摘要：地下溶洞是在岩溶发育的过程中，由于岩石受到长期侵蚀而坍塌所形成的岩层内部空间。地下溶洞地质环境的存在，对高速公路路基施工造成了不利影响，必须要运用科学、合理的技术来处理地下溶洞才能够满足高速公路路基施工的需求。本文中，首先介绍了注浆法、回填法、钢护筒跟进处理技术等三种地下溶洞处理技术，然后结合具体的高速公路地下溶洞工程项目进行了系统地分析，以期对类似高速公路工程项目地下溶洞处理施工有所参考。
关键词：工程项目；溶洞；技术；注浆法
地下溶洞是在岩溶发育的过程中，由于岩石受到长期侵蚀而坍塌所形成的岩层内部空间[1]。地下溶洞的存在，对高速公路路基建设、稳定性都能够产生直接的影响，科学选择地下溶洞处理及施工技术对实现高速公路质量建设目标具有重要的意义。
一、高速公路地下溶洞处理施工技术概述
地下溶洞处理技术。常用的地下溶洞处理技术主要有回填法、压力注浆法以及钢护筒跟进法等几种施工处理方法。
（一）地下溶洞注浆处理方法
该方法主要适用于地下溶洞岩体破碎、裂隙发育、出现流塑状填充物的情况，处理时，需要先处理最下面的溶洞，然后自上而下，最后处理最浅层的地下溶洞。在施工过程中，需要在每个溶洞安装（插入）、设置排气管、注浆管，注浆管必须要插到溶洞底部，然后将浆液通过注浆管按照设计的压力标准注入，直至浆液到达孔口且保持稳定状态停止注浆[2]。地下溶洞需要完全填充完毕并且经过检验强度达到标准要求后，才可以进行高速公路桩基、路基的施工。
（二）地下溶洞回填处理技术方法
该方法主要适用于地下溶洞洞壁相对比较完整、水流比较小、连通性比较差、洞内无填充物的情况。回填技术施工工期比较短，对施工处理技术要求不高。在应用回填技术处理地下溶洞时，先回填最上面的溶洞，然后自上而下，最后处理下面的溶洞，常用的回填材料主要有混凝土、片石黄泥等材料，实践中需要根据地下溶洞的实际情况、地质条件来选择回填材料。采取钻取工作孔的方式将填充材料回填入各个溶洞，进行夯实且强度能够满足桩基、路基施工要求时才可以进行工程施工。
（三）地下溶洞钢护筒跟进处理技术
该技术主要适用于地下溶洞存在连通、顶板覆盖层不稳定的情况，这类地下溶洞比较容易发生漏浆的情况，需要采用钢护筒（单层、多层护筒）跟进法（部分跟进、全跟进）进行技术处理，这需要根据地下溶洞分布、工程施工要求来进行科学选择。事实上，高速公路地下溶洞施工处理很少单独使用这类技术，多是与回填技术或者注浆技术配合使用。
高速公路施工过程中，遇到地下溶洞时，应首先遵循避让的原则，实在无法避让或者是不宜选择避让方案时，再在进行稳定性分析、土工试验的基础上选择科学、合理的方法来进行处理、施工。
二、高速公路地下溶洞处理施工技术应用案例分析
（一）项目基本情况介绍
工程项目位于贵州省境内，标段为HATJ05，该高速公路建设工程项目走向为东西走向，项目起讫历程为K21+270～K58+900，项目主线建设采用的是全封闭、全立交的四车道常规高速公路建设保准，设计时速为120km/h，分离式路基宽度为13米，整体式路基宽度为26米，该标段主线整体式路基标准断面如下图所示：
图1：主线整体式路基标准断面图（一般路段）
