溶洞处理技术在公路隧道中的应用研究

蒋代玉 张付刚

摘 要：在公路隧道施工中，往往可能碰到一些溶洞，溶洞技术处理是公路隧道施工中难点部分也是重要部分。溶洞内部的悬空结构会对公路隧道的安全性、可靠性造成很大的影响，因而在公路隧道施工中，也应当采取更好科学、合理的溶洞处理技术方案，以此提高公路隧道施工的可靠性。本文探讨了溶洞处理技术在公路隧道中的应用，分析了施工中常用的几种溶洞处理措施以及技术要点。

关键词：溶洞处理技术；公路隧道；应用

溶洞也就是指岩溶洞穴，是一种在地下水和地表水流动和腐蚀作用下形成的岩石内部洞穴，在公路隧道施工中，溶洞内部的悬空结构就使得隧道结构上呈现出一定的不稳定性。而且在一些季节，溶洞中还会出现涌水现象，可能会损害隧道结构和公路地表，因而在公路隧道施工中，如果发现有溶洞的存在，一般要进行相应的技术处理，降低溶洞对公路隧道的不利影响。

1 隧道溶洞分类

按照地形、结构、地质等方面的不同，溶洞类型也并不一样，溶洞的形成过程很复杂，原因也多种多样，因而其结构形式也会呈现出不同的特点，在公路隧道中，按照溶洞内填充物以及溶洞对隧道施工的影响一般将隧道溶洞分为以下几类[1]。分别是：泥沙夹块石、饱和水、干涸类型的无填充物、胶结稀泥。在公路隧道施工中，溶洞内填充物的构成是首要影响因素，针对不同类型的隧道溶洞，也一般采取不同的技术处理方法。

2 隧道溶洞的一般处理措施

2.1 隧道开挖及支护

在隧道开挖中，当隧道挖至接近隧道溶洞附近或者断层破碎带时，应当立即进行安全支护工作，根据地质预报中对于隧道溶洞大小、结构、填充物的判断，采取相应支护措施。隧道溶洞的地质水文数据便是重要的判断依据，如果隧道溶洞中的填充物为饱和水或者胶结稀泥等物质，应当首先进行排水。当隧道前段水量较大时，应当限量排水，首先保障隧道施工的支护安全，对于爆破中的爆炸物药剂量要严格控制，只有当支护效果和地质条件符合加固要求时，才能继续开挖。

2.2 隧道结构支护

当隧道穿越地段时，地带内溶洞内填充物的移除便会对溶洞结构的受力造成影响，随着填充物的挖掘和移除，溶洞应力结构发生变化，受力点会相对集中，隧道便会承受局部应力集中。因而随着隧道溶洞内填充物的移除，要紧跟做好相应结构支护工作，针对溶洞结构受力特点选择合理的支护方式，如圆形内轮廓支护、封闭环形支护、双拱形支护等等。在隧道结构支护方面，主要考虑的受力结构，避免对隧道造成局部应力集中而发生安全事故，同时初期支护和后期支护应当快速衔接，避免支护空白段的出现。

2.3 隧道防水及排水

在隧道溶洞处理中，如果溶洞是有地下水发育造成的，那么一般采取“以堵为主，限量排放”的原则，对于此类溶洞处理不能破坏相关地段的地下水系统平衡，否则可能会对隧道整体产生不利影响。在溶洞地下水排放水，要保证溶洞腔壁的压力稳定性，如果排水过快也可能导致溶洞腔壁压力损失过快，对于排水量的控制一般通过检测水压表的方式[2]。如果能通过一些措施堵住溶洞地下水不对公路隧道造成影响，则应当以堵为主，必要时再采取排水措施。

2.4 辅助坑道

辅助坑道对于保障隧道安全性以及隧道溶洞处理有着重要作用，在公路隧道施工中应当设计合理的辅助坑道，充分发挥辅助坑道作用。辅助坑道不但能够加快隧道施工速度，还能为隧道溶洞处理的排水工作创造有利条件，在地质预报方面也有重要的作用。在掌子面的工作条件以及通风条件盖上方面，辅助坑道能够提供更好的通风环境。同时，在隧道施工中如果发生一些安全事故，辅助坑道还可以作为救援和逃生通道，辅助坑道的设计也应当充分考虑其安全可靠性，以提高公路隧道施工的安全保障。

