溶洞處理技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用研究

蔣代玉 張付剛

摘 要：在公路隧道施工中，往往可能碰到一些溶洞，溶洞技術(shù)處理是公路隧道施工中難點部分也是重要部分。溶洞內(nèi)部的懸空結(jié)構(gòu)會對公路隧道的安全性、可靠性造成很大的影響，因而在公路隧道施工中，也應(yīng)當(dāng)采取更好科學(xué)、合理的溶洞處理技術(shù)方案，以此提高公路隧道施工的可靠性。本文探討了溶洞處理技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用，分析了施工中常用的幾種溶洞處理措施以及技術(shù)要點。

關(guān)鍵詞：溶洞處理技術(shù)；公路隧道；應(yīng)用

溶洞也就是指巖溶洞穴，是一種在地下水和地表水流動和腐蝕作用下形成的巖石內(nèi)部洞穴，在公路隧道施工中，溶洞內(nèi)部的懸空結(jié)構(gòu)就使得隧道結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出一定的不穩(wěn)定性。而且在一些季節(jié)，溶洞中還會出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，可能會損害隧道結(jié)構(gòu)和公路地表，因而在公路隧道施工中，如果發(fā)現(xiàn)有溶洞的存在，一般要進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)處理，降低溶洞對公路隧道的不利影響。

1 隧道溶洞分類

按照地形、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)等方面的不同，溶洞類型也并不一樣，溶洞的形成過程很復(fù)雜，原因也多種多樣，因而其結(jié)構(gòu)形式也會呈現(xiàn)出不同的特點，在公路隧道中，按照溶洞內(nèi)填充物以及溶洞對隧道施工的影響一般將隧道溶洞分為以下幾類[1]。分別是：泥沙夾塊石、飽和水、干涸類型的無填充物、膠結(jié)稀泥。在公路隧道施工中，溶洞內(nèi)填充物的構(gòu)成是首要影響因素，針對不同類型的隧道溶洞，也一般采取不同的技術(shù)處理方法。

2 隧道溶洞的一般處理措施

2.1 隧道開挖及支護(hù)

在隧道開挖中，當(dāng)隧道挖至接近隧道溶洞附近或者斷層破碎帶時，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行安全支護(hù)工作，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報中對于隧道溶洞大小、結(jié)構(gòu)、填充物的判斷，采取相應(yīng)支護(hù)措施。隧道溶洞的地質(zhì)水文數(shù)據(jù)便是重要的判斷依據(jù)，如果隧道溶洞中的填充物為飽和水或者膠結(jié)稀泥等物質(zhì)，應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行排水。當(dāng)隧道前段水量較大時，應(yīng)當(dāng)限量排水，首先保障隧道施工的支護(hù)安全，對于爆破中的爆炸物藥劑量要嚴(yán)格控制，只有當(dāng)支護(hù)效果和地質(zhì)條件符合加固要求時，才能繼續(xù)開挖。

2.2 隧道結(jié)構(gòu)支護(hù)

當(dāng)隧道穿越地段時，地帶內(nèi)溶洞內(nèi)填充物的移除便會對溶洞結(jié)構(gòu)的受力造成影響，隨著填充物的挖掘和移除，溶洞應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，受力點會相對集中，隧道便會承受局部應(yīng)力集中。因而隨著隧道溶洞內(nèi)填充物的移除，要緊跟做好相應(yīng)結(jié)構(gòu)支護(hù)工作，針對溶洞結(jié)構(gòu)受力特點選擇合理的支護(hù)方式，如圓形內(nèi)輪廓支護(hù)、封閉環(huán)形支護(hù)、雙拱形支護(hù)等等。在隧道結(jié)構(gòu)支護(hù)方面，主要考慮的受力結(jié)構(gòu)，避免對隧道造成局部應(yīng)力集中而發(fā)生安全事故，同時初期支護(hù)和后期支護(hù)應(yīng)當(dāng)快速銜接，避免支護(hù)空白段的出現(xiàn)。

2.3 隧道防水及排水

在隧道溶洞處理中，如果溶洞是有地下水發(fā)育造成的，那么一般采取“以堵為主，限量排放”的原則，對于此類溶洞處理不能破壞相關(guān)地段的地下水系統(tǒng)平衡，否則可能會對隧道整體產(chǎn)生不利影響。在溶洞地下水排放水，要保證溶洞腔壁的壓力穩(wěn)定性，如果排水過快也可能導(dǎo)致溶洞腔壁壓力損失過快，對于排水量的控制一般通過檢測水壓表的方式[2]。如果能通過一些措施堵住溶洞地下水不對公路隧道造成影響，則應(yīng)當(dāng)以堵為主，必要時再采取排水措施。

2.4 輔助坑道

輔助坑道對于保障隧道安全性以及隧道溶洞處理有著重要作用，在公路隧道施工中應(yīng)當(dāng)設(shè)計合理的輔助坑道，充分發(fā)揮輔助坑道作用。輔助坑道不但能夠加快隧道施工速度，還能為隧道溶洞處理的排水工作創(chuàng)造有利條件，在地質(zhì)預(yù)報方面也有重要的作用。在掌子面的工作條件以及通風(fēng)條件蓋上方面，輔助坑道能夠提供更好的通風(fēng)環(huán)境。同時，在隧道施工中如果發(fā)生一些安全事故，輔助坑道還可以作為救援和逃生通道，輔助坑道的設(shè)計也應(yīng)當(dāng)充分考慮其安全可靠性，以提高公路隧道施工的安全保障。