工程项目合同段内有岩溶发育情况存在，查阅当地地质资料显示：岩溶地质主要是溶沟、溶洞以及溶槽等岩溶类型，其中地下溶洞类型占岩溶类型的90%以上，项目施工沿线主要是以地下溶洞形式存在岩溶发育地质条件居多。钻探结果显示，① 地基土层主要包括人工填土、灰岩层（中等风化和微风化）、泥质岩层（中等风化）以及红色粘土层，其中，人工填土层厚1.3～2.15m，颜色比较杂，主要有粘性土、淤泥质土以及部分建筑垃圾；红色粘土层层厚1.1～7.05m，层顶面埋深1.50～2.25m，土壤较为均匀、棕褐色、粘性强、切面比较光滑；② 地下溶洞主要是以石灰岩溶洞为主，部分溶洞有厚度不同的顶板，部分溶洞不存在顶板而是直接与上层覆盖土连接；溶洞发育存在裂隙情况，且内拥有流塑状填充物；③ 溶洞发育深度范围位于9.50m～79.00m，高程-39.85～36.25m，主要呈现串珠状，工程性质比较差；④ 溶洞发育地质条件主要位于K23+280～K29+320内，均处于填方地段范围之内。根据以上地质工程项目设计标准要求、标段内地下溶洞的发育以及特点，宜选择注浆法处理技术进行施工，同时在部分溶洞处理时，需要辅以钢护筒跟进处理技术，以确保高速公路地下溶洞处理过程、强度等符合桩基、路基施工要求，确保该标段高速公路质量施工目标的实现。
（二）项目地下溶洞处理技术应用
1.项目采用注浆法处理技术的施工难点及要点
（1）工程项目采用注浆法处理技术施工的难点
根据该工程项目的设计要求、地下溶度发育特点，宜选择钻孔灌浆法来处理地下溶洞，以满足该高速公路工程项目建设的桩基、路基建设要求。然而，由于该地区地下溶洞范围比较广、涉及到的里程比较长，施工难点比较多，这主要体现在以下几个方面：① 地下溶洞发育强烈，而且基本上表现为串珠状的联通状态，最深溶度达到了21.1m，大部分溶洞高度为2.2～4.9m，有12个溶洞高度均超过15m，项目区域地下溶洞的这些特点不仅增加了施工难度，而且还可能会发生串孔现象；② 存在页岩风华现象，裂隙发育现象相对比较常见，这就容易在钻孔灌浆的过程中可能会出现泥浆护壁难以起到应有的保护作用的现象出现，严重的情况下还有可能导致出现坍塌现象；③ 项目施工区域范围内存在少量的溶蚀较为明显的、蜂窝形状的灰岩碎块裂隙溶槽，这就导致在具体的钻孔注浆的过程中可能会出现漏浆的情况。
（2）工程项目采用注浆法处理技术施工的要点
针对该工程项目地下溶洞施工的难点以及高速公路设计标准的要求，在应用注浆法地下溶洞处理技术来处理地下溶洞时，关键把握好以下几个要点：① 辅以使用钢护筒跟进处理技术来进行加固，避免出现地下溶洞坍塌的现象；② 针对项目区域范围内出现的裂隙、溶槽等地质状况，在选择运用注浆法进行处理的同时，选择片石、黏土以及泥质强风化岩等进行回填。
图2 项目溶洞处理方案示意简图
2.工程项目地下溶洞具体处理方案及灌浆施工
（1）地下溶洞具体处理方案
项目施工沿线范围内，对于较小的地下溶洞，选择盖板跨越，而对于顶板较薄、洞径相对比较小的地下溶洞，可先进行顶板破碎，再使用片石进行回填，然后进行注浆加固；对于较深的地下溶洞，如果溶洞顶板比较薄，直接使用钻孔注浆法进行处理；所有的埋置较深的溶洞以及稳定性较差的地下溶洞，均采用钢护筒跟进法进行稳定处理。
（2）钻孔注浆施工
图3 注浆法施工示意图
1）地下溶洞注浆孔的位置选择与布置：在具体的施工过程中，需要按照工程设计要求、施工的标准规范等进行钻孔的科学定位，如果在完成初步定位以后，发现地下埋藏或者是地表层存在难以移动、影响钻孔的“障碍物”时，可以适当的偏移钻孔位置，但是，钻孔偏移之后，需要保证钻孔之间的间距小于0.5m。
