岩溶隧道溶洞防护及处理施工技术探讨

王杰

摘要：由于地质条件的复杂性，在隧洞施工过程中，可能会遇到各种不同形式的溶洞。溶洞的形式复杂多样，部分溶洞充满孤石、黏土、淤泥等充填物。溶洞的存在，给隧洞的开挖、永久工程质量带来隐患和危害。因此，制定科学、合理、有效的溶洞处理措施，在很大程度上直接影响隧洞的工期及整个工程质量。文章简要介绍了隧洞不同类型溶洞的处治，为类似隧洞的溶洞处治提供参考。

关键词：隧道工程，岩溶，溶洞治理方案

1、岩溶的产生和处理原则

1.1、岩溶的产生

只有在理解岩溶的概念以及岩溶产生的各种气候地质等自然条件和可能的人文因素,才可能找到岩溶地层隧道施工合理科学的处理技术与施工技能。首先就是,这些岩溶的一些成分是极为特殊而且复杂的,而且受外界的影响非常大,需要严密的关注并防范;再者就是,充足的地下水和地表水的渗透、补给、和径流能力,所以岩溶多出现在雨水充沛地区。最后一点,岩溶地层的结构是十分的复杂。这样,岩溶地貌的产生就出现了。

在喀斯特地质的隧道工程施工要着重做好这几个方面与多变的,一是,一定要了解这种地质有详细的地质资料和地质预报资料;二是,对工程施工方案在施工之前要有一定效益的组织充分词论,而且进行一段试挖以调整完善施工方案;三是,严格控制监控测量的实施,灵活运用信息技术,通过这种信息化的处理方式,为其提供正确完整的施工依据。

1.2、处理原则

而关于隧道施工中岩溶的处理原则,那就是要将这些疏通水和其堵水与排水的管道充分的结台起来,然后选择合适的处理技术,但是一般采用以疏通为主以堵水和排水为辅助的方案。(1)以疏为主。在处理的过程中，不能改变熔岩水的径流，为了保证施工安全，尽可能的确保地下水处于原始循环的状态。做到堵排过程互相结合，也就是依据隧道内用水量考虑隧道施工环境，充分考虑堵水和排水过程，制定合理的施工方案。(2)堵。为了进一步改善围岩的力学指标，尽可能提高围岩的抗渗能力，针对水量较小的溶洞应用帷幕注浆进行封堵，确保隧道安全施工。(3)排。针对暗河或者高压富水溶洞，应用爆破进行释能降压，降低因为水压较高造成施工风险。为了避免隧道结构受到高压水的皮怀，在进行平行隧道的旧件过程中，需要设置排水洞，不仅可以确保施工安全，还可以永久排水。(4)依据实际情况，综合治理。充分考虑施工地区的地址和水位条件，制定综合的治理和管理办法。①超前预处理施工技术。首先对岩溶进行探测，然后对探测结果进行详尽的分析，确定施工前方是否存在或接近溶腔溶洞。如果发现有溶腔溶洞不良地质条件，需要应用超前处理和具体施工相互结合的方法进行施工。②发现溶洞、溶腔后施工处理技术。施工风险随着溶腔溶洞风险的降低而降低。为了保证岩溶隧道可以安全的进行施工，再应用注浆填充、桩基承台，钢管桩加固地基等处理办法。

2、岩溶隧道溶洞防护及处理施工技术

某水利工程总干渠C1标起点桩号为总干0+000，末端桩号为总干12+094，总长12.094km。本标段有2座隧洞，总长4587m。分别为隧洞（总干1+788～总干4+931）长3155m，隧洞（总干5+518～总干6+950）长1432m。隧洞施工开挖后，及时进行初期支护封闭，待隧洞开挖完成后，再施工二衬。隧洞地质条件较差，喀斯特地貌岩溶较发育，隧洞施工中遇到不同类型的岩溶溶洞，采取了针对性的有效工程措施、施工方案，安全顺利通过了岩溶地段。

