1.　工程概况
　　试刀山隧道是合芜高速公路上最长的双管四车道隧道，左线隧道长1101m，右线隧道长1130m。该隧道地质条件十分复杂，有岩溶和断层等地质病害，隧道穿越地层主要为泥质砂岩、粉砂质泥岩、石英砂岩、石灰岩、泥灰岩、页岩等。特别是隧道中部的石灰岩与粉砂质泥岩、页岩夹石英砂岩接触带的溶洞堆积体，给隧道施工增加了很大的难度性。

　　2.　溶洞堆积体的规模
　　溶洞堆积体位于隧道中部，石灰岩与粉砂质泥岩、页岩夹石英砂岩接触带，右隧44K+949 ~970和左隧3K+348~386段与隧道成正交，贯穿左右隧道，长约100m，上大下小，沿石灰岩与粉砂质泥岩、页岩夹石英砂岩的接触带延伸，并与地表漏斗相通，下至隧道基底以下至少20m。
　　溶洞堆积体为浑圆状灰岩块石夹淤泥，块石表面溶蚀，最大块径达4m，一般在0.5~2m之间，块石含量约80%。

　　3. 溶洞堆积体的形成原因
根据试刀山隧道工程地质、水文地质和施工中导坑探测情况，溶洞堆积体形成原因主要有以下两方面：
　　(1)可溶岩与非可溶岩的接触带是岩溶水动力现象最活跃的场所，岩溶作用强烈，特别是陡倾或近直立产状的岩层尤为显剧。该溶洞堆积体位于石炭系石灰岩与泥盆系粉砂质泥岩、页岩夹石英砂岩的接触带，两种岩层相间排列，倾角-$1 + %$1，且石灰岩层透水性较强，粉砂质泥岩、页岩夹石英砂为不透水或弱透水层。地表顺此接触带串珠状漏斗分布充分说明了这一点，见图1。　

图1　　溶洞堆积体成因示意图

　　（2）断层破碎带是形成溶洞堆积体的又一重要原因。石灰岩与粉砂质泥岩、页岩夹石英砂岩接触带处有F5断层和F6断层，见图1。F5断层为扭性断裂，F6为张性断裂，受两种断裂带构造的影响，造成断裂面陡倾或近直立，表面粗糙不平，断层角砾岩的角砾棱角尖锐、大小混杂，结构疏松，裂隙率高，为岩溶水提供了有利通道，进而加剧了接触带岩溶的发育和溶蚀，加速了溶洞堆积体的形成。

　　4.　溶洞堆积体中隧道修建方案拟定
　　溶洞堆积体位于隧道中部，贯穿左右隧道，改线显然不现实，只能强行通过。溶洞堆积体为溶洞坍塌物和底部的溶蚀残余物，由块石夹淤泥组成，结构松散，承载力较低，无自稳能力，开挖易坍塌，强行通过方案必须慎重考虑，以安全可靠为原则。经多方案比较分析，决定采用注浆加固和管道梁跨越溶洞堆积体。 5.　溶洞堆积体中隧道修建方案实施
　　5.1　溶洞堆积体注浆加固
　　根据溶洞堆积体中淤泥与块石无胶结力、空隙较大的特点，采用拱部超前小导管注浆和洞内周边小导管径向注浆相结合，对溶洞堆积体进行改良，在隧道周边3~4m范围内形成一个加固圈，一是提高溶洞堆积体的自承载力和稳定性，保证隧道施工安全；二是缓冲隧道拱顶上溶洞堆积体坍塌时的冲击力；三是改善隧道周围受力环境，提高基底承载力。注浆材料为水泥浆或水泥水玻璃双液浆，水泥浆的水灰比为1：1；水泥水玻璃双液浆，水灰比1：1，水泥与水玻璃体积比1：0.6，水玻璃浓度35B'e，模数2.4，适量掺入膨胀剂。注浆压力0.5~1.2Mpa。施工后通过地质雷达探测和钻孔验证，基本上达到设计要求。
　　5.2 溶洞堆积体中隧道结构
　　溶洞堆积体结构松散，承载力极低，隧道结构既要考虑承受全部松散荷载作用，同时要考虑基础不均匀沉降的影响。
　　为确保结构安全，防止结构下沉，溶洞堆积体中隧道结构采用复合式衬砌，初期支护为网喷钢架结构，二次衬砌为封闭式钢筋混凝土整体衬砌，隧道结构均按管道梁设计，管道梁两端置于稳定的基岩上，在管道梁两端设变形缝，以防不均匀沉降造成局部应力集中，引起结构开裂，影响隧道使用，见图2。

图2　　溶洞堆积体与管道梁结构关系示意图

　　5.3 溶洞堆积体中隧道施工
　　1）溶洞堆积体中施工方案
　　溶洞堆积体主要为块石杂乱堆积，空隙较大，淤泥与块石无胶结力，开挖时块石因自重而坍落，施工危险性大，施工的关键是防坍。根据以往的经验，结合施工单位实际情况，选择安全可靠，防坍效果好的双侧壁导坑法，并针对该工程的实际情况对双侧壁导坑法进行了改进，通过增加临时支护，将开挖断面化大为小，步步封闭成环，以控制围岩变形，达到防坍的目的，见图3。　

　　2）溶洞堆积体施工关键技术措施
　　（1）施工前对溶洞堆积体两端各15m范围内的已施工初期支护段进行注浆加固，并进行二次衬砌，以稳固后方。
　　（2）开挖前先对溶洞堆积体掌子面进行压浆固结，以增加掌子面的稳定性。压浆宜采用低压反复注浆，浆液为水泥砂浆，适量掺入膨胀剂，以控制压浆范围。
　　（3）施工中采用人工开挖，对于大孤石应进行局部控制爆破，尽量减少对溶洞堆积体的震动。
　　（4）隧道拱部开挖必须在超前小导管注浆加固拱圈的保护下进行，且每步开挖进尺必须控制0.8m范围内，并及时架设钢架和网喷混凝土，封闭成环。
　　（5）每步初期支护形成封闭环后，即开始对隧道周边进行径向注浆加固，以固结隧道结构外的溶洞堆积体，提高溶洞堆积体的自承载能力，填充初期支护与岩溶堆积体间空隙，增加初期支护与溶洞堆积体的密贴性，改善支护结构的受力环境，控制围岩变形。
　　（6）增加量测频率，根据量测结果的分析和处理，及时反馈信息，调整施工工序。

　　6. 结语
　　（1）试刀山隧道溶洞堆积体规模较大，国内实属罕见，其影响范围宽约40m，长约100m，贯穿左右隧道。采用注浆加固和管道梁跨越方案，经过六年多运营实践，隧道结构未发现开裂、变形和渗漏水现象，说明该方案是成功的。
　　（2）在溶洞堆积体中施工，关键是防坍。通过对隧道周边溶洞堆积体注浆加固，使之成为具有一定承载力的加固圈，在加固圈的保护下，采用双侧壁导坑法，将断面化大为小，步步封闭成环，有效地控制了围岩变形，对防坍起到了良好的效果。
　　（3）现场监控量测对软弱松散地层施工显得格外重要。通过现场监控量测，可随时了解隧道施工过程中围岩和支护动态，使施工始终处于可控状态，保证施工安全。

参考文献

1. 丁恒. 高速公路试刀山隧道设计与施工. 中国土木工程学会隧道及地下工程分会第十一届年会论文集，2000
2. 铁道部第二勘测设计院. 岩溶工程地质. 北京：中国铁道出版社