巖溶發育區隧道溶洞施工技術研究

陳科新

（中鐵十九局集團第二工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

1 工程概況

某隧道工程全長約6641 m，部分隧道處于埋深狀態，最大埋深為801 m。該隧道結構為雙洞單線鐵路隧道，主要分為4段隧道，分別為三線車站隧道地段、雙線隧道地段、燕尾式隧道地段、單線隧道地段。該線路從進口到出口位置的切縱坡角度逐漸增加，在變坡位置需要設置半徑為15 000 m的豎曲線。在隧道進口位置需要設置長度約642 m的橫洞。

2 不良地質和特殊地質

所有隧道在施工的過程都會遇不良地質施工，該隧道在施工過程中會遇到暗河、巖堆、巖溶以及高地應力。分布種類最多、密度最大的為巖溶，另外巖溶水因為水壓較高，會產生較大的瞬間用水量[1]。在隧道正洞所發現的巖溶就有12處，巖溶相互處于連通狀態，熔巖狀態極為發育。

3 隧道巖溶溶洞處理施工技術

在施工過程中，如果遇到大規模的突泥、突水情況，不僅會影響隧道的施工進度，還會給隧道施工帶來安全隱患。另外，施工辦法不合理，也會使隧道完成建筑投入使用后地表環境容易惡化，給行車帶來極大的安全隱患。因此，在巖溶隧道施工過程中，最為科學也最為主要的隧道施工辦法就是通過合理地探測施工掌子面溶洞發育的性質及范圍，制定最為科學的施工辦法，旨在降低水風險，安全穿過溶腔區域。

3.1 溶洞具體施工原則

（1）以疏為主。在處理的過程中，不能改變熔巖水的徑流，為了保證施工安全，盡可能的確保地下水處于原始循環的狀態。做到堵排過程互相結合，也就是依據隧道內用水量考慮隧道施工環境，充分考慮堵水和排水過程，制定合理的施工方案。

（2）堵。為了進一步改善圍巖的力學指標，盡可能提高圍巖的抗滲能力，針對水量較小的溶洞應用帷幕注漿進行封堵，確保隧道安全施工。

（3）排。針對暗河或者高壓富水溶洞，應用爆破進行釋能降壓，降低因為水壓較高造成施工風險。為了避免隧道結構受到高壓水的皮懷，在進行平行隧道的舊件過程中，需要設置排水洞，不僅可以確保施工安全，還可以永久排水。

（4）依據實際情況，綜合治理。充分考慮施工地區的地址和水位條件，制定綜合的治理和管理辦法。淤超前預處理施工技術。首先對巖溶進行探測，然后對探測結果進行詳盡的分析，確定施工前方是否存在或接近溶腔溶洞。如果發現有溶腔溶洞不良地質條件，需要應用超前處理和具體施工相互結合的方法進行施工。于發現溶洞、溶腔后施工處理技術。施工風險隨著溶腔溶洞風險的降低而降低。為了保證巖溶隧道可以安全的進行施工，再應用注漿填充、樁基承臺，鋼管樁加固地基等處理辦法。盂隧道安全運營，隧道完成建筑后投入使用仍然需要安全儲備施工技術。如果隧道的施工環境為富水溶腔，那么在施工過程中必須加強襯砌，另外，為了保證隧道投入使用后的安全性，可以設置減壓排水措施。

3.2 溶洞、溶腔預處理施工技術

（1）管棚施工和帷幕注漿技術。如果遇到以下兩種情況，那么注漿方式可以應用超前帷幕注漿的方式。溶洞水壓相對較小；溶腔內有可注性填充物，為了提高坑道周邊巖石的穩定性，可以對溶洞和溶腔進行超前處理。如果溶腔內水量較大或者水流速較快，漿液很難在短時間進行固結，為了使空腔填滿，強度增強，可以先灌注適當水泥砂漿，降低孔隙率，提高溶腔空腔強度。

