高速公路隧道穿越溶洞段處治技術(shù)及對策

王小兵

(甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司，甘肅 蘭州 730000)

溶洞地貌在我國范圍內(nèi)分布廣泛，是我國高速公路隧道工程施工的重要地貌類型，溶洞地貌的地形特點會影響隧道工程的交通安全。因此，在高速公路工程施工過程中如何開展高速公路溶洞段施工技術(shù)的應(yīng)用和施工質(zhì)量監(jiān)督控制成為促進高速公路建設(shè)、提高高速公路施工質(zhì)量的重要關(guān)鍵。為了能夠提升溶洞高速公路隧道施工成效，需要在施工的過程中仔細檢查溶洞段的熔巖分布范圍、熔巖類型、巖層穩(wěn)定性，嚴格按照規(guī)范的施工標準和施工規(guī)范來開展施工，制定出科學(xué)合理的施工方案，使得溶洞段施工能夠滿足高速公路隧道建設(shè)要求。

1 高速公路隧道穿越溶洞段處治的重要性

由于溶洞內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境具有一定的復(fù)雜性和特殊性，所以要想嚴格按照相關(guān)施工要求展開施工作業(yè)，就必須要對溶洞進行針對性的處理[1]。目前，針對溶洞段處理，主要包含三種方法。第一，對洞壁進行修正；第二，對洞頂進行加固；第三，對洞底基底進行改良，并輔助以相應(yīng)的防護措施。這三種處理方法不僅可以使高速公路隧道順利的穿越溶洞段，為隧道施工人員的生命安全提供保障，還可以降低溶洞環(huán)境對高速公路隧道施工的不利影響，優(yōu)化溶洞內(nèi)的施工環(huán)境，避免后續(xù)自然災(zāi)害對高速公路隧道施工的侵害。

2 高速公路隧道穿越溶洞段的處治難點

在高速公路施工過程中，針對隧道穿越溶洞段的處治，面臨的最大難點就是施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和水文條件過于復(fù)雜，施工參數(shù)無法確定，施工安全隱患較多。所以，在實際的施工過程中，施工人員必須要提前對當?shù)氐牡乩憝h(huán)境情況有一個全方位的了解，對溶洞段的地質(zhì)條件進行詳細的勘察，在充分了解溶洞規(guī)模、溶洞段水文特征以及隧道穩(wěn)定情況的基礎(chǔ)上，制定出一套科學(xué)合理的隧道穿越溶洞施工方案，然后嚴格按照這一施工方案展開施工作業(yè)。另外，在不斷推進施工進度的過程中，溶洞段的施工環(huán)境并不是一成不變的，有的溶洞大小會發(fā)生改變，有的溶洞分布集中程度不同，有的溶洞壁含水率差異非常大。溶洞地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性，也會加大高速公路隧道穿越溶洞段施工的難度與風(fēng)險。所以，施工人員在施工過程中，必須要對溶洞的相關(guān)指標進行細致的測量與監(jiān)控。具體測量與監(jiān)控內(nèi)容如表1所示。

表1 高速公路隧道穿越溶洞需要檢測的內(nèi)容

在高速公路施工過程，針對隧道穿越溶洞的處治，還需要借助先進的測量手段和測量工具對溶洞內(nèi)的實際情況進行分析與研究。所以，施工人員必須要具備豐富的隧道穿越溶洞段施工經(jīng)驗，并掌握高超的隧道穿越溶洞段的施工技術(shù)。與此同時，還要借助相應(yīng)的處治技術(shù)手段，改善高速公路隧道穿越溶洞的施工環(huán)境，為施工進度的順利推進、施工質(zhì)量的強化提供保證。

3 高速公路隧道穿越溶洞段處治技術(shù)的應(yīng)用

3.1 針對溶洞段基底的處理

針對溶洞段基底的處理，需要注意以下三個方面。首先，做好溶洞段基底地質(zhì)條件和水文條件的探測，明確是否存在隱性溶洞[2]。之后，再以此為基礎(chǔ)確定出最適宜的一套施工方案；其次，回填技術(shù)是溶洞段基底處理的最佳技術(shù)，在支撐結(jié)構(gòu)模型方面，如果需要使用到樁基礎(chǔ)承臺，為了降低場地空間條件的限制，需要做好相對模擬分析工作；最后，對地下水的流水通道進行分析，然后結(jié)合相關(guān)人員的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)，對現(xiàn)有的施工參數(shù)進行完善，保證施工進度的順利推進。

