郭维君1 秦娟 2
1.重庆市智汇人才开发有限公司永川分公司 重庆市 40216
2.丰都县生态环境监测站 重庆市 408200
摘要：本文以天生桥二级水电站深埋隧道的喀斯特地貌为例，对其中的地质概况和其中存在的地质问题以及地基处理方法。
关键词：隧洞；岩溶；地基；处理
前言
发电站由低坝、长引水隧道和工厂建筑物组成。其中引水的隧道共有三条。圆形隧道长10公里，孔的直径为8.7~9.8 m米。将近一半多的引水隧道位于碳酸盐山区。施工后发现岩溶还在发育，且和溶洞一样受较多因素影响。溶洞跨度较大且成群分布，地下水活跃、岩体填充物较松软等许多山体结构给地基处理带来了极大的挑战，对施工进度和质量产生了严重的影响。以下是部分典型的岩溶地基的地质状况、存在的具体地质问题和地基处理措施。
一、大跨度充填过水型溶洞
这种溶洞充满碎石以及黏土并且地下水比较活跃，虽然跨度较大但周围岩体还比较完整。
1.1溶洞区间的地质概况
2+040 m溶洞隧道深600米以上。溶洞发育于T 2 jj红色紫色角砾岩的边缘，溶洞下游侧和底板围岩为T 2 jj与中三叠统青岩群( T 2 q 4 )之间的过渡岩。近溶洞边缘岩体腐蚀破坏。
溶洞段上下游各有两条条延伸不长的小断层，这些小断层影响着溶洞的发育。溶洞隧道的纵剖面为v型，深度六十米左右。下游呈虎嘴状，上游边界较陡，并且稍稍像下游倾斜。隧道下的溶洞填充较多的可塑性黄色黏土、碎石，深度段碎石较少、黏土含量增多。再下部为石块黏土层，且石块层中有架空现象，孤石含量约占三分之一，部分碎石能占到一般左右，且直径6米左右。溶洞中的碎石含量更高且分布较杂，可塑黏土还是对整个溶洞填充物工程性状的起主要作用的物质。
1.2基础工程的地质问题和处理方法
溶洞段的主要地质问题是地基的渗透不稳定性以及塌陷问题。在对当地具体情况考察之后，使用桩基和拱桥两种方法来对其进解决。由于溶洞填充物没有较强的承载能力，不能当做摩擦柱，而且溶洞内部环境复杂，无法考虑施工后的具体情况，不能保证施工质量，端承柱方法也无法采用。溶洞的上游岩体比较完整，下游呈虎嘴状，有较多的隐伏溶洞，且下游较完整的岩体厚度可达40米。岩体之间有轻微的腐蚀现象，但是承载力还是比较稳定。经过勘察之后，溶洞的填充物无法当做地基，最后利用了上下游质量比较好的岩体。按照拱桥法对岩体进行处理。根据上下游岩体的发育情况，上游拱桥的桥座应该避开为溶蚀的角砾岩，保证下游拱座能够选取合适的位置来满足拱桥的受力需要。设计的拱桥上部采用明管结构，限裂设计。后来考虑到拱桥岩体的承载能力以及预拱度计算困难等问题，上部明管采用钢管模式，对上下游的岩体进行基础高压固体浇灌，提高岩体的承载能力。
二、不均匀大跨度充填型溶洞
在这种溶洞之上，下游围岩及溶洞底板的岩性有所不同。岩体工程之间有着较大区别的特征。并且溶洞有较大的跨度，填充成分比较复杂。
2.1溶洞区间的地质概况
隧道中的溶洞跨度较大，下游已考察的隐伏溶洞跨度达到了七十米，并且由于溶洞的剖面成v型，最深的溶洞能够达到九十米附近，溶洞上游围岩为T2jj角砾岩,近溶洞附近的岩体被风化成土夹石状，边界不清。溶洞下游的岩体为比较厚重的白云岩，近溶洞边缘的岩体受到断层切割以及熔化的影响变得比较粉碎。下游溶洞边界成虎口状，内部还会发育成小型溶洞或者溶缝。溶洞地板岩石呈镜状分布，主要位于棕色严重风化的岩石中，最大抗压强度为1.65Mpa。
溶洞的填充物有着复杂的结构和组成，主要成分为孤石、碎石以及沙质黏土。
根据断面对填充物进行分类能够分为三层，第一层为可塑性黏土夹杂少量碎石层，第二层为可塑性黏土混合较大孤石，第三层为褐黄色黏土混合碎石层。第一层主要分布于600高程以上，细砂主要分布在溶洞下游以及虎嘴内的小型溶洞中。溶洞的填充物比较柔软，开挖时出现严重塌方现象。在经过该路段时使用导洞法进行挖掘，并立即用钢加固木背及拱顶支撑混凝土等进行保护。在后期施工过程中，发现下游溶洞成镜状分布以及有活跃的地下水，由此推测溶洞下端存在暗河。
