随着我国经济的快速发展,高速铁路网不断向西南部山区扩张,我国西南部山区多为岩溶地质,环境条件极其复杂,长大隧道的修建不可避免会穿越各种规模的溶洞,建设难度大。黔张常铁路高山隧道巨型溶洞首次采用“加工洞砟回填+上部注浆”的处置方案,处置后洞内形成超厚回填体,沉降问题显著。本文基于此工程,对溶洞处置前的方案比选及处置后的超厚回填体沉降及其控制技术进行系统研究,该研究为今后类似地区和条件下的岩溶隧道工程提供可靠经验和科学指导,对于解决隧道穿越巨型溶洞的重大工程难题具有重要的技术价值和经济意义。研究内容如下:1.评估了高山隧道巨型溶洞风险,根据评估结果和溶洞特点提出了11种溶洞处置方案;采用层次分析法建立溶洞回填处置方案比选模型,综合考虑多种因素得出“加工洞砟回填+上部注浆加固”处置方案为最优方案;提出了方案实施过程中的安全防护措施及溶洞影响区隧道衬砌结构优化措施;2.通过分析沉降监测资料和数值计算结果得出:(1)超厚填筑体沉降发展规律受施工荷载影响较大,且与施工荷载位置存在较大相关度,施工期沉降量占总沉降量的90%以上;(2)填筑体沉降主要由未注浆洞砟层和浅部堆积体压缩变形产生,两者的压缩变形量约占总变形量的65%;(3)填筑体纵向差异沉降随着施工荷载的增大而变大,表现为线路中心范围沉降最大,线路两端沉降最小,且由于纵向截面上洞砟填筑厚度不一,小里程端沉降略大;(4)由于溶洞侧壁的约束作用,近溶洞侧壁填筑体沉降较大。3.基于实测数据,采用多种预测方法对填筑体沉降进行预测分析,得出指数曲线模型对沉降发展态势预测精度最高,预测工后剩余沉降满足规范要求。提出了一种考虑注浆加固作用的双指数沉降预测模型,可良好的预测注浆处理的回填体沉降发展规律。4.基于溶洞回填处置工程实践总结并提出多种沉降控制技术,施工期可采用分层压实、注浆加固和预压加固等技术控制填筑体沉降;工后可采用隧道预留净空、路基板底注浆或路基板结构调整等技术治理板底脱空、沉降超限或不均匀沉降问题。5.详细阐述上部洞砟回填体注浆加固设计和缺陷原因分析,发现周边止浆墙成型差是造成缺陷的最主要原因;提出了相应的处理措施使注浆效果达到设计要求;