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摘要：我国是岩溶地质地貌现象发育最完整的国家之一，主要位于西南地区的云贵川和长江流域。这些区域在强烈的岩溶作用下破坏了原有的岩体机构，形成各种各样的岩溶溶洞等现象，原有的岩体强度大大降低，从而引起各种地基变形破坏，严重影响地基稳定性。在岩溶现象发育的地区进行高速铁路等重大工程，岩溶引起的岩体强度弱化必然给工程带来困难，对此必须认真对待，否则会造成重大损失。通常情况下，岩溶发育程度与研究区构造条件、岩性特征、水文地质条件、古地貌环境、新构造运动等有密切联系，因此，在岩溶区高速铁路建设过程中，从以上几方面对岩溶的发育规律进行认真分析和总结，并通过工程物探和钻探等勘察手段进行勘察和验证，可以为工程的建设提供更准确的基础资料。本文就岩溶隧道基底的处置措施进行分析，以期为相似类型隧道施工整治提供一种解决途径。
关键词：桩基托梁；岩溶隧道；基底；加固
1 工程概况
小安隧道全长13430m，进口里程D5K353+398，出口里程D5K366+828。隧道位于省界～广元区间，双线隧道，线间距4.6m，隧道地表为构造侵蚀低中山峡谷地貌，地面高程550～1626m，自然坡度20°～55°，山势险峻，局部形成悬崖峭壁，冲沟多为V字型，植被发育一般，隧道洞身最大埋深约808m。隧区上覆第四系全新统坡洪积粉质黏土，坡崩积块石土，坡残积粉质黏土；下伏飞仙关组四段泥岩、页岩、灰岩夹泥灰岩，三段灰岩、泥质灰岩夹泥岩，一二段页岩、泥质灰岩、泥灰岩夹灰岩，二叠系上统灰岩夹页岩、炭质灰岩、煤层（线），下统灰岩、白云质灰岩夹炭质灰岩、煤层（线），志留系中上统页岩夹灰岩。属于扬子准地台西北边缘地带，位于近东西向的米仓山台穹西缘，处于北东向与东西向两构造的结合部位，即龙门山褶皱带和大巴山褶皱带的交接地带，发育褶皱3条，即明月峡背斜、五里村背斜、王家湾向斜，其两翼多发育次级褶皱及小挠曲；断层4条，即魏家坪逆断层、孙家沟逆断层、牛峰包逆断层及板凳垭逆断层。隧道正常涌水量约6.2×104m3/d，雨季最大涌水量约为7.1×104m3/d。
2 岩溶状况及分析
（1）岩溶状况：自2016年5月～8月，隧道发生多次涌水涌泥现象，将初期支护破坏，之后该处病害持续发展，涌水涌泥中偶夹块石，最大体积近8m3，突出物中夹杂卵石、圆砾，经分析为该岩溶系统形成过程中碎石、角砾经搬运形成。
（2）原因分析：经过物探和钻探综合应用，确定D5K355+580～D5K355+615段基底分布较深的黏性土充填溶洞，仰拱底面之下最深约23m；隧周分布不同规模的充填溶洞和空溶洞，距边墙最深约16m。另外基底钻探揭示在不同深度尚发育未填充溶洞或溶缝，钻探揭示高度多在1m之内。通过物质成分来源分析主要为地质历史时期形成的囊状溶洞、裂隙充填黏性土，夹碎石、角砾。突出物中偶夹灰岩质大块石，为溶洞崩塌物。该灰岩层上游出露地表高程比隧道高约500m，可能形成的高水位和溶洞流塑状黏性土，会对隧道结构安全造成极大危害。
3 整治方案
3.1方案比选
方案一：D5K355+580～D5K355+615段基底为较深的黏性土充填溶洞，仰拱底面之下最深约23m，采用微型桩进行加固整治，桩底嵌入基岩面下不小于2.0m，微型桩施作完成后，为提高隧底岩溶填充物的密实度，消除岩溶填充物流失的可能，采用φ42mm钢花管对桩间填充物注水泥浆挤密加固。本方案施工微型桩446根，挤密φ42mm钢花管105根。