（2）采用爆破揭示溶腔的釋能降壓施工技術。該隧道為高壓、充填性溶洞群富集、富水隧道。在施工前，需要進行3個步驟：首先進行溶腔放水試驗和水文觀測，然后對地表水的不計量進行精準的計算，最后評估放水線路和放水沿線是否處于安全狀態。對隧道的探測數據進行分析后，發現需要釋放一定量的水壓，可以應用爆破的方法進行。在進行爆破的過程中，為了確保爆破可以順利安全地開展，必須合理設計溶洞群的爆破點。

（3）增設迂回導坑、迂回泄水，降低施工風險。為了降低反坡突水淹井的風險，隧道在施工過程中需要增加設置迂回導坑提前貫通工線，施工過程繞開溶洞群的過程也增加了工作面的數量。

3.3 溶洞溶腔揭示后的施工技術

（1）在隧道施工過程中，常見洞穴型溶洞和充填型熔巖洞穴，對洞穴型溶洞在處理過程遵循水泥砂漿回填的原則，如果基底較為發育，那么需要應用片石混凝土進行回填。對充填型巖溶洞穴進行處理的過程中，為了防止充填物滑塌，加強支護強度。完成隧道支護工作后，排查隱伏型巖溶，如有必要，必須進行回填。隧道基底溶腔的處理應該應用鋼管樁注漿加固以及M10漿砌片石回填的方式進行。

（2）如果遇到沒有填充物的槽型溶洞，憑借特定的設備完成開挖后，需要進行回填工作，回填的填充物為同級別混凝土；如果遇到有填充物存在操行溶洞，那么首先應該加強支護強度。

（3）管道型巖溶的施工也需要回填操作，在回填的過程中，需要充分考慮防護層、支護層的強度；在進行管道型巖溶管道在回填的過程中，需要充分考慮回填物質的特殊形態，為了保證加固強度，采用最科學的超前加固措施進行加固；這對充水型巖溶管道施工，在施工過程中，以維持原有排水系統為基礎，盡量遵循排水不堵水的施工原則，如果在反坡施工過程中，遇到富水管道施工，那么必須要設置泄水洞，降低施工高水壓環境[2]。該隧道某段為無充填過水型巖溶管道，應用適當的機械設備對水通道頂部的危石進行清理，避免在施工過程中出現坍塌。該隧道段應用鋼筋混凝土加強施工辦法，具體施工見圖1。

（4）對于類型較大的溶洞的基底，在處理過程中，需要綜合考慮溶腔大小、熔巖發育深度以及縱向跨度等參數，有針對性的應用板跨、樁基承臺等施工方案；如果遇到充填型溶洞，為了提高支護強度，需要應用大管棚或者超前帷幕注漿，避免大型坍方現象的發生；在處理暗河的過程中，應該應用泄水洞方案；如果在施工過程中出現規模較大的巖溶堆積體，不僅施工結構復雜，清方的工作量也較大，應該綜合考慮堆積體應用堵水或注漿固結施工辦法進行施工。

（5）在施工過程中，如果遇到充填物為泥沙（水）型巖溶管道的處理，收線加強測探工作強度，重點測探涌出物和涌水的數量，判斷巖溶管道主要是靜儲量還是動儲量，進而確定巖溶管道的危害程度，確定最佳的處理辦法。

（6）在施工過程中，經常會應用到超前預測，通過對該預測進行分析，一旦發現施工前方為充水型巖溶管道時，對巖溶管道進行適當的放水試驗，充分考慮用水量的特征變化以及用水量大小，結合具體情況，確定最佳的施工辦法。在進行充水型巖溶管道的處理過程中，為了防止水害的發生，以不改變原有排水系統為基礎，不能隨便進行堵塞操作[3]。

圖1 溶腔橫斷面

4 結束語

為了加強隧道施工安全，需要充分考慮溶腔特性，選擇最為合理的溶腔、溶洞施工辦法。隧道施工過程中，遇到大型充水溶洞時，采用溶腔降水的施工辦法，順利地釋能降壓，可確保隧道施工安全以及隧道運用后的隧道環境。