贾成超
中铁六局集团路桥建设有限公司
摘要：随着社会的发展，人类生活节奏的加快，人们对快速、舒适出行的要求也越来越高，因此交通建设如火如荼的开展开来。但是在隧道建设过程中经过岩溶等不良地质区域时，因为自然条件的束缚这种施工现状也是无法回避的。由于岩溶区地质情况错综复杂，不同的岩溶地质，其处治方法也需要对症下药，如若处理方法有失误，将直接影响到隧道工程的施工质量及施工安全，从而造成施工工程的经济损失，更为重要的是隧道施工及运营过程中因其潜在的风险未得到有效解决而造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题一直以来都是工程界的难题。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行坚持不懈的研究。
关键词：隧道；溶洞危害；处理方法
一、溶洞的形成。
1、在石灰岩地质区，沿着石灰岩层内的节理面或者渗裂面的地表水经过长期与之发生化学反应在表层形成溶沟，或者称融槽，这样一来，原先层层分布的岩层便被溶沟分离开来形成柱状的石柱或石笋。
2、同理，经过上述所讲的化学反应，地表水沿石灰岩渗裂裂缝向下渗流发生溶蚀作用，在岩层超过100m深处便会形成落水洞。
3、紧接着，在更深层的岩层下，从落水洞下落的地下水到达石灰岩岩层的含水层后发生横向流动，又会形成溶洞。
4、溶洞也会随地下洞穴的形成在岩层地表发生塌陷，如果塌陷的深度大面积小，这样的溶洞现象称坍陷漏斗，而深度小面积大则称陷塘。
5、当地下水的溶蚀与岩层的塌陷作用长期相结合的作用，就会形成坡立谷和天生桥。
二、隧道溶洞的危害
溶洞为岩溶洞穴，是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的主要危害表现为：
1、洞穴的存在使结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度；
2、季节性的岩溶洞穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。
3、岩溶水，特别是当CO2等可溶性物质含量增高时，水的流通将给隧道结构带来极大的侵蚀作用，影响隧道的使用寿命；
4、洞穴堆积物因松软易坍塌下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的稳定；
5、隧道中地下水流失，使隧道顶部地面岩溶塌陷，导致环境地质被破坏，也是造成隧道结构不稳定的原因。正确处理溶洞对隧道施工具有重要意义。
因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段极为重要。
三、隧道溶洞处理原则及处理方案
1、处理方案选择原则
（1）安全性。安全是对任何工程施工最基本的就要求。确保施工安全与运营安全，围岩累计变形量不大于10cm，防渗漏水等级为I级。这一点是保证施工正常有序进行的最根本保证。
（2）合理性与可操作性。首先必须符合相关隧道施工的法律法规的规定，严格按照法规的基本眼球进行施工与建设。其次，对溶洞处理的设计方案要是可行的，是可操作的，处理方案要建立在目前的溶洞处理技术的水平之内，要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，尽可能降低施工难度。
（3）灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不局限于一种固定的模式，一旦一种方案不能实施或实施效果差时，能较好地转换为替代方案。同时，这种灵活性还要求隧道施工各部门的通力合作与沟通，只有这两反方面结合起来，方可达到隧道施工过程中的灵活有效。
（4）具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。
隧道建设是一项长远的工程，必须着眼于它的使用质量及周期，从可持续的角度出发，充分考虑溶洞的潜在危险进行具体的施工处理。
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（5）经济性强。即在保证施工安全、质量并不破坏环境的条件下的投入对溶洞处理的成本。
2、隧道熔洞具体处理方案
首先保留并加固坍塌体，防止坍方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，并对隧道基底进行注浆加固处理，增强隧底承载力；溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。
通过作者的实践经验，科学的溶洞处理顺序为：封闭掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌体→洞身开挖、支护→边墙及基底加固处理→坍塌溶腔回填处理。
四、溶洞处理关键施工技术
1、喷射混凝土封闭掌子面
在未探明前方地质情况之前，为防止前方出现涌水突泥情况发生，首先保留并加固坍塌体，依靠坍塌体的支撑掌子面，防止塌方进一步扩大，立即对掌子面进行封闭处理。若掌子面前方自溶腔内涌出块石、碎石夹黏土等充填物稳定掌子面作用，坍体暂不挖除。
2、施作套拱和超前大管棚
为保证施工安全，拱部应采用管棚超前支护并注浆加固溶洞填充物，从而形成复合稳定的固结体，使周围地层的力学性质得到改变，稳定性能加强；管棚尾端设钢格栅混凝土套拱，前端打入稳定岩层，形成有效的“棚护”作用。
3、洞身开挖及支护
注浆完成后洞身采用微台阶法开挖，开挖后立即施做初期支护结构，并采用喷射混凝土立即封闭掌子面。溶洞处理段围岩大部分为溶洞充填物，采用人工配合挖掘机开挖；若出现溶层顶板不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石的方法
4、边墙及基底加固处理
对隧道顶部进行注浆预加固处理仅保证隧道拱部开挖安全，边墙及基底围岩力学性能得不到改善，并且曾受到过扰动，极有可能会发生坍塌事故；另外，即使开挖安全通过溶洞段，也会因溶洞段与溶洞前后隧底岩性不同，使后期隧道衬砌结构沉降不均，从而造成衬砌严重开裂，甚至影响行车安全。因此，必须对边墙及基底进行加固处理。
5、拱部坍塌溶腔回填处理
为确保隧道衬砌结构安全，保证运营安全，需对拱部坍塌的溶腔进行回填处理。回天处理应综合考虑周边环境及溶洞状态，并结合隧道结构特点，进行回填。为减小流塑态的泵送混凝土对支护结构的冲击力和侧压力，回填应对称、分次、分层施工完成。
6、监控量测
在洞身开挖施工过程中，每5m设一组围岩量测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，密切监视每一工况下隧道支护结构的变形情况并及时反馈，指导下一步施工。
结语
岩溶地区的隧道溶洞如果处治不当，会给隧道施工和运营带来各种问题和危害，因此，在岩溶发育地区进行隧道施工时，一定要进行详细的地质勘探，对隧道前方岩溶进行准确预测，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，及时进行隧道溶洞加固处理，防止突泥和突水的发生。实践证明运用前述方法对溶洞的处理是行之有效的，因为隧道溶洞不相同，所以以后的实际工作应结合现场施工条件以及溶洞的发育大小、岩溶水的发育分布和与隧道的相关位置等具体情况采取综合治理措施。
在今后的工作中，每个隧道工作者应该结合实际，不断去研究学习，让每个隧道工程做到更加完善。
参考文献：
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论文作者:贾成超
论文发表刊物:《基层建设》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/10/9
标签：隧道论文; 溶洞论文; 岩溶论文; 岩层论文; 结构论文; 基底论文; 围岩论文; 《基层建设》2015年5期供稿论文;