2.2溶洞段主要工程地质问题及地基处理
溶洞中存在复杂多样的岩性，溶洞上下游各种岩石种类有较大的的特性差异，溶洞填充物比较松散，没有一个均一的结构，地基条件较差。溶洞存在的主要地质问题有，（1）溶洞的填充物没有一个较高的承载能力。（2）填充物内容松散，山岩有较大的压力。（3）溶洞附近岩性差异较大，无法使用统一方法进行处理，无法满足刚性处理的受力要求。根据开挖后的地质条件以及设计要求，对溶洞地段进行了三次勘察，以此确定基础参数。由于溶洞较深，且是由比较松散的风化泥岩组成，无法采用端承柱，溶洞的较大跨度给拱桥的质量也提出了比较苛刻的要求，上下游岩体的差异性还容易引起沉淀的不均匀性。
由于该溶洞的复杂地质条件，需要采用多样的施工方案进行处理。最后设计采用大口径人工挖孔桩及高压灌浆对基础进行处理，采用直径三米，长度最高为33米，最小为15米的基桩，将两排桩安装在上下游的基岩上作为端承柱，剩下的作为摩擦柱。浇灌孔的深度需要与溶洞的具体形状符合。为了分担山体的压力以及单一方向的承载力需要加强原一期支护结构，上部也需要采用一定的措施来适应相关地质结构，控制塌方和地基变形在一定合理范围内，并埋设相关仪器对该处的地质条件和结构变化进行监测。
三、不均匀充填型溶洞
这种溶洞没有很大的跨度，但是有着之前两种溶洞的缺点，溶洞填充物松散以及岩性有着较大工程差异。
3.1溶洞区间的地质概况
溶洞区间的隧道深度为600 m，隧道底板的高距离为612 m。溶洞的跨度为30 m，主要发育于隧道左侧，延伸至排水主孔。根据开孔表明，溶洞的深度为40米。
地层岩性对溶洞发育影响较明显。溶洞上游为白云岩，下游及底板围岩为棕色泥岩。位于近溶洞的岩体处于分解状态，分化层达到了10米，极为松散。此处地下水特别活跃，雨季时涌水量可达2m/s。溶洞的填充物都是可塑性黏土夹杂孤石。590m高程以下的为孤立石层，且占比较大。590m高程以下的位置为褐色可塑黏土和白云岩夹杂少量碎石。
3.2溶洞段工程地质问题及地基处理
溶洞段的主要工程地质问题是溶洞充填物渗透变形不稳定、溶洞充填物承载力低、地基不均匀沉淀问题。
溶洞地板因其泥岩较弱的承载力，无法布置能够进行大量承载的桩基。上、下游岩石承载特性差异较大，无法用统一的方法进行处理，不宜布置拱桥。比较可行的方法是在原有地基处理的基础上进行高压浇灌处理，阻断地下水对溶洞填充物的影响，将铁管桩严密设置溶洞填充物，提高物理力学性能，增加承载能力。与已施工的桩共同作用，进一步加强上部管梁传递的载荷。
四、结语
岩溶地基问题与地表地基相比，因其特殊的地质环境有着较大的特殊性，除了有地面沉陷以及不均匀沉降外，渗透失稳情况也比较严重。另外岩溶地基问题还有着难以预测性，对实地考察、设计处理增加了难度，严重影响了施工的工期和质量。如何针对各类岩溶地基的 种类进行具体处理对于勘测部门十分重要，对溶洞的地质特征和分析其中存在的各种问题也是需要考虑的一个重点，这个方面对我国地质勘测方面有着比较重要的实际意义。
参考文献
[1]邹成杰.南盘江天生桥水电站区域岩溶地貌的研究及其工程地质意义[J].贵州勘察设计, 1998, (4): 26～ 30
[2]邹成杰.水利水电岩溶工程地质[ M].北京:水利水电出版社,1994
[3]刘武权.岩溶地区工程地质勘察手段及应用分析[J].工程技术研究,2019,4(15):75-76.
[4]欧国华.岩溶地基岩土工程勘察及地基处理分析探讨[J].资源信息与工程,2017,32(02):90-91.