度电法）。地质雷达法可用于隧底和洞周岩溶探查，原则上现场首选该方法；直流电测深法（高密度电法）主要用于隧道底部大型岩溶工点（与钻探相结合）的探查。
（2）地质雷达
a.设备要求
须采用认证合格的地质雷达仪，为兼顾勘探深度和精度，天线频率可采用100MHz的一种屏蔽天线，或100MHz和200MHz的两种屏蔽天线。
b.外业布置
①采用连续测量方式。
②定位标尺间距不大于10m。
③隧底探察测线原则上沿隧道延伸方向，按隧道宽度平均布置3条测线，或针对风枪异常范围进行。
④洞周探察原则上沿隧道延伸方向布置3条测线，拱顶一条、左右起拱线各一条，或针对风枪异常范围进行。
⑤施测时应清理现场，尽量使隧底平整、干燥，施工车辆、金属材料和设备应远离测线，一般距离大于30m。
⑥对现场无法撤离的金属物、障碍物，在施测时应做好详细的记录（金属物或障碍物种类、位置、规模），资料解释时便于排除干扰。
c.资料处理
①雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。
②对合格记录应进行必要的处理，如编辑、滤波、增益、褶积和消除背景干扰等。
③对每座隧道应独立确定电磁波介电常数，以便对雷达时间-波形记录进行时深转换。
④对于外界的干扰源（金属物、障碍物）应在剖面图上详细标注。
⑤对于施工中揭示的地质病害、超欠挖情况应在剖面图上详细标注。
⑥处理深度应大于10m。
⑦在雷达剖面中应标出探测对象的反射波组，确定异常体的深度、规模和大致形态，并推断充填情况。
（3）直流电测深法（高密度电法）（施工中因未涉及到此处省略）
2.2.4钻探
（1）仪器要求
钻探设备应根据岩溶分布的位置、深度等综合选用，主要是竖向工程钻机（XJ100型等），此外应配置适于查明土体性质的静力触探等原位测试设备。
（2）勘探原则
a.隧底岩溶堆积物厚度大于3m的岩溶工点等原则应安排100型机动钻孔进行验证。
b.当物探确定的岩溶异常具备下列条件之一时应进行钻孔验证：
①隧道基底以下较大岩溶异常顶板完整灰岩厚度<5m；
②完整灰岩顶板厚跨比<0.5或不完整灰岩顶板厚度<5倍溶洞高度；
③隧道开挖揭示岩溶并且与岩溶异常存在连续分布；
④岩溶异常直径或高度范围较大；
⑤岩溶异常可能为地下水径流、排泄或地表水入渗通道。
c.各类钻孔的密度、深度应以查明隧底工程影响范围内或对工程有影响的岩溶或物探异常带的空间分布特征为原则。 d.隧底钻探有效深度原则上≮10m，当揭露岩溶等不良地质情况时，钻探深度应穿越岩溶至稳定基岩中≮5m。各钻孔应按《铁路工程地质钻探规程》执行，并编写原始记录、钻孔柱状图及时岩芯拍照。
e.隧底具有一定厚度的土体时，应依据相关规范、规程完成取样试验工作，并配合一定数量的静力触探测试，以查明土体的工程性质。
谢华寨隧道钻探时，隧道可溶岩地层为（T[1]g（2））灰岩，溶洞从D1K764+725右边墙斜向D1K764+755至左边墙发育，溶洞埋深1～8m，大小不等，属于岩溶强烈发育的地段，该段隧底发现有较大岩溶洞穴，溶洞大都被黏土充填，软塑状。见溶槽平面位置图和纵断面图：
3 勘察成果整理与分析
隧底及洞周岩溶探查工程地质勘察报告（说明或说明表）及图件（分段或按工点编制）；工程地质测绘原始记录；风枪探孔成果说明；钎探、风镐探孔成果说明；物探成果报告（说明）及图件；钻孔、静力触探原始记录及柱状图；岩溶充填物试验报告；溶洞（穴）测量原始记录图表；各类影像成果。
4 隧道隧底岩溶整治措施
通过风枪、钎探和地质钻对谢华寨隧道D1K764+725——D1K764+755段探测的结果和揭示的岩溶发育情况，对溶洞顶板安全厚度的计算，判别隧底隐伏岩溶的安全稳定性及承载力要求。经过认真分析，决定采取如下措施：对溶洞底部<0-2>溶洞（充填软塑状粘性土）采用Ф75钢管桩注浆加固，钢管桩纵横间距0.8m，交错布置，钢管桩嵌入完整基岩W[2]不小于0.5m，钢管桩采用Ф89钻孔，Ф75钢花管（壁厚5mm）注浆加固，钻孔达到设计深度后注水泥砂浆（水灰比1：1），注浆压力1.0～1.2MPa，钢管桩施工完成后应对其注浆效果进行检查，间隔5.0m鉆孔取芯检查注浆是否饱满，要求基底注浆加固后复合地基承载力不小于200kpa，并对检查孔进行压水检查，在1.0Mpa压力下，进水量不大于2L/min。
5 结语
本文结合谢华寨隧道施工时隐伏岩溶探测使用的方法和岩溶整治措施，总结了隧道隐伏岩溶探测方法的选择、探测技术要点、探测成果的整理与分析。为类似卡斯特地形溶蚀构造丘陵区隧道隐伏岩溶探测所采用的方法提供借鉴。隧道内岩溶发育的形态和类型不近相同，隐伏岩溶探测方法在遵循一定探测流程的同时也具灵活性，还需要不断的分析、总结和完善，以提高其适用性。
参考文献：
[1]《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设〔2008〕105号；
[2]《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2010；
[3]《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》TB10753-2010；
[4]《铁路工程地质勘察规范》TB10012—2007；
[5]《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038—2001；
[6]《铁路工程地质钻探规程》TB10014—1998；
[7]《铁路工程物理勘探规程》TB10013—2004；