3 隧道溶洞处理的技术要点

3.1 地质预报

对于隧道溶洞技术处理来说，准确的地质预报是非常重要的，地质预报数据也是隧道溶洞技术里的主要依据，针对不同的公路隧道施工特点，在考虑其地质条件、岩石结构、水文特点等情况选择相应的地质预报方式。例如超前钻探、TSP203、地质素描、地质雷达等众多的地质预报方式手段，在地质预报方案制定中要充分利用各种方法，制定合理的地质预报勘探流程。综合分析公路隧道段的地质结构、分析其地下水系和地表水系，评估隧道施工段的整体地质稳定性，利用物探等方法了解隧道溶洞的填充物，判断隧道溶洞类型[3]。

3.2 针对不同类型隧道容道的技术处理要点

3.2.1 填充物为饱和水的溶洞

在处理这种类型溶洞时一般采取降压处理，这也是最为有效的方式之一，在开挖前做好支护加固措施，溶洞周邊进行堵水处理，溶洞周边帷幕注浆，在帷幕侧面打设排水孔。排水过程中应当注意的是要严格控制排水量和排水速度，采取限量排水的方式，避免排水过快给溶腔造成压力。如遇突发状况，要及时注浆封堵，保障溶腔的稳定性。

3.2.2 填充物为泥沙加块石的溶洞

处理此种类型溶洞的方法过程中一般是首先进行注浆，以加固涌出物，做好相关支护工作，然后通过止浆墙、超前帷幕注浆、大管棚、小导管等方式对溶洞内部填充物进行挖掘，在挖掘过程中注意做好相关支护工作。

3.2.3 干涸型溶洞

如果溶洞为干涸型溶洞，在技术处理中应当首先根据地质预报对溶洞内部的结构、大小、性状进行判断，在此基础上进行溶洞的注浆填充。处理过程中应当注意的是要根据溶洞结构特点做好支护工作，避免溶洞填充中对隧道造成局部应力集中，在填充后也要进行相应支护工作。

3.2.4 填充物为胶结稀泥的溶洞

在处理胶结稀泥类型的溶洞时，技术要点是做好安全开挖工作，可以利用小导管和大管棚施工，在开挖后及时注浆，对溶洞填充物进行加固，在加固过程中应当充分考虑小导管和大管棚施工中的支撑体系刚度。对于注浆量的控制要根据施工特点和溶洞大小制定合理的注浆量。

4 施工注意事项

在公路隧道施工中，对于溶洞的技术处理是非常重要的部分，直接关系着隧道整体的安全性和可靠性，因而如果在公路隧道施工中首先要做好地质勘探和地质预报工作，判断公路隧道施工段是否存在溶洞，如果存在，则要对溶洞进行重点勘探检测。

在隧道施工中，对于富水岩溶地段的施工应当以顺坡施工为主，在富水岩溶地段进行主要的挖掘工作，这样需要根据工程特点和工期需要进行综合考虑。如果工程中有平行导坑反坡施工的存在，平行导坑与掌子面之间的距离不能过长，并且在正洞施工中尽量不要进行小导坑施工。

施工方案中，应当对于溶洞处理有一个整体规划，特别是如果公路隧道施工地段存在多个溶洞，在技术处理上要综合考虑所有地段溶洞的影响，避免顾此失彼，威胁公路隧道的安全性。

同时，在施工组织中应当制定出完善的溶洞处理突发状况应对措施，在溶洞处理中，由于地质结构的复杂性以及一些其他因素都可能造成突发情况，如果没有完善的应对措施，很可能造成巨大的安全事故。因而制定完善的突发状况应对措施，也是保障公路隧道施工安全的重要基础。

5 结束语

在公路隧道施工中，由于地质的复杂性可能会遇到一些溶洞，溶洞的存在就会对公路隧道施工安全性和可靠性造成一定的影响，为了降低这种不利影响，在隧道施工中也会对溶洞进行一些相应技术处理。依照隧道溶洞的不同类型和隧道地段的地质结构特点、水文特点等选择适宜的隧道溶洞处理技术方案，在处理中严格遵循处理原则，保障隧道施工的安全性。

参考文献

[1]范斌.溶洞处理技术在公路隧道中的应用[J].施工技术，2012，23：102～104.

[2]吴尚杰.地质分析与雷达探测综合预报技术在公路隧道中的应用研究[J].福建建筑，2012，12：43～45.

[3]周子晖，谷佳迅.岩注浆加固技术在公路隧道中的应用研究[J].科技创新导报，2012，32：108～109.