溶洞處理技術在公路隧道中的應用研究

蔣代玉 張付剛

摘 要：在公路隧道施工中，往往可能碰到一些溶洞，溶洞技術處理是公路隧道施工中難點部分也是重要部分。溶洞內部的懸空結構會對公路隧道的安全性、可靠性造成很大的影響，因而在公路隧道施工中，也應當采取更好科學、合理的溶洞處理技術方案，以此提高公路隧道施工的可靠性。本文探討了溶洞處理技術在公路隧道中的應用，分析了施工中常用的幾種溶洞處理措施以及技術要點。

關鍵詞：溶洞處理技術；公路隧道；應用

溶洞也就是指巖溶洞穴，是一種在地下水和地表水流動和腐蝕作用下形成的巖石內部洞穴，在公路隧道施工中，溶洞內部的懸空結構就使得隧道結構上呈現出一定的不穩定性。而且在一些季節，溶洞中還會出現涌水現象，可能會損害隧道結構和公路地表，因而在公路隧道施工中，如果發現有溶洞的存在，一般要進行相應的技術處理，降低溶洞對公路隧道的不利影響。

1 隧道溶洞分類

按照地形、結構、地質等方面的不同，溶洞類型也并不一樣，溶洞的形成過程很復雜，原因也多種多樣，因而其結構形式也會呈現出不同的特點，在公路隧道中，按照溶洞內填充物以及溶洞對隧道施工的影響一般將隧道溶洞分為以下幾類[1]。分別是：泥沙夾塊石、飽和水、干涸類型的無填充物、膠結稀泥。在公路隧道施工中，溶洞內填充物的構成是首要影響因素，針對不同類型的隧道溶洞，也一般采取不同的技術處理方法。

2 隧道溶洞的一般處理措施

2.1 隧道開挖及支護

在隧道開挖中，當隧道挖至接近隧道溶洞附近或者斷層破碎帶時，應當立即進行安全支護工作，根據地質預報中對于隧道溶洞大小、結構、填充物的判斷，采取相應支護措施。隧道溶洞的地質水文數據便是重要的判斷依據，如果隧道溶洞中的填充物為飽和水或者膠結稀泥等物質，應當首先進行排水。當隧道前段水量較大時，應當限量排水，首先保障隧道施工的支護安全，對于爆破中的爆炸物藥劑量要嚴格控制，只有當支護效果和地質條件符合加固要求時，才能繼續開挖。

2.2 隧道結構支護

當隧道穿越地段時，地帶內溶洞內填充物的移除便會對溶洞結構的受力造成影響，隨著填充物的挖掘和移除，溶洞應力結構發生變化，受力點會相對集中，隧道便會承受局部應力集中。因而隨著隧道溶洞內填充物的移除，要緊跟做好相應結構支護工作，針對溶洞結構受力特點選擇合理的支護方式，如圓形內輪廓支護、封閉環形支護、雙拱形支護等等。在隧道結構支護方面，主要考慮的受力結構，避免對隧道造成局部應力集中而發生安全事故，同時初期支護和后期支護應當快速銜接，避免支護空白段的出現。

2.3 隧道防水及排水

在隧道溶洞處理中，如果溶洞是有地下水發育造成的，那么一般采取“以堵為主，限量排放”的原則，對于此類溶洞處理不能破壞相關地段的地下水系統平衡，否則可能會對隧道整體產生不利影響。在溶洞地下水排放水，要保證溶洞腔壁的壓力穩定性，如果排水過快也可能導致溶洞腔壁壓力損失過快，對于排水量的控制一般通過檢測水壓表的方式[2]。如果能通過一些措施堵住溶洞地下水不對公路隧道造成影響，則應當以堵為主，必要時再采取排水措施。

2.4 輔助坑道

輔助坑道對于保障隧道安全性以及隧道溶洞處理有著重要作用，在公路隧道施工中應當設計合理的輔助坑道，充分發揮輔助坑道作用。輔助坑道不但能夠加快隧道施工速度，還能為隧道溶洞處理的排水工作創造有利條件，在地質預報方面也有重要的作用。在掌子面的工作條件以及通風條件蓋上方面，輔助坑道能夠提供更好的通風環境。同時，在隧道施工中如果發生一些安全事故，輔助坑道還可以作為救援和逃生通道，輔助坑道的設計也應當充分考慮其安全可靠性，以提高公路隧道施工的安全保障。

