摘要：岩溶地段地质结构复杂，隧道施工难度和危险性大。为保障施工安全及质量，结合某工程，介绍了岩溶发育地区公路隧道的施工，重点总结了隧道溶洞施工的技术措施，为隧道岩溶地段的施工提供可以借鉴的经验。
关键词：岩溶地段；溶洞处理；施工技术
我国地域广阔，南方地区岩溶地段较多，在岩溶地段施工会直接威胁隧道的安全和质量，是公路隧道施工中的难题，同时其也是隧道施工需要重点控制的一个重大危险源。当前，伴随着我国基础设施的建设，在岩溶地区修建的隧道越来越多。在这样的背景之下，如何在岩溶隧道施工中规避灾害的发生，已成为岩溶隧道施工亟待解决的重要技术难题。下面，我们就对隧道岩溶地段溶洞施工技术进行简单的探讨。
1.工程概况
某高速公路耿家屋基隧道左洞ZK214＋155～ZK215＋970，长1815m；右洞K214＋145～K216＋050，长1905m，属中隧道；深沟隧道左洞长2920m，右洞长3040m，属特长隧道；三家寨隧道左洞长285m；右洞长320m，属短隧道。隧道最大埋深约317m。均设置为分离式。隧道设计为双向四车道高速公路，设计速度：80Km/ｈ；隧道建筑限界净宽为10.25m，净高为5m。隧道位于峰丛谷地区，地形起伏较大，标高在1826.6～2174.9m之间，最高海拔2238.0m。隧道区地形起伏较大，坡面较陡，坡面植被发育；洞身段峰丛发育，峰顶多呈浑圆状，山脊近东西向展布，丘脊窄陡，斜坡地表植被发育。
2.岩溶发育地段隧道施工特点
根据该标段隧道工程溶洞区域的施工过程，项目得出以下三个方面的经验。
2.1隧道溶洞预报情况
岩溶发育区对于隧道溶洞的预报情况，三座隧道围岩存在溶洞的区域主要是在Ⅲ、Ⅳ级围岩段落，主要为灰岩。超前地质预报就显得尤为重要，如果能准确预判隧道掌子面前面的围岩情况，对于施工方法、开挖进尺、支护参数的调整将有很好的指导作用，然而目前地质预报的情况对于隧道开挖面拱顶上方的地质情况基本上没有进行探测，一般的地质雷达扫描的方位为掌子面的正前方。故而在施工过程中对于溶洞的赋存情况，尤其是拱顶上方、仰拱底部大多是无法提前进行预报的。只能等开挖出露之后才能进行处理。所以施工的难点在于知道该段隧道是有溶洞存在的，但是无法判断具体的桩号位置以及断面出现的位置。
2.2溶洞区域的施工风险
施工方法主要采取的是全断面开挖或者是上下台阶法开挖，单就围岩级别来判定，采用的施工方法没有太大的问题。但是对于岩溶发育区，尤其是全断面施工的情况下碰到溶洞后，由于开挖断面较大而难以处理，其处理方案往往是采取增加拱架补强初期支护等措施，要对断面采取扩挖才能进行钢拱架的安装，安全风险比较高。拱顶、拱腰位置的溶洞在处理过程中，容易发生掉块、溶洞腔体坍塌，存在很大的施工安全风险，需要现场作业人员高度警惕，尽量减少在溶洞腔体下方作业的时间。
2.3溶洞区域的施工管理关键点
对于溶洞的回填一般要求在溶洞区域的初期支护施工完成后立即进行，由于现场组织管理水平以及工序人员的安排，加上管理人员未高度重视等等原因，往往溶洞回填的工作比较滞后，达不到立即回填的要求。这就造成了施工过程中的安全隐患，且溶洞在施工过程中由于本身溶洞结构的不稳定，受到后续隧道爆破振动等因素，孔腔体会发生块石掉落的现象，初期支护可能承受不了掉块的冲击从而发生损坏。严重的可能击缺初期支护造成安全事故。因而在岩溶发育地段进行隧道施工，对于溶洞的及时回填一定要高度重视，管理层要严格要求。尤其是对于拱顶、拱腰部位的溶洞一定要在初期支护完成封闭空腔以后立即安排泵送混凝土回填，尽早形成初期支护背后的护拱，以保证初期支护的结构安全。
故而对于岩溶区域的隧道施工要高度重视超前地质预报，并结合现场的钻孔是否出现钻杆突进、钻空、出现浑浊的水等现象情况来对掌子面前面的地质情况进行预判；提前对现场的施工人员做好交底，保证施工安全。
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3.溶洞的施工技术
