摘 要 真武山隧道系重庆至湛江高速公路上的长大隧道，位于重庆南岸区境内横穿真武山槽谷岩溶地带，遇滑坡、溶洞、断层、煤层、涌水、采空区等不良地质。隧道自1998年开工建设，于2001年12月31日建成通车，隧道轴线间距40.25m，纵坡为人字坡，重庆端为2.9%上坡，湛江端为2.5%下坡，以人字坡上跨地下暗河通道，跨暗河处开天窗以路堑通过，保护该暗河溶河的地下水环境不被破坏，保护溶洞景观。天窗将隧道分为两段，即真武山1、2号隧道。真武山一号隧道左线长903m，右线长918.3m，真武山二号隧道左线长2040m，右线长1996.7mm，中间天窗段长5m。隧道建筑限界宽13.5m，高5m，双洞六车道。
该隧道不良地质处理是建设成功与否的关键，对不良地质条件进行多方案比选，确定方案。真武山1号隧道重庆端洞口滑坡、偏压，采用反压回填，超前大管棚通过；对天窗段揭露的地下暗河以桥上跨通过；大型溶洞回填，采空区回填，以整体衬砌跨过；溶洞大粘土充填开挖塌方冒顶，从坡前钢轨支护通过。
隧道不良地质路段经过精心设计，精心施工，保证隧道顺利建成通车
关键词 隧道不良地质处治
1. 概况
真武山隧道是国道主干线重庆—湛江公路重庆童家院子至界石段高速公路的一个控制性工程，该路建成后对改善重庆市路网整体功能，改善重庆市交通运输条件，促进重庆市及周边省市的经济发展有极其重要的意义。真武山隧道距重庆市南坪中心地带).,，横穿西峡一岩溶槽谷，沿线有南山风景区，老龙洞岩溶风景区，穿过岩溶槽谷段、部队训练场、鱼塘、采石场、小厂矿、煤矿及居民区等。地震烈度VI，不考虑地震影响。
隧道为双洞六车道，单向三车道，左洞长3050m，右洞长3048.5m，建筑限界宽13.5m，高5.0m，设计行车速度80km/h，设计交通量2010年前57149辆（小汽车）/日，2020年为95473辆（小汽车）/日，隧道按新奥法进行设计施工，内轮廓为曲墙五心圆拱，经过2D-σ进行分析计算，结构受力合理，断面利用率高，净空面积较小，结构形式为喷锚复合式衬砌，二次衬砌为C25混凝土或C25钢筋混凝土，II、III类围岩段二次衬砌设仰拱（图1），IV、V类围岩不设仰拱，全线设中心排水沟排除地下水，为上跨地下暗河通道，隧道纵坡为2.9%和2.5%人字坡，在岩溶槽谷暗河隧道路面标高最高，埋深浅，属浅埋段，为解决通风，将穿槽谷段地面标高最低段改为长110m天窗路堑，天窗将隧道分为1号隧道和2号隧道，1号隧道左线长950m，右线长930m，纵坡2.9%，2号隧道左线长1960m，右线长1+20m，纵坡-2.5%。
隧道采用全射流风机纵向式通风，风机直径1250mm，功率30kW，照明采用高压钠灯，双侧布设。
图1 III类围岩隧道衬砌断面图
2. 不良地质条件
2.1 地下暗河、岩溶槽谷
真武山为两峰夹一槽谷地形，隧道横穿岩溶槽谷，槽谷走向与背斜构造一致，北高南低，倾斜于长江支流南泉龙溪河。槽谷底部岩溶作用强烈，落水洞、漏斗、溶洞、暗河等岩溶现象十分发育。K15+200~+400槽谷段有三条暗河，洞底高程384m左右，溶洞上口标高397m，上口宽2.6m，长8.3m，半月形，洞深13m，暗河与隧道轴线夹角75º，洞顶与隧道路面相平。
槽谷由于落水洞发育，地表迳流断缺，地下水仅在局部地段经地下暗河出口出露于地表，很快又进入地下形成暗河，地下暗河在老龙洞口出露地面，老龙洞洪季水流量109441m3/d，平季流量12732m3/d，枯季1040m3/d，各季相差达10倍，隧道穿槽谷最低处地表为渔塘及排污明沟，隧道顶距地表15m，该处灰岩受构造作用，岩石节理、裂隙发育，围岩呈块状镶嵌结构，自稳能力差。
2.2 采空区
隧道右洞YK16+830~YK16+850，左洞ZK16+910~ZK16+940段长约20~30m位于百步梯煤矿采空区，采空区与隧道夹角70º~80º，煤洞2m，洞宽4~5m，为不规则毛洞。由于煤层采空，煤层上部失去支撑，可导致塌落，同时伴有瓦斯，深度最大1%，一般为0.3%~0.6%。
2.3 号隧道进口滑坡偏压