2）工程项目注浆过程中，钻孔开孔直径全部位于210mm～280mm，钻取到完整的基岩土层下方1m左右后，根据地下溶洞尺寸、开孔直径选择并下入直径适宜的套管护壁，之后改变直径（缩小）。在具体的钻孔过程中，每个注浆钻孔必须要进行测斜，测斜次数需要根据不同的地下溶洞来进行确定，如果地质条件不好、溶洞埋藏较深，则应该适当的增加测斜的次数。控制终孔孔斜在2%以内。
3）在具体钻孔过程中，需要及时地检查钻孔是否垂直、孔位偏差是否在合理的范围之内。比如，在处理K24地段一深度为8m的地下溶洞时，钻头（2.8m）下探至覆盖层之上0.5m时，及时采用外直径为2.7m的检孔器进行验孔检查，满足继续施工要求之后，下入2.7m钢护筒跟进，穿透覆盖层并达到地下溶洞洞底之后开始注浆。
4）深层地下溶洞选择使用“帷幕注浆法”，该标段范围内存在多个较深层的地下溶洞，适宜选择帷幕注浆法进行灌浆处理。注浆的“高”为单个溶洞的高度。工程施工过程中，选择的是水泥砂浆单管注浆，压力控制在0.7MPa～1MPa，每注浆1m高度就进行提管，帷幕注浆各个注浆孔的间距按照梅花形进行布设。如果溶洞无填充物，需要在钻孔完毕后，通过钻孔进行片石、灌砂回填，之后再进行灌浆。钻孔的钻速、节奏等等需要根据地质条件进行灵活地调整，避免出现卡钻等现象，注浆压力尽量控制在1MPa以下，否则如果出现压力过大的情况，可能就会出现漏浆等现象，从而对地下溶洞处理造成不利的影响。
5）工程项目地下溶洞处理效果检查
地下溶洞注浆完毕之后，需要进行必要的注浆效果检验：
① 钻探取芯：完成注浆以后，尤其是对于较大的地下溶洞，可采取钻探取芯的方式来提取浆液填充物判断注浆处理的效果，从感官上判断注浆的强度是否符合高速公路路基建设标准要求。
② 压水试验：按照比例选择、钻取注水孔，然后使用注浆机向孔中进行注水，当压力上升到稳定值且进水量出现明显减少的情况时，即停止向孔中注水；之后，每间隔10分钟进行补注水，反复操作3～4次，如果压力表能够保持在20～30分钟不出现明显的下降的情况，即可判定未出现漏水现象。如果出现明显的漏水现象，必须要采取措施进行补充注浆，以确保注浆效果满足高速公路路基建设的强度要求。
（3）回填造壁法
对与少量裂隙、溶槽等采取回填造壁法，目的是为后期注浆提供防护。主要选择片石、黏土以及泥质强风化岩等进行回填，实际操作过程中，重点把握好回填的方式、回填的时间、判断是否存在漏浆等等，这是确保回填造壁目标实现的关键所在。
三、结束语
在高速公路项目施工过程中，在处理地下溶洞时，需要什么样的处理技术，这与溶洞的特点、地质环境有关，这需要根据实际情况来进行选择最恰当的施工技术。文中案例部分，简单地结合贵州省某高速公路HATJ05标段，K21+270～K58+900范围内的地下溶洞处理进行了具体分析，根据该工程项目的施工要求、地下溶洞的分布以及地质条件等特点，选择了以注浆法为主辅以钢护筒跟进法的地下溶洞处理技术，从而为顺利实现该项目施工目标奠定了坚实的基础。
参考文献
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作者简介：王述，2008年7月毕业于湖南科技大学，专业为工程力学，现就职于中铁二十五局集团第二工程有限公司。
论文作者:王述
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第12期
论文发表时间:2018/9/11
标签：溶洞论文; 地下论文; 注浆论文; 钻孔论文; 技术论文; 高速公路论文; 路基论文; 《建筑学研究前沿》2018年第12期论文;