方案二：D5K355+580～D5K355+615段基底采用桩基托梁进行加固整治，设置2×2m挖孔桩16根，横向托梁8根，纵向托梁2根。
通过综合考虑施工组织、施工风险、施工经验、设备类型、作业空间要求、难易程度、时间节点等因素，确定采用方案二组织实施。
3.2施工方案
此段采用桩基托梁对岩溶部位进行基底加固，设置2×2m挖孔桩16根，桩间纵向净距3.0m，横向桩间净距7.92m，桩深7.93m～22.61m不等；横向桩采用横梁连接，横梁截面为2.0×2.0m，长度13.92m，共设置8根；横梁施工完成后采用纵向托梁连接，纵梁截面为1.8×1.8m，长度39.0m，共设置2根；桩基、横梁、托梁及底板采用C35混凝土[5-6]，见图1、2所示。
3.2.1挖孔桩施工
场地整平→放线、定桩位→砌筑井圈→挖第一节桩孔土方→支模浇注第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、提土设备、排水、通风、照明设施等→第二节桩身开挖→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和桩孔尺寸→拆上节模板、支第二节模板，浇注第二节混凝土→重复第二节开挖，支模、浇注混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→清理虚石土，排除积水，检查尺寸和持力层→绑扎钢筋就位（含声测管）→灌注桩身混凝土。
3.2.2横梁施工
（1）桩基混凝土强度达到要求后进行桩基完整性检测，合格后破除桩头。
（2）根据测量标高进行基底开挖横梁位置的土石方，并采取横梁间隔开挖进行。
（3）根据横梁的结构尺寸进行钢筋绑扎，纵向受力钢筋的接头采用焊接接头，在接头处的35d范围内，有接头的受力钢筋面积不得大于该截面钢筋面积的50%。
（4）安装混凝土施工模板，并进行隐蔽工程验收，合格后进行混凝土施工。
（5）横梁采用C35钢筋混凝土，配筋设置如3、4、5所示。
3.2.3纵梁施工
横梁施工完成后施工纵梁，纵梁长度39.0m，纵梁一次性浇筑完成，采用C35钢筋混凝土结构。在钢筋绑扎中应该预留出底板钢筋和衬砌钢筋的接茬钢筋，纵向受力钢筋的接头采用焊接接头，在接头处的35d范围内，有接头的受力钢筋面積不得大于该截面钢筋面积的50%，纵梁施工布置图6。
3.2.4底板施工
纵梁施工完成后清理杂物，绑扎底板钢筋进行浇筑混凝土。
3.3施工工艺流程
施工流程见图7所示。
4 结束语
西南地区地质构造复杂，岩溶较发育。铁路交通建设过程中，隐伏性岩溶探测显得尤为重要，发现岩溶问题及时处理，确保运营安全。小安隧道建设过程中，在D5K361+342～D5K361+385段同样发现隧道底部岩溶问题，也是采用上述处理施工方案进行加固处理。因此，桩基托梁在岩溶隧道基底加固得到了成功的应用，在今后建设过程中，希望能对类似的岩溶隧道基底加固处理有所帮助。
参考文献：
[1]于春.朔州隧道设计与施工中遇到的问题及对策[J].铁道建筑技术，2016（1）：35-40.
[2]李勇良.云桂客专营盘山隧道穿越巨型溶洞处治技术研究[J].铁道建筑技术，2016（2）：57-60.
[3]郭凤英.膨胀性围岩隧道仰拱桩板结构施工技术研究[J].铁道建筑技术，2016（6）：32-35.
[4]苏国举.齐岳山隧道岩溶涌水治理关键技术[J].铁道建筑技术，2016（8）：50-54.
