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(tài)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(fā)生突泥突水等嚴重的安全事故。因此，在溶洞發(fā)育地區(qū)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(tài)等信息，這樣才能根據(jù)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(huán)節(jié)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(xiàn)促進鐵路工程沿線地區(qū)經(jīng)濟發(fā)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(fā)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(wěn)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(nèi)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(fā)育或規(guī)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(nèi)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(jù)水量和排水孔容量選擇泵的型號、功率和數(shù)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(huán)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(jù)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(xiàn)場試驗檢測出水量等指標參數(shù)。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(nèi)成像等技術檢查孔的穩(wěn)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(nèi)還應設置縱向和環(huán)形排水管，以保證洞內(nèi)積水的順利排出。同時，施工單位應根據(jù)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(wěn)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(yè)。施工過程中，施工單位可根據(jù)溶洞圍巖結構的穩(wěn)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(huán)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(nèi)。溫室管道的規(guī)格應根據(jù)溶洞中填料的實際穩(wěn)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(xiàn)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(jù)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(nèi)。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(jù)溶洞充填穩(wěn)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(diào)整臺階高度，以保證初期支護結構的穩(wěn)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(xiàn)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(xiàn)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(guī)則性和隨機性，在巖溶區(qū)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(qū)域，應采取相應措施進行合理勘探。對于施工過程中出現(xiàn)的一些不規(guī)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(jīng)濟性和有效性。

參考文獻：

[1]曠光洪，陳羽.巖溶地區(qū)高速公路隧道溶洞處治方法研究[J].黑龍江交通科技，2019，37（9）：144.

[2]王朝國.巖溶地區(qū)公路隧道溶洞施工技術[J].交通世界，2019（8）：167-170.

[3]劉光龍.公路隧道溶洞冒頂處理方案[J].西部交通科技，2019（5）：42-44.

[4]傅興.巖溶地區(qū)盾構隧道溶（土）洞處治技術研究[J].市政技術，2019，37（6）：159-161.