對(duì)隧道溶洞處理技術(shù)的分析

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)快速、舒適出行的要求也越來(lái)越高，因此交通建設(shè)如火如荼的開(kāi)展開(kāi)來(lái)。但是在隧道建設(shè)過(guò)程中經(jīng)過(guò)巖溶等不良地質(zhì)區(qū)域時(shí)，因?yàn)樽匀粭l件的束縛這種施工現(xiàn)狀也是無(wú)法回避的。由于巖溶區(qū)地質(zhì)情況錯(cuò)綜復(fù)雜，不同的巖溶地質(zhì)，其處治方法也需要對(duì)癥下藥，如若處理方法有失誤，將直接影響到隧道工程的施工質(zhì)量及施工安全，從而造成施工工程的經(jīng)濟(jì)損失，更為重要的是隧道施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中因其潛在的風(fēng)險(xiǎn)未得到有效解決而造成重大的人員傷亡。故巖溶地區(qū)溶洞處理問(wèn)題一直以來(lái)都是工程界的難題。這也激勵(lì)著從事工程建設(shè)的人們對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行堅(jiān)持不懈的研究。

關(guān)鍵詞：隧道;溶洞危害;處理方法

一、溶洞的形成。

1、在石灰?guī)r地質(zhì)區(qū)，沿著石灰?guī)r層內(nèi)的節(jié)理面或者滲裂面的地表水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在表層形成溶溝，或者稱(chēng)融槽，這樣一來(lái)，原先層層分布的巖層便被溶溝分離開(kāi)來(lái)形成柱狀的石柱或石筍。

2、同理，經(jīng)過(guò)上述所講的化學(xué)反應(yīng)，地表水沿石灰?guī)r滲裂裂縫向下滲流發(fā)生溶蝕作用，在巖層超過(guò)100m深處便會(huì)形成落水洞。

3、緊接著，在更深層的巖層下，從落水洞下落的地下水到達(dá)石灰?guī)r巖層的含水層后發(fā)生橫向流動(dòng)，又會(huì)形成溶洞。

4、溶洞也會(huì)隨地下洞穴的形成在巖層地表發(fā)生塌陷，如果塌陷的深度大面積小，這樣的溶洞現(xiàn)象稱(chēng)坍陷漏斗，而深度小面積大則稱(chēng)陷塘。

5、當(dāng)?shù)叵滤娜芪g與巖層的塌陷作用長(zhǎng)期相結(jié)合的作用，就會(huì)形成坡立谷和天生橋。

二、隧道溶洞的危害

溶洞為巖溶洞穴，是地表水和地下水對(duì)溶性巖層經(jīng)過(guò)化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的地下溶蝕現(xiàn)象。巖溶對(duì)隧道的主要危害表現(xiàn)為：

1、洞穴的存在使結(jié)構(gòu)物部分及全部懸空，大大降低隧道使用的可靠度;

2、季節(jié)性的巖溶洞穴涌水，給隧道施工和體系帶來(lái)不安全和不穩(wěn)定因素。

3、巖溶水，特別是當(dāng)CO2等可溶性物質(zhì)含量增高時(shí)，水的流通將給隧道結(jié)構(gòu)帶來(lái)極大的侵蝕作用，影響隧道的使用壽命;

4、洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧道的穩(wěn)定;

5、隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)被破壞，也是造成隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因。正確處理溶洞對(duì)隧道施工具有重要意義。

因此，制定合理、科學(xué)、有效的溶洞處理方案對(duì)隧道順利穿越巖溶地段極為重要。

三、隧道溶洞處理原則及處理方案

1、處理方案選擇原則

（1）安全性。安全是對(duì)任何工程施工最基本的就要求。確保施工安全與運(yùn)營(yíng)安全，圍巖累計(jì)變形量不大于10cm，防滲漏水等級(jí)為I級(jí)。這一點(diǎn)是保證施工正常有序進(jìn)行的最根本保證。

（2）合理性與可操作性。首先必須符合相關(guān)隧道施工的法律法規(guī)的規(guī)定，嚴(yán)格按照法規(guī)的基本眼球進(jìn)行施工與建設(shè)。其次，對(duì)溶洞處理的設(shè)計(jì)方案要是可行的，是可操作的，處理方案要建立在目前的溶洞處理技術(shù)的水平之內(nèi)，要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械裝備狀況和操作人員的技能水平，盡可能降低施工難度。

（3）靈活性好。根據(jù)斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不局限于一種固定的模式，一旦一種方案不能實(shí)施或?qū)嵤┬Ч顣r(shí)，能較好地轉(zhuǎn)換為替代方案。同時(shí)，這種靈活性還要求隧道施工各部門(mén)的通力合作與溝通，只有這兩反方面結(jié)合起來(lái)，方可達(dá)到隧道施工過(guò)程中的靈活有效。

（4）具有可連續(xù)性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進(jìn)行施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。

隧道建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的工程，必須著眼于它的使用質(zhì)量及周期，從可持續(xù)的角度出發(fā)，充分考慮溶洞的潛在危險(xiǎn)進(jìn)行具體的施工處理。保證隧道運(yùn)行的最長(zhǎng)周期。

（5）經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。即在保證施工安全、質(zhì)量并不破壞環(huán)境的條件下的投入對(duì)溶洞處理的成本。

