巖溶發(fā)育區(qū)公路隧道溶洞處理施工方法探討

韓亮

摘要：修建巖溶發(fā)育區(qū)的隧道時由于溶洞的存在會拖慢工期，威脅建設(shè)安全。因此，在整體建設(shè)過程中，必須聯(lián)系地質(zhì)相關(guān)特點(diǎn)與巖溶不同的發(fā)育性質(zhì)，采取與之對應(yīng)的處理手段。本文結(jié)合巖洞處置的基本原則，根據(jù)施工的特殊性，總結(jié)普遍采用的施工措施，希望為該地區(qū)隧道施工提供參考。

關(guān)鍵詞：巖溶發(fā)育區(qū)；公路隧道；溶洞處理；施工方法

一、處理溶洞基本原則

第一，堅(jiān)持安全第一，嚴(yán)格控制質(zhì)量。由開挖到二襯操作，對有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)真操作，實(shí)時監(jiān)督控制隧道使用，并且了解溶洞變形的不均勻性與沉降變形。對涌突水異常狀況和連帶冒頂塌方現(xiàn)象有效掌握。實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)防排水方案的可行性，降低施工操作中發(fā)生安全隱患的概率。

第二，管控程序不松懈。應(yīng)當(dāng)精細(xì)化處置管控程序并具體到每一個環(huán)節(jié)工序，最大程度彰顯人的主動性，進(jìn)而獲得標(biāo)準(zhǔn)的施工操作。高度統(tǒng)一知識和實(shí)踐操作，同時不斷反思總結(jié)，深入積累學(xué)習(xí)，歸納創(chuàng)新，產(chǎn)生豐富的處置經(jīng)驗(yàn)，為接下來的施工提供理論支撐。

第三，較強(qiáng)操作性的設(shè)計(jì)方案。聯(lián)系工地真實(shí)狀況，對工作人員、設(shè)施以及執(zhí)行操作情況全方位思考，防止具體操作中無法科學(xué)聯(lián)系人、機(jī)、料，整體把握工人的難易操作程度以及具體建設(shè)范圍，盡量對設(shè)計(jì)方案持續(xù)改進(jìn)，最大程度降低操作困難度，更好地推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)[1]。

第四，經(jīng)濟(jì)最優(yōu)。在充分確保安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有效改進(jìn)建設(shè)方案。

二、隧道在巖溶發(fā)育區(qū)施工特點(diǎn)

（一）預(yù)報溶洞情況

由于隧道所在區(qū)域具體是灰?guī)r，若可以對掌子面之前的圍巖狀況及時判斷，一定程度上可以很好指導(dǎo)施工方式、開挖尺寸，進(jìn)而合理調(diào)整支護(hù)參數(shù)，但是當(dāng)前預(yù)報基本無法探測開挖面拱頂上部地質(zhì)特點(diǎn)，通常僅能對正前方掌子面進(jìn)行掃描，因此不能提前預(yù)報溶洞的賦存狀況。只能完全開挖以后實(shí)行處理。

（二）施工中發(fā)生的風(fēng)險

具體采取全斷面開挖或者是上下臺階開挖方法，僅根據(jù)圍巖等級實(shí)施判斷，一般應(yīng)用的方法不會發(fā)生較大的問題。但針對巖溶發(fā)育區(qū)域，特別是在全斷面操作中遭遇溶洞時，很難處置斷面開挖較大的情況。相應(yīng)的解決方法一般是通過拱架增加對初期支護(hù)強(qiáng)化，此時需要擴(kuò)挖斷面才可以安裝拱架，存在極高的安全威脅。在處理溶洞中的拱頂和拱腰部位時，墻體坍落和掉塊現(xiàn)象時有發(fā)生，施工危險極高。

（三）施工關(guān)鍵點(diǎn)

通常在完成溶洞區(qū)域初期支護(hù)以后就立即回填，由于現(xiàn)場管理與安排未給予高度重視，一般這一操作表現(xiàn)出滯后性，不能滿足回填要求，容易出現(xiàn)操作隱患。并且在施工操作中結(jié)構(gòu)自身缺乏穩(wěn)定性，其他因素容易對其造成一定的影響，孔腔體也會發(fā)生掉落塊石問題，初期支護(hù)不能很好承受這一沖擊而遭到破壞。

三、一般施工處理措施

（一）開挖與支護(hù)

在具體操作中，當(dāng)挖至溶洞周圍或者是斷層破碎帶時，應(yīng)即刻采取安全支護(hù)操作，結(jié)合掌握的溶洞大小、結(jié)構(gòu)等資料，準(zhǔn)確判斷填充物，并選擇相應(yīng)的支護(hù)方法。其中將地質(zhì)水文資料作為主要判斷標(biāo)注，若將飽和水或者稀泥作為填充物，應(yīng)先組織排水。當(dāng)前段形成較大水量時，應(yīng)對排水工作嚴(yán)格控制，應(yīng)將施工安全放在第一位，同時也需要嚴(yán)格管理爆炸物劑量，只有支護(hù)與地質(zhì)條件完全達(dá)到規(guī)定要求時，才可以繼續(xù)進(jìn)行開挖操作。