[5]周大勇.齐岳山隧道溶洞预报与处治技术研究[J].铁道建筑技术，2016（8）：87-90.
[6]魏海河. 桩板结构在高天隧道基底溶洞施工中的应用[J].铁道建筑技术，2015（6）：48-52.
科研项目：
中铁十九局集团有限公司科研计划15-4A
作者简介：
徐立新（1976-），高级工程师，主要从事土木工程施工与管理。
关键词：桩基托梁；岩溶隧道；基底；加固
1 工程概况
小安隧道全长13430m，进口里程D5K353+398，出口里程D5K366+828。隧道位于省界～广元区间，双线隧道，线间距4.6m，隧道地表为构造侵蚀低中山峡谷地貌，地面高程550～1626m，自然坡度20°～55°，山势险峻，局部形成悬崖峭壁，冲沟多为V字型，植被发育一般，隧道洞身最大埋深约808m。隧区上覆第四系全新统坡洪积粉质黏土，坡崩积块石土，坡残积粉质黏土；下伏飞仙关组四段泥岩、页岩、灰岩夹泥灰岩，三段灰岩、泥质灰岩夹泥岩，一二段页岩、泥质灰岩、泥灰岩夹灰岩，二叠系上统灰岩夹页岩、炭质灰岩、煤层（线），下统灰岩、白云质灰岩夹炭质灰岩、煤层（线），志留系中上统页岩夹灰岩。属于扬子准地台西北边缘地带，位于近东西向的米仓山台穹西缘，处于北东向与东西向两构造的结合部位，即龙门山褶皱带和大巴山褶皱带的交接地带，发育褶皱3条，即明月峡背斜、五里村背斜、王家湾向斜，其两翼多发育次级褶皱及小挠曲；断层4条，即魏家坪逆断层、孙家沟逆断层、牛峰包逆断层及板凳垭逆断层。隧道正常涌水量约6.2×104m3/d，雨季最大涌水量约为7.1×104m3/d。
2 岩溶状况及分析
（1）岩溶状况：自2016年5月～8月，隧道发生多次涌水涌泥现象，将初期支护破坏，之后该处病害持续发展，涌水涌泥中偶夹块石，最大体积近8m3，突出物中夹杂卵石、圆砾，经分析为该岩溶系统形成过程中碎石、角砾经搬运形成。
（2）原因分析：经过物探和钻探综合应用，确定D5K355+580～D5K355+615段基底分布较深的黏性土充填溶洞，仰拱底面之下最深约23m；隧周分布不同规模的充填溶洞和空溶洞，距边墙最深约16m。另外基底钻探揭示在不同深度尚发育未填充溶洞或溶缝，钻探揭示高度多在1m之内。通过物质成分来源分析主要为地质历史时期形成的囊状溶洞、裂隙充填黏性土，夹碎石、角砾。突出物中偶夹灰岩质大块石，为溶洞崩塌物。该灰岩层上游出露地表高程比隧道高约500m，可能形成的高水位和溶洞流塑状黏性土，会对隧道结构安全造成极大危害。
3 整治方案
3.1方案比选
方案一：D5K355+580～D5K355+615段基底为较深的黏性土充填溶洞，仰拱底面之下最深约23m，采用微型桩进行加固整治，桩底嵌入基岩面下不小于2.0m，微型桩施作完成后，为提高隧底岩溶填充物的密实度，消除岩溶填充物流失的可能，采用φ42mm钢花管对桩间填充物注水泥浆挤密加固。本方案施工微型桩446根，挤密φ42mm钢花管105根。
方案二：D5K355+580～D5K355+615段基底采用桩基托梁进行加固整治，设置2×2m挖孔桩16根，横向托梁8根，纵向托梁2根。
通过综合考虑施工组织、施工风险、施工经验、设备类型、作业空间要求、难易程度、时间节点等因素，确定采用方案二组织实施。
3.2施工方案