2、隧道熔洞具體處理方案

首先保留并加固坍塌體，防止坍方擴(kuò)大，然后施做套拱和超前大管棚，保證正洞開(kāi)挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌體，進(jìn)入隧道正常開(kāi)挖、支護(hù)工序，并對(duì)隧道基底進(jìn)行注漿加固處理，增強(qiáng)隧底承載力;溶洞段通過(guò)后，進(jìn)行拱部坍腔回填處理。

通過(guò)作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)的溶洞處理順序?yàn)椋悍忾]掌子面→施作套拱→施作超前大管棚→挖除坍塌體→洞身開(kāi)挖、支護(hù)→邊墻及基底加固處理→坍塌溶腔回填處理。

四、溶洞處理關(guān)鍵施工技術(shù)

1、噴射混凝土封閉掌子面

在未探明前方地質(zhì)情況之前，為防止前方出現(xiàn)涌水突泥情況發(fā)生，首先保留并加固坍塌體，依靠坍塌體的支撐掌子面，防止塌方進(jìn)一步擴(kuò)大，立即對(duì)掌子面進(jìn)行封閉處理。若掌子面前方自溶腔內(nèi)涌出塊石、碎石夾黏土等充填物穩(wěn)定掌子面作用，坍體暫不挖除。

2、施作套拱和超前大管棚

為保證施工安全，拱部應(yīng)采用管棚超前支護(hù)并注漿加固溶洞填充物，從而形成復(fù)合穩(wěn)定的固結(jié)體，使周?chē)貙拥牧W(xué)性質(zhì)得到改變，穩(wěn)定性能加強(qiáng);管棚尾端設(shè)鋼格柵混凝土套拱，前端打入穩(wěn)定巖層，形成有效的“棚護(hù)”作用。

3、洞身開(kāi)挖及支護(hù)

注漿完成后洞身采用微臺(tái)階法開(kāi)挖，開(kāi)挖后立即施做初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，并采用噴射混凝土立即封閉掌子面。溶洞處理段圍巖大部分為溶洞充填物，采用人工配合挖掘機(jī)開(kāi)挖;若出現(xiàn)溶層頂板不穩(wěn)定時(shí)，可炸開(kāi)頂板，挖除充填物，回填碎石的方法

4、邊墻及基底加固處理

對(duì)隧道頂部進(jìn)行注漿預(yù)加固處理僅保證隧道拱部開(kāi)挖安全，邊墻及基底圍巖力學(xué)性能得不到改善，并且曾受到過(guò)擾動(dòng)，極有可能會(huì)發(fā)生坍塌事故;另外，即使開(kāi)挖安全通過(guò)溶洞段，也會(huì)因溶洞段與溶洞前后隧底巖性不同，使后期隧道襯砌結(jié)構(gòu)沉降不均，從而造成襯砌嚴(yán)重開(kāi)裂，甚至影響行車(chē)安全。因此，必須對(duì)邊墻及基底進(jìn)行加固處理。

5、拱部坍塌溶腔回填處理

為確保隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全，保證運(yùn)營(yíng)安全，需對(duì)拱部坍塌的溶腔進(jìn)行回填處理?；靥焯幚響?yīng)綜合考慮周邊環(huán)境及溶洞狀態(tài)，并結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，進(jìn)行回填。為減小流塑態(tài)的泵送混凝土對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊力和側(cè)壓力，回填應(yīng)對(duì)稱(chēng)、分次、分層施工完成。

6、監(jiān)控量測(cè)

在洞身開(kāi)挖施工過(guò)程中，每5m設(shè)一組圍巖量測(cè)點(diǎn)，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為拱頂下沉和周邊收斂，密切監(jiān)視每一工況下隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況并及時(shí)反饋，指導(dǎo)下一步施工。

結(jié)語(yǔ)

巖溶地區(qū)的隧道溶洞如果處治不當(dāng)，會(huì)給隧道施工和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)各種問(wèn)題和危害，因此，在巖溶發(fā)育地區(qū)進(jìn)行隧道施工時(shí)，一定要進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，對(duì)隧道前方巖溶進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，并提前做好穿越巖溶溶洞的應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)進(jìn)行隧道溶洞加固處理，防止突泥和突水的發(fā)生。實(shí)踐證明運(yùn)用前述方法對(duì)溶洞的處理是行之有效的，因?yàn)樗淼廊芏床幌嗤?，所以以后的?shí)際工作應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件以及溶洞的發(fā)育大小、巖溶水的發(fā)育分布和與隧道的相關(guān)位置等具體情況采取綜合治理措施。

在今后的工作中，每個(gè)隧道工作者應(yīng)該結(jié)合實(shí)際，不斷去研究學(xué)習(xí)，讓每個(gè)隧道工程做到更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺談巖溶地層隧道施工中典型溶洞的處理技術(shù)與措施.鮑宏偉.科技傳播，2011，（13）

[2]馮衛(wèi)星，況勇，陳建軍.隧道坍方案例分析[M].成都.西安交通大學(xué)出版社.2002.

[4]袁真秀.淺談對(duì)隧道坍方的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].隧道建設(shè).2001.（3）.

[5]陳豪雄，殷杰.隧道工程[M].北京.中國(guó)鐵道出版社.1995.