隧道溶洞處理技術與實施要點解析

周柳延

摘要：溶洞等復雜巖溶地質形態給鐵路隧道工程的施工建設帶來了較大的難度，一旦處理不當極易發生突泥突水等嚴重的安全事故。因此，在溶洞發育地區開展隧道工程的施工前，施工單位應積極采用先進的預報探測技術，準確了解溶洞的實際大小、邊界范圍、地下水水位以及充填物狀態等信息，這樣才能根據溶洞的結構特點來采取針對性的處理技術，對溶洞進行充填加固等處理。同時，在處理施工過程中，施工單位還要嚴格控制各工序環節的技術要點，以保證隧道施工的安全，為鐵路工程順利實施奠定良好的基礎，從而實現促進鐵路工程沿線地區經濟發展的目的。

關鍵詞：隧道溶洞;處理技術;實施要點

1巖溶治理原則

如果溶洞較深或較大，實際處理中不能直接采用封堵法。如果填土地基承載力相對較低，很難在隧道結構的承載力中發揮相應的作用。在巖溶治理中，可采用橋梁結構和拱結構進行跨度設計，在保證巖層穩定的基礎上設置拱座和梁端。如有可能，也可設置澆注混凝土基礎，完成后可進行相應的加固處理。當公路隧道線路需要穿越一些大型溶洞時，可采用開放式隧道結構進行實際處理。錨索結構也可用于隧道結構與溶洞內壁的合理連接。

干片石、漿砌片石和混凝土可用于堵塞和填充一些已停止發育或規模較小的溶洞。公路隧道填方地段如需穿越，應結合實際地質條件，做好勘察及相關設計方案。如果隧道結構底部的填充地基與實際承載需求不符，可進行塊石和混凝土的更換，有效地提高隧道結構的整體承載能力。

2隧道溶洞處理技術分析

2.1富水溶洞的處理技術要點

2.1.1溶洞排水鉆孔要點

富水溶洞治理過程中，若充填物中粘土含量少，且主要水源為地表滲透雨水，蓄水量低，則采用地表排水、截水技術，并結合洞內鉆孔技術。施工時，溶洞與開挖面距離控制在5m以上，結合積水量、排水孔水壓等因素確定開挖技術方案。如果采用反坡開挖技術進行處理，應根據水量和排水孔容量選擇泵的型號、功率和數量，并設置集水坑。

2.1.2洞室降壓和能量釋放要點

當富水溶洞充填體壓力較高時，應選擇準確的爆破技術，釋放能量，降低壓力。當隧道為單線隧道時，由于溶洞水將從開挖的隧道中流出，該處理技術只能在斜坡隧道中使用。隧道工程中如有平導洞或雙線隧道，可將平導洞及隧道一側作為排水通道，并封閉隧道隔離。爆破施工時，首先對溶洞進行清理，疏散施工人員及相關設備、材料，防止施工用水、用電線路受填料涌出的影響。爆破時應準確控制裝藥量，確保爆破一次成功。

2.1.3溶洞減壓引水要點

如果富水溶洞充水量大，受客觀條件限制不能采用爆破能量釋放技術，也可通過開挖排水洞采用溶洞排水技術。泄洪洞設置在隧道工程外，并設置排水設施，保證排水暢通，減少對周圍建筑物和環境的影響。由于需要開挖專門的排水渠道，該處理技術需要較長的施工周期，增加了施工成本。因此，應根據項目投資和工期要求進行技術選擇和應用。

2.1.4溶洞堵水灌漿要點

如果富水溶洞的充填材料主要為軟塑和流塑材料，施工單位可采用水泥砂漿進行注漿堵水處理。采用全斷面帷幕灌漿技術施工時，施工單位應從四周向中間逐步進行灌漿施工。在施工實踐中，施工單位也可結合溶洞實際長度采用分段灌漿等施工方法。分段長度控制在10m以上，搭接長度大于5m。同時，施工單位還應在灌漿處理后，通過現場試驗檢測出水量等指標參數。一般情況下，灌漿完成后，檢查孔的出水量應控制在2L/m左右。同時采用孔內成像等技術檢查孔的穩定性，結合灌漿量和取心分析結果綜合判斷灌漿效果，確定灌漿效果是否滿足設計要求。