3 隧道溶洞處理的技術(shù)要點

3.1 地質(zhì)預(yù)報

對于隧道溶洞技術(shù)處理來說，準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報是非常重要的，地質(zhì)預(yù)報數(shù)據(jù)也是隧道溶洞技術(shù)里的主要依據(jù)，針對不同的公路隧道施工特點，在考慮其地質(zhì)條件、巖石結(jié)構(gòu)、水文特點等情況選擇相應(yīng)的地質(zhì)預(yù)報方式。例如超前鉆探、TSP203、地質(zhì)素描、地質(zhì)雷達(dá)等眾多的地質(zhì)預(yù)報方式手段，在地質(zhì)預(yù)報方案制定中要充分利用各種方法，制定合理的地質(zhì)預(yù)報勘探流程。綜合分析公路隧道段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、分析其地下水系和地表水系，評估隧道施工段的整體地質(zhì)穩(wěn)定性，利用物探等方法了解隧道溶洞的填充物，判斷隧道溶洞類型[3]。

3.2 針對不同類型隧道容道的技術(shù)處理要點

3.2.1 填充物為飽和水的溶洞

在處理這種類型溶洞時一般采取降壓處理，這也是最為有效的方式之一，在開挖前做好支護(hù)加固措施，溶洞周邊進(jìn)行堵水處理，溶洞周邊帷幕注漿，在帷幕側(cè)面打設(shè)排水孔。排水過程中應(yīng)當(dāng)注意的是要嚴(yán)格控制排水量和排水速度，采取限量排水的方式，避免排水過快給溶腔造成壓力。如遇突發(fā)狀況，要及時注漿封堵，保障溶腔的穩(wěn)定性。

3.2.2 填充物為泥沙加塊石的溶洞

處理此種類型溶洞的方法過程中一般是首先進(jìn)行注漿，以加固涌出物，做好相關(guān)支護(hù)工作，然后通過止?jié){墻、超前帷幕注漿、大管棚、小導(dǎo)管等方式對溶洞內(nèi)部填充物進(jìn)行挖掘，在挖掘過程中注意做好相關(guān)支護(hù)工作。

3.2.3 干涸型溶洞

如果溶洞為干涸型溶洞，在技術(shù)處理中應(yīng)當(dāng)首先根據(jù)地質(zhì)預(yù)報對溶洞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、大小、性狀進(jìn)行判斷，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行溶洞的注漿填充。處理過程中應(yīng)當(dāng)注意的是要根據(jù)溶洞結(jié)構(gòu)特點做好支護(hù)工作，避免溶洞填充中對隧道造成局部應(yīng)力集中，在填充后也要進(jìn)行相應(yīng)支護(hù)工作。

3.2.4 填充物為膠結(jié)稀泥的溶洞

在處理膠結(jié)稀泥類型的溶洞時，技術(shù)要點是做好安全開挖工作，可以利用小導(dǎo)管和大管棚施工，在開挖后及時注漿，對溶洞填充物進(jìn)行加固，在加固過程中應(yīng)當(dāng)充分考慮小導(dǎo)管和大管棚施工中的支撐體系剛度。對于注漿量的控制要根據(jù)施工特點和溶洞大小制定合理的注漿量。

4 施工注意事項

在公路隧道施工中，對于溶洞的技術(shù)處理是非常重要的部分，直接關(guān)系著隧道整體的安全性和可靠性，因而如果在公路隧道施工中首先要做好地質(zhì)勘探和地質(zhì)預(yù)報工作，判斷公路隧道施工段是否存在溶洞，如果存在，則要對溶洞進(jìn)行重點勘探檢測。

在隧道施工中，對于富水巖溶地段的施工應(yīng)當(dāng)以順坡施工為主，在富水巖溶地段進(jìn)行主要的挖掘工作，這樣需要根據(jù)工程特點和工期需要進(jìn)行綜合考慮。如果工程中有平行導(dǎo)坑反坡施工的存在，平行導(dǎo)坑與掌子面之間的距離不能過長，并且在正洞施工中盡量不要進(jìn)行小導(dǎo)坑施工。

施工方案中，應(yīng)當(dāng)對于溶洞處理有一個整體規(guī)劃，特別是如果公路隧道施工地段存在多個溶洞，在技術(shù)處理上要綜合考慮所有地段溶洞的影響，避免顧此失彼，威脅公路隧道的安全性。

同時，在施工組織中應(yīng)當(dāng)制定出完善的溶洞處理突發(fā)狀況應(yīng)對措施，在溶洞處理中，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及一些其他因素都可能造成突發(fā)情況，如果沒有完善的應(yīng)對措施，很可能造成巨大的安全事故。因而制定完善的突發(fā)狀況應(yīng)對措施，也是保障公路隧道施工安全的重要基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

在公路隧道施工中，由于地質(zhì)的復(fù)雜性可能會遇到一些溶洞，溶洞的存在就會對公路隧道施工安全性和可靠性造成一定的影響，為了降低這種不利影響，在隧道施工中也會對溶洞進(jìn)行一些相應(yīng)技術(shù)處理。依照隧道溶洞的不同類型和隧道地段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點、水文特點等選擇適宜的隧道溶洞處理技術(shù)方案，在處理中嚴(yán)格遵循處理原則，保障隧道施工的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]范斌.溶洞處理技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2012，23：102～104.

[2]吳尚杰.地質(zhì)分析與雷達(dá)探測綜合預(yù)報技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用研究[J].福建建筑，2012，12：43～45.

[3]周子暉，谷佳迅.巖注漿加固技術(shù)在公路隧道中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012，32：108～109.