高速公路隧道溶洞處置方法及技術(shù)應(yīng)用

陳明豪（云南交投公路建設(shè)第五工程有限公司，云南昆明650000）

我國是巖溶分布比較多的國家，據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，960萬km2的國土，可溶巖分布面積達(dá)到了340萬km2。其中，可溶巖所形成的溶洞是導(dǎo)致我國高速公路隧道在開展施工中的不良地質(zhì)之一，部分溶洞的地質(zhì)災(zāi)害給我國結(jié)構(gòu)設(shè)計與安全造成了嚴(yán)重的威脅，甚至嚴(yán)重威脅了廣大人民群眾的生命與財產(chǎn)安全，為此采用因地制宜的溶洞處置技術(shù)十分重要。本文歸納與總結(jié)了不同工程建設(shè)中溶洞的地質(zhì)問題，以及洞穴的災(zāi)害，分析了解決溶洞地質(zhì)問題的方式，通過深入分析溶洞處置技術(shù)的現(xiàn)狀，采用有效的方式對溶洞進(jìn)行深入研究。

1 工程概況

1.1 工程概述

某高速公路隧道在開展設(shè)計的過程中，將高速公路設(shè)計為雙向六車道，其路線全長約為52km，高速公路隧道設(shè)計時速為100km/h。其中，高速公路隧道中的右線長為2804m，左線長為2815m，高速公路隧道在開展建筑施工的過程中，建筑限界凈空14.75m，凈高度為5m。在進(jìn)行隧道設(shè)計的同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)有一定的耐久性與耐用性，比如，將高速公路隧道的主體結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的時間與期限進(jìn)行設(shè)計的同時，必須在其中選擇合適的混凝土與鋼筋混凝土。

其中，高速公路隧道在施工的全過程中，由于發(fā)育規(guī)格的大小溶洞不完全一致，隧道右洞在對掌子面進(jìn)行施工中，右側(cè)拱腳發(fā)現(xiàn)溶洞，其拱頂出現(xiàn)了長2.6m×寬2.8m×高1m的溶洞，在此基礎(chǔ)上，空洞向上不斷延伸20cm的直徑，并且溶洞內(nèi)部不斷填充與補(bǔ)充黃色的淤泥。因此，掌面子在不斷向前深入挖掘之后，這個位置的溶洞需要不斷向前深入發(fā)展，并且將掌子面完全揭露比較大型的溶洞，使得溶洞壁在一定程度上不斷延伸至K5+193標(biāo)段。

1.2 工程地質(zhì)條件

1.2.1 地層巖性

現(xiàn)場實際勘察結(jié)果表明，圍巖主要分為四段不同部分的地層，分別呈現(xiàn)為淺灰、灰色與青灰色的厚層巖石。同時，巖石地質(zhì)夾角的厚度大約為80m~152m。

1.2.2 地質(zhì)構(gòu)造

高速公路隧道結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中，其背斜軸向北方向10°~15°，東南端部位由于南北構(gòu)造的角度與局部位置在南北軸向，并且在其中不斷向南傾伏，其中南向傾伏的角度大約為5°~10°左右。

1.2.3 隧道與巖溶關(guān)系

高速公路隧道軸線不斷走向近東西方向，全面橫穿高低起伏的山脈，主要與地下水有一定的聯(lián)系，同時與此方向基本完全處于垂直狀態(tài)。因此，據(jù)我國部分區(qū)域水文地質(zhì)的勘察結(jié)果表明，只有不斷將其沿著隧道的地下暗河系統(tǒng)，不斷保持與暗河系統(tǒng)相對垂直，才能夠在一定范圍之內(nèi)符合相應(yīng)的高度標(biāo)準(zhǔn)。所以，在全面推測水平巖溶管道的同時，水平巖溶管道正處于完全不發(fā)育的狀態(tài)，其中高速公路隧道所處于的系統(tǒng)也正是垂直循環(huán)地帶。只有將高速公路隧道完全處于南北分水嶺的附近，才能夠確保垂直巖溶形態(tài)的正常發(fā)育。

1.2.4 水文地質(zhì)長期觀測

就我國高速公路目前的實際情況而言，平水期的涌水量大約為2450.10m3/d，豐水期的涌水量已經(jīng)達(dá)到了13200.56m3/d。因此，通過對水文地質(zhì)長期的觀測與勘察，巖溶水在補(bǔ)給區(qū)域中兩側(cè)的山體地表水不斷引入溝槽的過程中，溝槽必須沿著背斜部位的軸線進(jìn)行分布與劃分，其中，只有將落水洞不斷呈現(xiàn)珠狀的分布狀態(tài)，多個洼池內(nèi)的落水洞不斷被人工阻塞蓄水，才能夠?qū)⑵洳粩嚅_發(fā)，并且在開發(fā)完成之后轉(zhuǎn)變?yōu)轸~塘與水田。除此之外，據(jù)觀測單位的工作人員所觀察，觀測點一共為八個，其中堰塘觀測點大約為六個左右，溪溝觀測點為兩個，只有通過設(shè)計多個觀測點，才能夠在隧道溶洞開展全面施工中，不斷加強(qiáng)觀測。

