摘要：溶洞在贵州山区高速公路隧道工程建设过程中十分常见，多种隧道不良地质病害现象随之出现，隧道内地基承载力不足、隧道塌方、冒顶、涌水和突泥等工程问题会对施工和运营安全造成严重影响。本文结合工程实例简要介绍了在山区公路隧道建设过程中，对不同类别的溶洞采取的常用处理措施和建议。
关键词：公路隧道；溶洞处理；常用措施
1、岩溶的发育条件
溶洞是岩溶现象中的主要类型，而岩溶（又称喀斯特）是具有可溶性的岩石受到水的溶蚀作用，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。贵州省铜仁地区的山区多为灰岩、白云质灰岩等可溶性岩石，具有岩溶发育的物质基础。在岩溶发育的过程中可溶性的岩层是必不可少的，其次在岩层中要有充足的具有溶解能力（含CO2）的水，另外地下水通道、水在岩层中的途径也是岩溶发育过程中必不可少的环节。岩层岩性、地质构造、地形、气候等多种因素对岩溶的发育有着重要的影响。
山区公路隧道在开挖过程中通常会遇到两种类型的岩溶：一类是溶蚀裂隙，另一类是溶洞。溶蚀裂隙的发育规模一般都不大，对隧道施工的影响比较小，简单处理就能处理得当；而对于溶洞，因其规模大小不同、相对隧道的位置不同与充填物质不同，对于隧道结构稳定性的影响和施工安全风险的影响也相对各异。在隧道开挖施工过程中，这类溶洞通常伴随着塌方、冒顶或突水突泥现象的发生，因此这类溶洞的处理也相对较为复杂，在勘察设计与施工过程中要尤为注意。
2、山区公路隧道溶洞处理的原则
在山区公路隧道的建设过程中，所遇溶洞的类型各异，规模不同，因此对于溶洞的处理措施也应根据溶洞的实际发育情况来采取相对应的措施。在溶洞的处理过程中应遵循“预报超前、方案合理、结构安全、易于施工、环保经济”的原则，保证隧道在岩溶段内能安全、稳妥、经济地施工、运营。隧道在通过岩溶地段时，开挖施工前应进行超前地质预报，采用物探或超前钻探的手段提前探明隧道前方的溶洞范围、规模、是否有充填物，根据溶洞的实际情况来合理地选用支护形式，采取相应的处理措施。
3、山区公路隧道溶洞处理的常用措施
本文结合贵州省铜仁市沿印松高速公路项目隧道溶洞的处治经验简要介绍山区公路隧道处理的常用措施。项目位于贵州中北部黔北山地高原之南，地处大娄山脉与武陵山脉接壤部位，沿线主要揭露地层为奥陶系泥灰岩、志留系泥质页岩，岩溶发育较明显，溶洞的规模大小不一，充填物主要为粘土或泥夹石。
3.1、小型溶洞的处理措施
对于隧道内规模较小、发育停滞的溶洞，可以根据其与隧道相对位置情况，采用片石混凝土或者混凝土回填封闭的方式处理，拱腰以上或者拱顶的小型溶洞，如果溶洞的围岩较破碎、稳定性较差，应对溶洞洞穴采取喷锚支护，防止溶洞发生坍塌。并在溶洞内预留注浆管，在二衬施工完成之后泵送混凝土回填封闭溶洞。小型溶洞的处理措施详见图1。
图1 小型溶洞的处理
3.2 大型溶洞的处理措施
对于隧道拱顶或者拱腰以上位置的大型溶洞，如溶洞内无充填物（或填充物可清除），当溶洞的围岩较稳定时，可以采取护拱的形式进行防护：溶洞开挖之后施作I20b工字钢拱架，同时拱架内需预留不小于50cm厚做混凝土护拱，在拱架之内安装双层20×20cmφ8钢筋网，再喷射50cm厚混凝土作为护拱，对于型钢拱架采用3m长的20药卷锚杆作为锁脚锚杆，锁脚锚杆应深入基岩至少1.5m。后通过预留注浆管泵送C25混凝土至护拱之上的溶洞内，混凝土应分次泵送回填，总回填厚度不小于50cm，当泵送的混凝土强度达到70%后，向溶洞内进行吹沙回填，作为落物缓冲层，厚度不小于25cm。
对于隧道拱腰以上位置的有充填物的大型溶洞或者溶洞围岩不稳定的无充填物的大型溶洞，通常在隧道开挖之前在溶洞下方施作大管棚作为超前支护措施，隧道开挖后初喷10cm厚混凝土，然后施作I20b工字钢拱架，拱架内安装双层20×20cmφ8钢筋网，再喷射50cm厚混凝土作为护拱结构，对于型钢拱架采用3m长的20药卷锚杆作为锁脚锚杆，锁脚锚杆应深入基岩至少1.5m。护拱施工完成之后再进行初支及二衬施工。拱顶有充填物的大型溶洞处理措施详见图2。
图2 拱顶有充填物的大型溶洞处理
对于隧道仰拱或拱腰以下边墙位置的大型溶洞：（1）溶洞的上部开口宽度较窄时，通常采用C20片石混凝土或者素混凝土将溶腔回填封闭，溶洞上部采用C25钢筋砼梁、板结构跨越，溶洞底部预埋透水管作为排水通道；（2）溶洞上部开口宽度较大、溶洞顶板承载能力不足以支撑隧道结构及行车荷载时，应采用桩基及钢筋砼梁跨越；（3）对于仰拱下特大型的溶洞应根据实际规模采取梁、板、拱等结构跨越，保证隧道底部的地基稳定性。
3.3 岩溶水的处理必要时对当地生产和生活用水采取适当的保护措施；
地下水在溶洞的形成过程中有重要影响，因此岩溶水通常伴随着溶洞的出现而存在。当隧道施工遇到溶洞存在岩溶水时，应该采用“截、堵、排、防”措施进行综合性地治理，根据岩溶地下水的存量大小，分别采取不同应对措施。当岩溶水量较小时，应采用疏导的方式，使岩溶水通过暗沟、涵洞、泄水洞、明渠、渗沟等疏水管道排除隧道外。当岩溶水量较大、地下水来源丰富时，应以“堵”的治水措施为主，采取注浆（全断面注浆、局部注浆）等方式，务必切断隧道初支与地下水系的连通通道，隔断地下水的渗透。
4、结语
山区公路隧道的溶洞处理是一项灵活多变的综合治理技术，在勘察设计与施工过程中应根据溶洞的实际发育情况综合考虑，充分利用超前地质预报等手段进行预报预测，对于不同规模大小，不同位置的溶洞要采取合理的处理措施，保证隧道的安全施工与运营。
参考文献：
[1]《工程地质手册》编委会.—5版.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2018.
[2]李雄周，王星星，秦之富.云南省某高速公路隧道岩溶段处治技术研究[J].地下空间与工程学报，2017
[3]黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社.2016.
[4]马先超.岩溶地段隧道处理措施探讨[J].湖南交通科技，2009
[5]李国锋．特殊地质公路隧道动态设计施工技术[M]．北京：人民交通出版社.2005．
论文作者:庄旭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：溶洞论文; 隧道论文; 岩溶论文; 措施论文; 混凝土论文; 山区论文; 公路论文; 《基层建设》2019年第15期论文;