2.1、岩溶水的处治

隧洞内对岩溶水的处治，应视隧洞所在的地质条件，岩溶发育、水的性质和流量大小，采取大疏、小堵、疏堵结合，以疏为主和地表地下综合治理的方法分别处治。

2.2隧洞内岩溶洞穴的处治

根据岩溶洞穴的大小、位置、稳定性，分别采取相应的工程措施。

（1）拱顶洞穴，隧洞拱部的空洞视其稳定性、溶洞岩石破碎程度，采用喷锚支护加固，加设护拱及拱顶回填的办法处治。（2）边墙、底部小洞穴，对已停止发育，径跨较小，无水的溶洞，可根据其与隧洞相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆片给予回填封闭。当隧洞一侧遇到狭长而较深的溶洞时，可加深该侧基础通过。（3）边墙、底部深洞穴处治，如局部、小量充填物溶洞，可采用清除充填物，再按相应的溶洞空穴处治措施处治；如隧底遇充填物溶洞，规模不大，可采用换填局部充填物、注浆加固或设钢筋混凝土盖板通过，如规模较大，可采用桩基础以梁式结构跨越；如整个隧洞都在充填物内，可采用台阶法施工，超前小管棚或大管棚注浆，加强支护手段，加强衬砌结构的方法通过。

2.3溶洞底部清理及钻孔探测

溶洞底部存在大量的石块、淤泥等堆积物，清理工程量较大，为加快施工进度采用反铲将大量堆积物装车运走，然后由人工配合反铲进行第二次清理。底部清理完成后，采用TXJ-1600型地质钻机在溶洞底板不同位置钻探测孔3个，深度分别为10.00m、15.00m、20.00m，经过钻探取芯，芯样结构成型良好，没有发现异常地质状况。

2.4溶洞底部管涵安装及片石混凝土回填

根据溶洞表面查勘，汛期可能会有水流经过溶洞且横穿隧洞，因此在底部片石混凝土回填时安装双排Ф0.80m钢管涵，壁厚8mm，排距2.50m作为永久排水设施，底部1.00m厚C20片石混凝土，片石含量35%左右，上部采用C20二级配混凝土。施工顺序：首先在底部安装抗滑插筋和浇筑片石混凝土，然后进行排水钢涵管安装固定，采用钢模板立模加固，最后进行上部混凝土浇，混凝土振捣采用插入式振捣棒，每层浇筑厚度35cm，施工过程中必须保证钢涵管的稳定，不发生位移。

2.5钢拱架混凝土护拱施工

由于隧洞设计轴线不能改变，隧洞将整体穿过大型溶洞，溶洞空间巨大且可能发生坠石现象，为保证隧洞长期运行安全，确定在设计隧洞混凝土结构以外增加钢拱架混凝土防护体，避免坠石、水流、堆积物等对隧洞永久结构的冲击和破坏。

钢拱架采用双层I16@50cm结构，两排之间距离1.00m，施工顺序：先清理基岩面，采用C20素混凝土浇筑底板将钢拱架底脚包裹，内侧钢拱架分3片在现场组装，外侧一次性安装，并使用钢筋将钢拱架全部联成整体。钢拱架加固后安装模板，模板采用3015型钢模板，与钢拱架距离5cm保护层，模板一次性支立到钢拱架顶部，模板中部均匀预留2排下料振捣窗口。

2.6钢拱架防护混凝土浇筑

双排钢拱架安装加固后进行混凝土浇筑，C20混凝土在隧洞外拌合站拌制，混凝土经过2#斜井支洞运输到浇筑工作面，斜井支洞混凝土运输采用轨道式运输斗车，每次运输3m3，采用HBT8018C型混凝土泵入仓，混凝土两侧均匀下料高度35cm振捣一次，混凝土浇筑到钢拱架顶部时根据现场实际情况减小下料厚度。

2.7钢拱架防护顶部回填砂施工

钢拱架防护混凝土为钢性结构物，为缓冲顶部岩石脱落的冲击力量，对钢拱架顶部进行回填2.00m厚度中粗砂，回填砂施工利用在混凝土顶拱预留的孔洞进行，结合施工现场实际情况使用混凝土喷射机将砂输送到拱顶，利用人工对顶拱回填砂进行平整。这样，从大型溶洞处理方案的确定到溶洞堆积物清理再到钢管涵安装及混凝土护拱浇筑整个处理过程完成。

总之，溶洞的处理方案不是唯一的，在充分了解溶洞规模、岩石条件、填充物性质的前题下，结合隧洞工期，经济指标，保证安全情况下，提出适合现场施工和满足工程永久安全的处理措施。

参考文献：

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[2]赵金枝.岩溶隧道开挖爆破对围岩及溶洞的影响[J].交通世界,2019(18):92-93.