3 隧道溶洞處理的技術要點

3.1 地質預報

對于隧道溶洞技術處理來說，準確的地質預報是非常重要的，地質預報數據也是隧道溶洞技術里的主要依據，針對不同的公路隧道施工特點，在考慮其地質條件、巖石結構、水文特點等情況選擇相應的地質預報方式。例如超前鉆探、TSP203、地質素描、地質雷達等眾多的地質預報方式手段，在地質預報方案制定中要充分利用各種方法，制定合理的地質預報勘探流程。綜合分析公路隧道段的地質結構、分析其地下水系和地表水系，評估隧道施工段的整體地質穩定性，利用物探等方法了解隧道溶洞的填充物，判斷隧道溶洞類型[3]。

3.2 針對不同類型隧道容道的技術處理要點

3.2.1 填充物為飽和水的溶洞

在處理這種類型溶洞時一般采取降壓處理，這也是最為有效的方式之一，在開挖前做好支護加固措施，溶洞周邊進行堵水處理，溶洞周邊帷幕注漿，在帷幕側面打設排水孔。排水過程中應當注意的是要嚴格控制排水量和排水速度，采取限量排水的方式，避免排水過快給溶腔造成壓力。如遇突發狀況，要及時注漿封堵，保障溶腔的穩定性。

3.2.2 填充物為泥沙加塊石的溶洞

處理此種類型溶洞的方法過程中一般是首先進行注漿，以加固涌出物，做好相關支護工作，然后通過止漿墻、超前帷幕注漿、大管棚、小導管等方式對溶洞內部填充物進行挖掘，在挖掘過程中注意做好相關支護工作。

3.2.3 干涸型溶洞

如果溶洞為干涸型溶洞，在技術處理中應當首先根據地質預報對溶洞內部的結構、大小、性狀進行判斷，在此基礎上進行溶洞的注漿填充。處理過程中應當注意的是要根據溶洞結構特點做好支護工作，避免溶洞填充中對隧道造成局部應力集中，在填充后也要進行相應支護工作。

3.2.4 填充物為膠結稀泥的溶洞

在處理膠結稀泥類型的溶洞時，技術要點是做好安全開挖工作，可以利用小導管和大管棚施工，在開挖后及時注漿，對溶洞填充物進行加固，在加固過程中應當充分考慮小導管和大管棚施工中的支撐體系剛度。對于注漿量的控制要根據施工特點和溶洞大小制定合理的注漿量。

4 施工注意事項

在公路隧道施工中，對于溶洞的技術處理是非常重要的部分，直接關系著隧道整體的安全性和可靠性，因而如果在公路隧道施工中首先要做好地質勘探和地質預報工作，判斷公路隧道施工段是否存在溶洞，如果存在，則要對溶洞進行重點勘探檢測。

在隧道施工中，對于富水巖溶地段的施工應當以順坡施工為主，在富水巖溶地段進行主要的挖掘工作，這樣需要根據工程特點和工期需要進行綜合考慮。如果工程中有平行導坑反坡施工的存在，平行導坑與掌子面之間的距離不能過長，并且在正洞施工中盡量不要進行小導坑施工。

施工方案中，應當對于溶洞處理有一個整體規劃，特別是如果公路隧道施工地段存在多個溶洞，在技術處理上要綜合考慮所有地段溶洞的影響，避免顧此失彼，威脅公路隧道的安全性。

同時，在施工組織中應當制定出完善的溶洞處理突發狀況應對措施，在溶洞處理中，由于地質結構的復雜性以及一些其他因素都可能造成突發情況，如果沒有完善的應對措施，很可能造成巨大的安全事故。因而制定完善的突發狀況應對措施，也是保障公路隧道施工安全的重要基礎。

5 結束語

在公路隧道施工中，由于地質的復雜性可能會遇到一些溶洞，溶洞的存在就會對公路隧道施工安全性和可靠性造成一定的影響，為了降低這種不利影響，在隧道施工中也會對溶洞進行一些相應技術處理。依照隧道溶洞的不同類型和隧道地段的地質結構特點、水文特點等選擇適宜的隧道溶洞處理技術方案，在處理中嚴格遵循處理原則，保障隧道施工的安全性。

參考文獻

[1]范斌.溶洞處理技術在公路隧道中的應用[J].施工技術，2012，23：102～104.

[2]吳尚杰.地質分析與雷達探測綜合預報技術在公路隧道中的應用研究[J].福建建筑，2012，12：43～45.

[3]周子暉，谷佳迅.巖注漿加固技術在公路隧道中的應用研究[J].科技創新導報，2012，32：108～109.