根据该标段隧道工程的现场施工情况统计，在三个隧道掘进过程遇溶洞累计25个，分别为：三家寨隧道：7个溶洞；深沟隧道：13个溶洞，其中大型溶洞2个；耿家屋基隧道：5个溶洞。大部分处于拱顶及拱腰位置，拱底发现的溶洞有2个。处理方法要根据溶洞具体所处隧道断面的位置、溶洞的稳定性和种类来确定方案。
3.1溶洞位置分类
根据本工程所遇到的溶洞，按其所处隧道掌子面的位置大概可分为以下三种：（1）溶洞处于拱顶位置。溶洞内有少量的填充物，或为窄小的椭圆形状，大小为2～4m见方，洞内有少量的泥土类填充物，溶洞向正上方发育，施工过程中可能掉块、边上崩塌；或者洞的形状如尖笋形状，揭露后不掉块，局部有部分石钟乳，在洞顶向上发育，洞内很干净，无填充物，这种溶洞比较稳定，不容易发生掉块现象。（2）溶洞处于拱腰位置。溶洞斜向隧道外侧发育，洞内有淤泥状填充物，洞壁围岩破碎，节理裂隙发育，裂隙内填充泥状物质；溶洞周围围岩不稳定，施工过程中容易掉块、崩塌。（3）溶洞处于仰拱底位置。隧道底部发现溶洞，用手电照射，无法照到溶洞底部，大小为4m2左右，为细长形状，溶洞本身围岩较稳定。
3.2溶洞处理方法
对于隧道溶洞的处理，按其所处掌子面的具体位置来确定具体的处理方法。对于处于拱顶、拱腰的溶洞，先是增加工字钢拱架＋钢筋网＋喷射混凝土初期支护，然后对溶洞内进行泵送混凝土＋吹沙回填形成护拱。二衬视溶洞大小情况进行加强，对于小而细长的溶洞可以对该段按整模二衬浇筑长度增加二衬厚度。对于较大的溶洞，环向宽度＞5m，而且溶洞周边围岩较差，不稳定，二衬要适当地增加钢筋进行补强。对于拱底的溶洞，视大小来进行处理，本工程所遇到的拱底溶洞均不大，溶洞断面只有4～5m2。采用的工字钢进行铺底架设托架，再在其上浇筑1m厚的钢筋混凝土板盖住溶洞口进行处理。施工难度不大，主要是采用炸药修整溶洞口平整，比较费时。
拱顶、拱腰的溶洞处理，采取的是工字钢拱架＋钢筋网＋喷射混凝土初期支护进行加强支护。工字钢采用Ⅰ16型号，间距为60～80ｃm，钢筋网采用8mm光圆钢筋，对于溶洞的底部局部钢筋网加密，对于溶洞周边打设3.5m长25mm中空注浆锚杆进行补强，按环向1m间距，喷射Ｃ25喷射混凝土26ｃm。对于溶洞空腔采用Ｃ20混凝土进行回填3m厚，再吹沙回填3m厚。处理前先要现场主管对溶洞区域进行观察，无掉块异响方可安排作业，全程需要安全人员实时观察警戒。溶洞处理最先要根据变更支护后的断面大小对溶洞段隧道断面进行扩挖，要求打眼要密，装小药量，严格控制爆破振动。扩挖后立即架设工字钢，要尽快完成架设，并按设钢筋网。要注意预留混凝土泵送管、吹沙预留管在溶洞位置，以便于后续的回填施工。完成后立即进行喷射混凝土施工，对于溶洞空洞区域可以采用木板对溶洞底部进行临时支挡以便于快速喷射封闭溶洞区域。溶洞腔体完全封闭后最好在第二天就安排泵送混凝土回填，为了避免压力过大可以采用2次回填的方法来施工，目的是尽早在初期支护背面形成护拱，保证初期支护及施工安全。
对于拱底的小型溶洞，采用洞渣倾倒回填的方法先进行填充，以至施工的盖板底部标高为准。由于断面较小，倾倒过程中洞渣容易卡、塞住洞口，不一定要填充满溶洞。填充后用挖机平整填充面，在上面用挖机辅助安装铺设Ⅰ20工字钢，按1m间距铺设，工字钢之间采用φ22螺纹钢筋连接，再按设计方案要求布设钢筋，浇筑1m厚Ｃ25混凝土形成盖板。
3.3方案实施效果
本标段隧道工程三个隧道掘进过程遇溶洞累计25个，均采用上述方法进行了成功处理，施工过程安全可靠，取得了良好的实施效果。
4.结语
总之，岩溶发育区存在的溶洞会给隧道施工带来很大的难度和安全风险，需要较高的施工技术水平和比较完善的施工措施。在工程施工的整个过程，务必充分了解岩溶发育情况，确定正确的施工方案；在施工过程中，选择合适的技术措施对溶洞进行处理，确保岩溶隧道的施工及运营安全。
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论文作者:李志国
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/11
标签：溶洞论文; 隧道论文; 岩溶论文; 围岩论文; 断面论文; 拱顶论文; 初期论文; 《基层建设》2018年第14期论文;