比如，根據(jù)2019年4月的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入探討，不同的堰塘觀測點的不同數(shù)據(jù)表明：陰天與下雨的天氣十分常見，然而多云與晴朗的天氣出現(xiàn)的概率比較少。所以，在溪溝水流量持續(xù)變大的過程中，所產(chǎn)生的大幅度一般為1198.6ml/s，也就是說，以總體角度出發(fā)，已經(jīng)完全達(dá)到了先減小之后再持續(xù)增大的現(xiàn)象，主要原因是陰雨天氣比較多，晴天與多云天氣比較少。除此之外，通過水文地質(zhì)的長期勘測資料，必須要求相應(yīng)的施工單位在開展施工之前，做好施工準(zhǔn)備工作，采用有針對性與目的性的有效對策，對施工單位工作人員的安全給予有效保障，同時需要在設(shè)計中給排水通道預(yù)留足夠的空間。

2 溶洞處置

2.1 溶腔處置措施

在高速公路隧道溶洞結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，必須按照相關(guān)的規(guī)定要求滿足我國高速公路隧道使用年限，并且針對拱底、拱腰與拱頂?shù)汝P(guān)鍵部位，充分考慮結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性與可靠性，保障施工可以長期處于安全狀態(tài)。所以，高速公路隧道在對溶洞進(jìn)行處置的同時，必須按照我國的相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，采用有效的方式對溶洞進(jìn)行處置。

2.1.1 由于拱部的溶腔比較小，首先必須對溶洞中的溶腔進(jìn)行清理與處理，采用厚度為10cm的混凝土對墻壁進(jìn)行保護(hù)，在初期支護(hù)施工正常完成之后，采用相同的混凝土對裂縫進(jìn)行填補(bǔ)與充實。

拱部在處理十分巨大的溶腔同時，需要將溶腔進(jìn)行徹底清理干凈，采用C25混凝土對溶洞的墻壁進(jìn)行保護(hù)，同時在上臺階拱部位設(shè)置大約為30cm厚度的護(hù)拱。按照以上操作，就可以確保護(hù)拱的橫向與縱向完全達(dá)到了5m的間隔距離，同時需要將排水管與主洞中心水溝有效結(jié)合，保障排水鋼管所伸出的吹砂層大約為0.5m。

2.1.2 右側(cè)溶腔的處理

對溶洞中的溶腔頂部進(jìn)行清理的同時，可采用C25噴射混凝土在墻壁上噴射大約10cm厚的混凝土，然后在溶洞中溶腔徹底清理之后，對溶腔設(shè)計一個臨時支撐點，臨時支撐點必須采用30cm厚度的混凝土進(jìn)行噴射，其中內(nèi)部在設(shè)計中采用20a不同型的鋼拱架，間距不超過50cm。另外，在縱向與鋼筋有效結(jié)合的過程中，兩者之間的間距必須保持在1m左右，內(nèi)部與外部必須交錯布設(shè)。在支撐溶洞墻體與隧道的同時，兩者之間必須采用支護(hù)的方式，采用C20的混凝土將其進(jìn)行填充。

2.1.3 仰拱底部溶腔的處理

針對已經(jīng)完全揭露的溶洞溶腔來說，只有采用了C20的混凝土對溶腔進(jìn)行補(bǔ)充，才能夠讓底部更加穩(wěn)固，因此，在仰拱底的1m范圍之內(nèi)，必須采用完全相同的混凝土，一方面可以根據(jù)地下水的情況選擇澆筑的混凝土材料，另一方面在選擇水泥的同時，必須選擇水玻璃雙液漿液，其中水泥材料必須選擇普通硅酸鹽水泥。因此，相關(guān)工作人員將水泥與灰按照正常比例進(jìn)行配比，確保澆筑的壓力完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并且根據(jù)現(xiàn)場實際的相關(guān)要求與效果進(jìn)行不斷調(diào)整。

2.2 溶洞處置段監(jiān)控量測結(jié)果

在高速公路隧道開展施工中，必須建立一個監(jiān)控重點小組，根據(jù)隧道周圍與巖石的基本情況，采用不同的結(jié)構(gòu)形式與開挖方法，對拱底下沉與周邊的監(jiān)控方向進(jìn)行全面實施監(jiān)測，以及長期監(jiān)測其中的數(shù)據(jù)。高速公路隧道在溶洞開展實時監(jiān)測的同時，必須要求相關(guān)工作人員不斷加大小組件測量的控制速度與工作效率，因此，根據(jù)我國不同階段實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)，綜合分析與深入探索溶洞段拱頂下沉在不斷累積過程中，確保數(shù)值最大化的就是斷面右側(cè)點，其中不斷累計下沉量的數(shù)值大約為67.26mm。

3 結(jié)語

只有通過水文地質(zhì)長期監(jiān)測，才能夠保障水期涌水量保持一致，為高速公路隧道在排水方面提供更好的方式。除此之外，除了實時監(jiān)測監(jiān)控工作量的同時，還需要對隧道中不良地質(zhì)不斷加強(qiáng)監(jiān)測效率，并且將監(jiān)控的數(shù)據(jù)與內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)記錄，一方面設(shè)計師可以不斷提出相應(yīng)的方案，另一方面可以在開展施工中提供重要的參考依據(jù)，從而根據(jù)實時監(jiān)測的結(jié)果不斷優(yōu)化與改進(jìn)相應(yīng)的設(shè)計方案。