杨昌勇
贵州路桥集团有限公司 贵州 贵阳 550000
摘要：溶洞的处理是我国山区隧道工程建设的一大难点，处理不当极易引起地质灾害，每年我国都会产生不同程度的溶洞地质灾害，对人身和财产安全都造成了巨大的影响。本文介绍了隧道溶洞类型分类，阐述了隧道施工的原则、隧道溶洞施工措施以及隧道溶洞处理技术控制。
关键词：隧道；溶洞；处理；
溶洞指的是地表水与地下水双重作用下对溶性岩层产生溶蚀现象。由于溶洞内有许多悬空的结构，所以会对施工产生困难，而且大大降低了隧道工程的安全性；溶洞内的填充物渗漏到外部，会对施工造成影响，且带来安全隐患；降水集中季节溶洞内部水位上涨甚至渗出溶洞，也会对隧道稳定性造成影响。所以，对溶岩区隧道溶洞处理施工技术的研究十分必要。
一、隧道溶洞类型分类
由于地形的起伏，在低洼处易形成积水盆地。地底可溶性岩层受水的化学和机械作用下，较易产生沟槽、裂缝和空洞等。结合工程地质水文，根据施工需求，我们简单地按溶洞内填充物对施工的影响，将溶洞分为以下五种类型：① 溶洞为干涸洞穴，无填充物；② 溶洞填充物为饱和水；③ 溶洞填充物为胶结稀泥；④ 溶洞填充物为泥砂夹块石。
二、溶洞处理原则
施工中，应严格遵循“新奥法”施工原理。在溶洞处理过程中，坚持尽量保持溶洞围岩稳定性，做到“轻扰动”。
1、安全第一。从初支到二衬，严格控制围岩累计变形量，防止突水突泥及塌方冒顶。衬砌完工后隧道不渗不漏。
2、可操作性强。要充分考虑人员、机械的技可操作性及方案的执行能力，并尽可能降低施工难度。
3、可选方案完备。施工过程中，根据实际情况，进行方案比选，选择切实可行的方案，并预留备案。
4、经济性强。在保证安全、质量并不破坏环境的条件下的投入最优。
三、隧道施工中常见溶洞处理措施
通过对隧道施工中的溶洞处理经验，总结了如下几点：
1、充泥型溶洞采用的施工措施。在施工中可采取 “超前帷幕预注浆+Φ108 大管棚”综合超前支护技术。依靠注浆在隧道开挖轮廓线外形成5m 厚注浆加固圈，提高围岩自稳时间和强度，达到堵水和加固的目的。一般采用台阶法开挖顺利通过。
2、充水型溶洞采取的施工措施。当掌子面短距离超前探孔内发生涌水，后可采用钻机进一步探测，探明空溶腔充水量，取证其水流补排途径。通过钻孔排水后，监控其水量、水压变化：地下水丰富的隧道，一般采取“以排为主，绕排结合”的施工方法，通过增设泄水洞对溶洞水的直接排放处理，同时增设横通道通过正洞绕行至平导解决前方掘进问题。针对可能造成地下水大量流失、环境遭到破坏的溶腔，主要以“以堵为主，限量排放，排堵结合”的施工原则进行治理。在施工中采用全断面帷幕注浆技术充填衬砌开挖轮廓线5m范围内岩溶腔体及裂隙，防止开挖过程中发生突泥、突水等地质灾害，保证施工安全。
3、充泥砂夹块石型溶洞采取的施工措施。溶洞主要以“注浆加固涌出物+止浆墙+超前帷幕注浆+大管棚+小导管”等加固措施进行治理。在施工中可采用人工台阶法开挖、型钢拱架、网喷初支等措施；开挖完成后，又对结构上部进行径向补充注浆。针对溶洞发育情况，必要时可采取 “迂回绕行、两面夹击”的施工原则进行治理。。
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4、溶洞引起的地表坍塌采取的施工措施。对于由溶洞引起的地表坍塌，一般采用管棚支撑、地表注浆、锚固桩等。另外，有资料表明，当溶洞不具有条件的完整顶板，其厚度大于等于洞跨度的1/2 时或当溶洞节理裂隙发育，且胶结不良、具有坍塌条件的不完整顶板，其厚度大于等于洞高度的5 倍时且无明显渗、漏水的情况下可以不处理而直接通过该溶洞。
四、隧道溶洞处理技术控制