1号隧道进口位于两侧冲沟夹一山嘴的冲沟交汇段，坡面上冲沟两侧砂岩基岩露头，完整性好，初勘时洞口为石英砂岩块状镶嵌结构，上覆岩体处于强风化带，自然边坡稳定，后隧道开挖仰坡后发现勘测有误，洞口段为第四系全新统崩坡积层，由砂岩块石与中/ 细料砂土组成碎石土，局部含少量粉质粘土，最薄3.5m，最厚16m，碎石土为基岩风化和风化崩积物构成，与基岩相似，实际已脱离原岩，造成右洞严重偏压。开挖洞口仰坡中经常发生小坍塌，1998年4月右线洞滑坡，洞口段初期支护及作业台车压坏，洞口淹埋，施工严重受阻。
3. 跨地下暗河段路线方案比选
路线跨岩溶槽谷，隧道线位进行多方案比选，共有6种平面线位走向（表1），推荐线位有两种纵坡方案，推荐方案以1000m半径左线纵坡2.1%、右线2.0%从立石老爷两冲沟间的山嘴进洞，上跨穿过槽谷地下暗河通道后再以2.95%下坡从柏杨沟出洞，接百步梯水库大桥，地下暗河处路面设计标高在溶洞暗河水平流动带以上，以桥上跨暗河，避开了打漏地下水通道的问题，涌水也不会淹没隧道，同时防止老龙洞及南泉风景区水景破坏。施工中抽干隧道顶上方地表鱼塘，防止渔塘水流失造成隧道涌水，缺点是设竖井吹吸式通风，土建与营运费用高。
推荐线比较方案以-0.6%纵坡下穿岩溶槽谷下暗河，隧道顶距岩溶通道底最小净距12m，施工中将会打漏地下暗河造成隧道涌水淹没隧道，给隧道施工带来极大困难，另一方面老龙洞、南温泉将断流，严重破坏两处景区的旅游资源和饮用水资源，对风景区经济造成很大损害，破坏两风景区生态环境和地下水环境。该方案优点是单向通风，可采用全射流纵向式通风，营运费用省，通风效果好。
隧道各线位技术经济比较表 表1
E比较方案是三个线位方案综合后比选出来的。以400m平曲线半径从立石沟进洞，以1.4%上坡进洞，从巴县长生桥区天文乡出洞，再以700m半径平曲线绕过百步梯水库，与唐家湾附近正线相接，隧道长3100m。该方案与四公里边接线平顺，符合技术标准，且符合重庆市规划要求，过暗河段将横穿暗河溶洞上部，与溶洞平交，以桥上跨溶洞暗河，压缩暗河过水断面，对过水能力有一定影响，通风方式采用全射流纵向式通风，营运费用比推荐线比较方案多，优于推荐方案。
B、D比较方案以两个隧道穿过南山风景区，与规划四公里接线较远，影响风景区地下水循环，对风景区环境有不利影响。在槽谷上游南山穿过，避开槽谷暗河，减少了对老龙洞和南温泉的影响。
经多方案比选，初设评审建议采用推荐方案，施工图设计时对人字坡方案进行进一步细化调查研究，对开天窗取消竖井和不设天窗设竖井进行了综合分析，开天窗可节省费用约4000万元，采用在槽谷段开设长110m路堑天窗，将隧道分成两个隧道：真武山1号隧道，左线ZK14+327~ZK15+230，长903m，右线YK14+360~YK15+273.3，长913.7。真武山1号隧道左线ZK15+437~ ZK17+380，长1943m，右线YK14+360~YK15+273.3，长1996.7m。
开天窗征用天窗段水库，将水库抽干，洞口上方原排洪沟改道，避免了该处暗挖隧道将打漏鱼塘的风险，同地切断了暴雨时槽谷地面泾流通道，特大暴雨时槽谷积水深0.5m~0.8m，需另建排洪沟。沿1号隧道洞口顶仰坡仰口线外改建一排洪渠，泄洪能力按/# 年一遇设计，过水面积20m2，设计流量250万m3/d。
4. 通过岩溶暗河的技术措施
天窗段施工至真武山2号隧道进口，揭露出地下两条走向一致的暗河及大小不一溶洞，天窗与两暗河大致成75º角，暗河通过路基交叉段长度110m，内有长流水存在，由北向南径流，实测暗河水旱季流量13.2L/s，下游延伸与仙女洞、老龙洞相连，溶洞上窄下宽呈倒楔形，宽1.5-9.7m，深13m，洞内钟乳石非常美观。溶洞洞底于路面设计标高7.58m，采用钢筋混凝土盖板跨越，清除溶洞内施工中掉下的弃渣，保持洞内水流畅通，暴雨时顺利排除地下水，同地将路基边沟水引排到暗河内。
2号隧道右洞处暗河溶洞交于隧道边墙外，主溶洞未横穿路面，该处隧道衬砌作到溶洞边上，隧道衬砌上留设观测门，可进到溶洞内进行观测，保持溶洞原有断面排泄地下水。
对于单个溶洞，在拱部时衬砌外作5号浆砌片石护拱厚120m，边墙范围内在衬砌外作1.80m厚5号浆砌片石护拱，底部仰拱开挖线外下2m范围内空洞直接用5号浆砌片石回填，大于2m深空洞除采用5号浆砌片石回填外下设钢筋混凝土板式回填土石，仰拱加厚到100cm。
5. 大型溶洞处塌方冒顶处理