2.1.5溶洞結構加固要點

隧道富水溶洞處理時，在溶洞內還應設置縱向和環形排水管，以保證洞內積水的順利排出。同時，施工單位應根據施工要求增加二次襯砌厚度，加密二次襯砌鋼筋，以提高隧道襯砌結構的承載性能，確保施工安全。

2.2拱部溶洞的處理技術要點

2.2.1小型拱部溶洞的處理技術要點

在處理隧道拱部小溶洞時，施工單位應采用先進的支護技術，提高支護結構的穩定性。當拱形溶洞較小且僅存在少量充填物時，施工單位應首先探測溶洞圍巖的結構特征、邊界和充填物含量，然后直接揭示促進充填物釋放的途徑，從而降低施工成本，提高施工效率。施工單位揭露溶洞時，嚴禁一次揭露所有開挖面，防止填料涌出，威脅施工安全。同時，在揭示施工前，應在仰拱前方設置儲漿罐，為填料的流出和儲存提供空間，然后使用罐車和自卸汽車運輸至洞外。釋放填料后，應及時進行初始支護作業。施工過程中，施工單位可根據溶洞圍巖結構的穩定性確定施工方式，并可采用超前小導管、錨桿、鋼架進行混凝土噴射施工，盡快形成閉環支護結構。

2.2.2大拱形溶洞治理技術要點

在處理隧道拱頂大型溶洞時，施工單位一般應采用小導管與溫室管相結合的超前支護技術。溫室超前管設置時，若采用分段設置方法，分段長度應控制在20m～30m之間，搭接長度應控制在5m以內。溫室管道的規格應根據溶洞中填料的實際穩定性選擇。同時，施工單位也可在相鄰兩溫室管道之間設置一根4.5m長的大外角小管，形成雙層超前支護結構。灌漿加固施工時，應先澆筑純水泥漿，通過控制灌漿壓力使水泥漿大范圍擴散。然后，當灌漿壓力升至0.8MPa時，施工單位將加入適量的水玻璃形成雙漿，以提高漿液的凝結速度，實現溶洞充填體的固結處理。采用帷幕灌漿技術施工時，施工單位應將灌漿管的截面長度控制在10m以上，灌漿管之間的水平和垂直間距應保持在1m。

2.3充填式邊墻溶洞處理技術要點

施工單位在處理隧道邊墻溶洞時，可根據填筑的實際情況，采用設置超前小導管結合注漿加固的技術方法。開挖前，施工單位應在相鄰鋼架之間設置超前小導管，角度控制在45°以內。小導管在隧道軸線方向的投影長度應控制在2個鋼架長度以上。根據溶洞充填穩定性的不同，小導管間距控制在10cm～40cm之間。灌漿施工時，各施工單位可在水泥漿中加入適量的水玻璃，以提高加固效果。若初期支護拱腳處有溶洞邊界，應選擇較硬巖層設置鋼架拱腳，并調整臺階高度，以保證初期支護結構的穩定性。

2.4底部溶洞治理技術要點

在處理隧道底部溶洞時，施工單位可采用置換回填的方法。喀斯特洞深、難有效填筑時，應采取設置樁基礎和梁板穿越等技術措施，保證隧道施工順利進行。

2.5輔助坑道

輔助隧道在隧道安全和溶洞治理中起著非常重要的作用。在公路隧道施工中，必須合理設計輔助隧道，以充分體現輔助隧道的功能。輔助隧道不僅可以提高隧道施工進度，而且對后期隧道巖溶排水起到良好的作用，具有重要的地質防治意義。與隧道工作面的實際工況和通風問題相比，輔助隧道可以起到通風的作用。如果隧道施工中出現相應的安全事故，輔助隧道還可以起到人員救援和人員逃生的作用。在設計輔助隧道時，需要注意安全問題，提高公路隧道施工的安全性。

結論

由于隧道巖溶本身具有不規則性和隨機性，在巖溶區穿越難度大、費用高，在隧道選址時應盡量避免。對于可能存在溶洞的區域，應采取相應措施進行合理勘探。對于施工過程中出現的一些不規則大型溶洞，需要結合具體問題，采取科學合理的對策進行分析，以確保措施的安全性、經濟性和有效性。

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