1、地质预报准确性非常重要。准确预测、预报工程地质是合理选择施工措施、实施最优处理方案的必要前提。针对隧道地质复杂、地层多变的特点，按照“每掘必探、先探后挖、不探不挖、不明不进”的十六字方针，采用了以超前钻探为主要的手段，辅以掌子面地质素描、TSP203、地质雷达以及常规的围岩量测及岩石物理、力学指标试验等综合手段。结合地层产状，分析地质构造，采用多种方法结合，准确识别其工程地质概况，可以比较准确地判断围岩掩体特性及掌子面前方地质情况。于此同时，根据洞外常年降雨量观测及隧道所处地的水系，分析其地表水状况；利用物探等方法，揭示洞内溶洞溶腔内存水情况，可以较为准确地预测溶洞动静水量。地质预报在复杂地质隧道施工中是不可或缺的重要环节。有了这些较详实的数据，我们准确判断前方地质水文，拟定适宜的对策。这对于在保证安全的前提下，成功突破不良地质是很有必要的。
2、对于干涸洞穴，首先判断其与隧道关系及溶腔大小。对于处于拱部的溶洞，先用小导管或管棚支护过去，预留填塞口，待初支完成后通过予以注浆填满。位于墙部的，则先填塞石块等，先填满，后支护通过。
3、填充物为饱和水的溶洞采用限排降压处理是非常有效的。首先，开挖前对章子面进行与加固：对溶洞进行周边帷幕注浆加固堵水，同时在帷幕外侧打设数个泄水孔。此过程中，随时监控水压力的变化，如遇特殊情况，及时采取相应对策。待隧道开挖完成后，及时将钻孔进行注浆封堵。打设泄水孔，缓缓适量释放溶腔内应力，再配合帷幕注浆通过是处理富水型溶洞的好方法。这样一来，有效的保护了溶腔壁的稳定很好的预防了突水突泥的发生，确保施工安全。
4、对于充填型溶洞，小导管及大管棚施工是解决充填型溶洞开挖安全、快速的好方法。判断溶洞填充物性质后，对小导管或大管棚注浆，方可进行开挖。通过注浆，使得溶腔内填充物得到加固。而小导管及管棚周围的填充物则与其固结，加大了支撑体系的刚度，同时阻隔充填物或岩溶水涌入隧道。施工中应注意控制注浆质量，确保其作用的发挥及注浆对掌子面围岩的影响。
5．超前帷幕注浆是解决充填型溶洞开挖常用的手段。隧道充填型溶洞采用超前帷幕预注浆堵水加固措施，可以保证施工安全。开挖后的径向补充注浆和局部补强注浆等措施的采取，可以有效提高注浆质量，对于隧道结构的稳定有着重大意义。注浆过后，填充土体中的孔隙得到填塞，同时也改善了填充物的物理力学性质。
6．遭遇大、超大型溶洞时，一般采用迂回绕行的方法。当一次性不能通过时，采用前后夹击。与一次通过相比，最大程度地减少了溶腔壁及隧道的稳定，大大减小了处理难度。当隧道遭遇多个大型溶腔后，通过增加横通道及时绕开溶洞，在隧道开挖继续的情况下，给溶洞处理留下了足够的时间。同时通过增加的横通道反向掘进接近溶腔，正反向两面夹击处理溶腔。这样一来，有效地缩短了溶腔处理的时间，同时减少了隧道的工期投入。
近年来虽然科学技术已经不断发展，勘测、开挖、注浆等技术手段也越来越成熟，但是溶洞崩塌产生的安全事故还在不断发生。所以要加强对隧道施工溶洞的处理，施工前要先进行地质勘测，尽量搜集更多的溶洞相关资料；及时处理侵蚀裂缝，严格控制其填补质量；处理好溶洞水问题，保证排水系统正常，不影响地下水系的流动等。只有适当处理好溶洞，才能保证隧道工程的稳定运营，避免隧道事故的发生。
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论文作者:杨昌勇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/26
标签：溶洞论文; 隧道论文; 注浆论文; 地质论文; 围岩论文; 措施论文; 帷幕论文; 《防护工程》2018年第13期论文;