某运营高铁隧道上部大型溶洞演化致灾与处置方案研究

针对某运营高铁隧道2019年6月因强降雨后在施工期揭示上部有大型溶洞的段落发生灾害的工程实际,介绍施工期揭示溶洞及变更对策、运营期灾害及应急措施的主要情况,通过对勘察、设计和施工各阶段的检视,分析溶洞演化致灾的机制,并在指出两次泄水洞整治方案存在不足的基础上提出"护拱+强堵+预留疏排+固结和轻质密实回填"相结合的咨询方案,再与泄水洞方案在可行性、工作条件、工期、投资、风险、环境影响及效果预测等方面进行比对,并采用FLAC3D建立三维模型对其安全性进行检算。研究成果表明:在季节性强降雨时,雨水经地表与溶洞间的溶隙、溶槽、管道形成径流,流入因修建隧道使充填型转型为充水和过水型的溶洞,溶洞与隧道间介质在季节性溶洞充水和过水甚至短期承压的作用下形成径流场水力通道,携带泥沙的溶洞充水和过水进入隧道内形成灾害;以"护拱+强堵+预留疏排+固结和轻质密实回填"为主的咨询方案在环境保护、投资控制、工期、施工风险等方面比泄水洞方案具有显著优势;以施工期地下水观测及其水量估算作为处置大型溶洞的依据,忽视工程活动对地下水力场的诱导性演化预判,必将导致在隧道建成后一定的时段内演化致灾,工程中未维持和(或)构建具有维护功能的地下水人工排泄通道,使灾害仅运营一年半就出现;并建议新建隧道时对富水段或潜在富水段实施单元区隔防排水的特殊措施。