（二）結(jié)構(gòu)支護(hù)

當(dāng)穿越隧道區(qū)域，溶洞內(nèi)部移除填充物必將影響結(jié)構(gòu)受力情況，隨著不斷挖掘與轉(zhuǎn)移填充物質(zhì)，會相應(yīng)的改變應(yīng)力結(jié)構(gòu)，高度集中受力點(diǎn)，隧道會集中承受局部應(yīng)力。因此在轉(zhuǎn)移填充物的過程中，必須嚴(yán)格管理支護(hù)操作，結(jié)合結(jié)構(gòu)受力情況采取科學(xué)的受力措施[3]。在結(jié)構(gòu)支護(hù)操作上，應(yīng)當(dāng)對受力情況謹(jǐn)慎思考，避免過于集中，局部應(yīng)力引發(fā)安全問題，同時迅速連接初后期支護(hù)，防止發(fā)生空白區(qū)域。

（三）防排水操作

在處理操作中，若地下水發(fā)育形成的溶洞在對其處理過程中應(yīng)避免對有關(guān)區(qū)域的地下水系統(tǒng)平衡造成損壞，否則將會影響整體施工。在排放地下水時，墻壁應(yīng)保持穩(wěn)定的壓力，若排水速度較快也會加快腔壁壓力損失，一般采取水壓檢測設(shè)備控制排水量[4]。若可以采取相關(guān)手段堵住地下水避免其影響隧道施工，可以先選擇這一操作，之后才使用排水手段。

（四）輔助坑道

在保證隧道安全以及處理溶洞操作時輔助坑道發(fā)揮了巨大的作用，在設(shè)計(jì)操作中應(yīng)對輔助坑道科學(xué)處置，最大程度發(fā)揮其作用。這項(xiàng)操作不僅可以提升操作速率，還可以為處理排水操作創(chuàng)造良好的條件，有利于地質(zhì)預(yù)報工作的開展。在掌子面操作環(huán)境以及通風(fēng)條件方面輔助坑道創(chuàng)造了最佳的通風(fēng)環(huán)境。

四、不同類型的溶洞隧道處理技術(shù)

第一，飽和水填充物的溶洞。通常采取降壓方法，這也是效率最高的處理方式。在開挖操作之前認(rèn)真安排支護(hù)加固施工，并對溶洞附近進(jìn)行堵水操作，實(shí)施必要的帷幕注漿，并且由其側(cè)面設(shè)計(jì)排水孔。在這一操作中應(yīng)當(dāng)對排水量與速度嚴(yán)控，最好采取限排的方法，防止速度較快增加溶腔承受的壓力。若發(fā)生緊急情況，應(yīng)立刻使用注漿封堵，最大程度確保其穩(wěn)定性。

第二，泥沙混合塊石的溶洞。通常先實(shí)行注漿操作，對涌出物及時加固，并且安排好有關(guān)的支護(hù)操作，然后利用止?jié){墻、大管棚等方法深挖填充物，應(yīng)當(dāng)注意，這一操作中也需要安排好支護(hù)操作。

第三，干涸的溶洞。首先結(jié)合預(yù)報及時判斷結(jié)構(gòu)、大小等情況，在這一前提下采取注漿方式填充溶洞。在具體操作中應(yīng)當(dāng)結(jié)合結(jié)構(gòu)情況組織支護(hù)操作，避免產(chǎn)生的局部應(yīng)力損害隧道，結(jié)束填充以后也需要及時做好支護(hù)操作。

第四，稀泥填充的溶洞，關(guān)鍵是充分保證開挖的安全性，可以在施工操作中使用小導(dǎo)管與大管棚工具，結(jié)束開挖操作后快速注漿，認(rèn)真加固處理填充物，在具體操作中應(yīng)對施工工具的支撐剛度整體分析。

五、結(jié)束語

在巖溶發(fā)育區(qū)隧道建設(shè)過程中非常容易發(fā)生溶洞與溶槽問題，普遍影響施工操作。所以對其進(jìn)行處理時必須高度重視方案的可行性和安全性。本文通過分析幾種不同巖溶地區(qū)溶洞的施工處理手段，總結(jié)了具體操作中應(yīng)當(dāng)注意的原則，并且要求結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)調(diào)節(jié)施工措施，提升操作的安全水平。

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（作者單位：中鐵隧道集團(tuán)三處有限公司）