左线ZK15+835~ZK35+850段和右线YK15+880~YK15+910段遇大型溶洞，溶洞内充填粘土，施工中出现塌方冒顶，地面塌陷长30m，宽30m，深10m以上，前后段溶洞灰岩自稳能力好，为IV类围岩。针对具体情况，在隧道初期支护外拱部纵向打24kg/m双层轻钢轨，支承到灰岩基岩上，初期支护采用20b工字钢强支护，钢轨篷通过横向上扇形支承钢轨，支承在20b钢拱上，在预支护措施保护下，短进尺、快支护、早封闭下顺利通过该段，该段二次衬砌采用钢筋混凝土结构。
地面塌坑采用土石回填压实高出原地面1m，顶面1m范围内采用粘土回填压实，防止雨水下渗入塌坑内，塌坑四周作排水沟，防止雨水沿塌坑壁渗入坑内。
6. 煤矿采空区处治设计
隧道在右洞YK16+830~YK16+850，左洞ZK16+910~ZK16+940约20~30m长位于百步梯煤矿采空区，该煤层走向NE10º，与隧道交角约70~80º，煤洞高2m，洞宽4~5m，为不规则毛洞，由于煤层采空，煤层上部层失去支撑，可导致塌落、塌陷，同时还伴有瓦斯，深度最大1%，一般0.3~0.6%。在煤层采空区前后5m范围内初期支护中格栅钢拱间距0.5m，拱部空洞区作1.2m厚5号浆砌片石护拱，边墙范围内空洞作1.8m厚5号浆砌片石护拱，底部仰拱开挖线以上2m范围内空洞直接用5号浆砌片石回填，大于2m深空洞，除采用5号浆砌片石回填外，下设钢筋混凝土板或回填土石，仰拱厚度加厚为1.0m，通过采区地带设沉降缝，沉降缝内设E型橡胶止水带，采空区结构为环形封闭结构，防止建成后瓦斯渗入隧道内。施工中加强通风，加强初期支护，加强照明，顺利通过该采空区。
7. 隧道进口滑坡及偏压处理
真武山1号隧道进口位于立石沟旁山坡、洞口两侧均为冲沟，原设计采用抗滑锚索支护、开挖仰坡，在长管栅预支护下进洞，施工时未作抗锚索，仰坡只作了喷锚防护，开挖边坡高20m以上，坡度1:0.3，管棚支护下强行进洞，左线洞口施工开挖过程中出现数次塌方，1998年4月, 日右洞进口上方又出现大面积滑塌，洞内支护破坏，严重影响施工进度，对该段重新进行补充勘查。查明进口路段出露第四系全新统崩坡积层，由砂岩块石和中-细粒砂土组成，为碎石土，局部含少量粉质粘土，最薄3.5m，最厚16m。该碎石土为基岩风化和风化崩积物堆积而成，与基岩相似，实际已脱离田岩。碎石土透水性好，排泄条件小含水量少。施工开挖极易产生滑塌。经多方研究，开挖仰坡采用预应力锚索支护，锚索长20~30m间距4m×4m，洞口拱部采用Φ108壁厚5m的双层无缝钢管，长30m管棚预支护，环向间距50m，管棚进口处设横向厚65cm、纵向宽80cm套拱，初期支护设钢筋格栅拱，纵向间距1.0m，管栅支护在基岩上，一端支承在导拱上，导拱内设两根20b工字钢支承管栅，管栅外层设Φ16环向钢筋固定管篷。
隧道右侧冲沟形成偏压，反压回填隧道右侧冲沟至隧道拱顶上3m，减小隧道偏压：隧道二次衬砌采用钢筋混凝土结构。施工中顺利通过滑坡塌方段，建成通车，经过特大暴雨后，该段结构仍为安全的，隧道不漏水，说明处理是成功的。
8. 经验与教训
真武山隧道采用人字坡方案上跨槽谷岩溶通道是成功的，对地下水环境影响减小到最低程度，在槽谷浅埋段开天窗解决通风问题，取消了竖井通风。开天窗切断了原槽谷地表水流向，以及减少地表水和地下水的联系，新建排洪沟排除暴雨地面径流，经过2002年大暴风雨考验，洪水未从坡面排入隧道，进入天窗段排洪沟排出。
隧道路线选线时应多方案比选，找到较优方案，在技术上可行，经济上较优，洞口位置应精心选择，尽量避开不良地质条件，加强前期勘测工作，提供准确的地质勘测资料供设计使用，才能作出较好设计，隧道设计按新奥法设计是动态设计，在施工中设计与施工作到紧密配合，根据地质条件变化及施工变化，及时调整设计，正确指导施工。
参考文献
1. 交通部重庆公路勘察设计所. 国道主干线重庆, 湛江公路重庆童家院子~雷神店段
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3. 交通部重庆公路勘察设计所. 国道主干线重庆, 湛江公路重庆童家院子~雷神店段高
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5. 交通部重庆公路勘察设计所. 国道主干线重庆, 湛江公路重庆童家院子~雷神店段高速公路真武山隧道变更设计等
(罗昭辉 程崇国)