此段采用桩基托梁对岩溶部位进行基底加固，设置2×2m挖孔桩16根，桩间纵向净距3.0m，横向桩间净距7.92m，桩深7.93m～22.61m不等；横向桩采用横梁连接，横梁截面为2.0×2.0m，长度13.92m，共设置8根；横梁施工完成后采用纵向托梁连接，纵梁截面为1.8×1.8m，长度39.0m，共设置2根；桩基、横梁、托梁及底板采用C35混凝土[5-6]，见图1、2所示。
3.2.1挖孔桩施工
场地整平→放线、定桩位→砌筑井圈→挖第一节桩孔土方→支模浇注第一节混凝土护壁→在护壁上二次投测标高及桩位十字轴线→安装活动井盖、提土设备、排水、通风、照明设施等→第二节桩身开挖→清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和桩孔尺寸→拆上节模板、支第二节模板，浇注第二节混凝土→重复第二节开挖，支模、浇注混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度→清理虚石土，排除积水，检查尺寸和持力层→绑扎钢筋就位（含声测管）→灌注桩身混凝土。
3.2.2横梁施工
（1）桩基混凝土强度达到要求后进行桩基完整性检测，合格后破除桩头。
（2）根据测量标高进行基底开挖横梁位置的土石方，并采取横梁间隔开挖进行。
（3）根据横梁的结构尺寸进行钢筋绑扎，纵向受力钢筋的接头采用焊接接头，在接头处的35d范围内，有接头的受力钢筋面积不得大于该截面钢筋面积的50%。
（4）安装混凝土施工模板，并进行隐蔽工程验收，合格后进行混凝土施工。
（5）横梁采用C35钢筋混凝土，配筋设置如3、4、5所示。
3.2.3纵梁施工
横梁施工完成后施工纵梁，纵梁长度39.0m，纵梁一次性浇筑完成，采用C35钢筋混凝土结构。在钢筋绑扎中应该预留出底板钢筋和衬砌钢筋的接茬钢筋，纵向受力钢筋的接头采用焊接接头，在接头处的35d范围内，有接头的受力钢筋面積不得大于该截面钢筋面积的50%，纵梁施工布置图6。
3.2.4底板施工
纵梁施工完成后清理杂物，绑扎底板钢筋进行浇筑混凝土。
3.3施工工艺流程
施工流程见图7所示。
4 结束语
西南地区地质构造复杂，岩溶较发育。铁路交通建设过程中，隐伏性岩溶探测显得尤为重要，发现岩溶问题及时处理，确保运营安全。小安隧道建设过程中，在D5K361+342～D5K361+385段同样发现隧道底部岩溶问题，也是采用上述处理施工方案进行加固处理。因此，桩基托梁在岩溶隧道基底加固得到了成功的应用，在今后建设过程中，希望能对类似的岩溶隧道基底加固处理有所帮助。
参考文献：
[1]于春.朔州隧道设计与施工中遇到的问题及对策[J].铁道建筑技术，2016（1）：35-40.
[2]李勇良.云桂客专营盘山隧道穿越巨型溶洞处治技术研究[J].铁道建筑技术，2016（2）：57-60.
[3]郭凤英.膨胀性围岩隧道仰拱桩板结构施工技术研究[J].铁道建筑技术，2016（6）：32-35.
[4]苏国举.齐岳山隧道岩溶涌水治理关键技术[J].铁道建筑技术，2016（8）：50-54.
[5]周大勇.齐岳山隧道溶洞预报与处治技术研究[J].铁道建筑技术，2016（8）：87-90.
[6]魏海河. 桩板结构在高天隧道基底溶洞施工中的应用[J].铁道建筑技术，2015（6）：48-52.
科研项目：
中铁十九局集团有限公司科研计划15-4A
作者简介：
徐立新（1976-），高级工程师，主要从事土木工程施工与管理。