3.2 針對溶洞段頂部和側(cè)壁的處理

針對溶洞段頂部和側(cè)壁的處理，需要注意以下三個方面。首先，對溶洞段頂部和側(cè)壁的危石予以重點關(guān)注，利用加錨的方式處理溶洞四壁，提升施工過程的穩(wěn)定性。如果溶洞較大，可以先采用機械手的方式進行混凝土的噴射，然后再對溶洞四壁進行加固。并根據(jù)加固后的實際情況，采取相應(yīng)的提升溶洞穩(wěn)定性措施。需要注意的是，加固溶洞四壁的時候，可以合理的應(yīng)用藥卷錨桿來保證隧道工程的施工質(zhì)量；其次，針對溶洞段洞身的處理，需要重點關(guān)注溶洞的開挖面，避免開挖面過大，影響溶洞的穩(wěn)定性。如果出現(xiàn)洞身穩(wěn)定性降低的現(xiàn)象，一定要在第一時間采取針對性的解決措施，確保洞身得到有效的承壓防護；最后，在處理洞身的時候，可以通過內(nèi)承臺和混凝土結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用來提高洞身的牢固性。在實際施工中，可以將內(nèi)承臺分成3段，厚度控制在2m左右。為了將內(nèi)承臺承擔荷載的作用充分發(fā)揮出來，需要在隧道的左側(cè)、外側(cè)以及內(nèi)側(cè)進行內(nèi)承臺的設(shè)置，并利用泡沫板進行隔離。

4 不同類型溶洞的處治方式

針對未填充型溶洞或者部分填充型溶洞的處治，需要先將溶洞內(nèi)無用的堆積物進行徹底的清除，將溶洞表面的浮土進行有效的清理。在完成清潔工作之后，再正式開始溶洞回填。需要注意的是，在回填的過程中，如果發(fā)現(xiàn)溶洞內(nèi)存在積水，也必須要將積水處理干凈。對于溶洞內(nèi)可能存在填充物的情況，為了保證施工人員的生命安全，在與可疑點相距10m的時候，需要進行一次超前鉆孔探測，然后再正式開始隧道開挖。在隧道開挖施工的時候，應(yīng)當優(yōu)先考慮三階段施工方法、弱爆破施工方法或者短進尺施工方法等。當挖掘至距離溶洞處距離較近的時候，上臺階掌子面就會出現(xiàn)大量的粉質(zhì)黏土，黏土中還摻雜著很多石塊。這時候要做好初期支護的強化處理。

針對高速公路隧道邊墻位置的溶洞的處治，需要先對隧道周圍的地質(zhì)條件和水質(zhì)條件進行詳細的勘察和分析，排除后續(xù)施工中出現(xiàn)較大過水的現(xiàn)象。一般情況下，堆砌片石是最佳的處理方式[3]。另外，針對這類型溶洞的處治，需要在做好溶洞加固的同時，完成回填洞穴的施工，并將回填厚度控制在3m以上，6m以下。

針對隧道拱腰或拱頂出溶洞的處治，則需要先對隧道進行加固。即通過錨噴混凝土的方式提升隧道四周溶洞洞壁的穩(wěn)定性。如果拱頂溶洞較大，無法進行全部回填，則要在拱頂處回填砂礫等緩沖層，避免因為溶洞掉塊而使隧道的整體性遭到破壞。如果四周溶洞較小，在對洞穴進行密實回填的時候，應(yīng)當優(yōu)先使用混凝土或者漿砌片等回填材料。這樣可以有效提升高速公路的隧道施工質(zhì)量。

如果在高速公路隧道施工初期階段沒有發(fā)現(xiàn)溶洞，但在施工一段時間后在隧道基底出發(fā)現(xiàn)了溶洞，那么在處治這類型溶洞的時候，需要做好溶洞洞穴的回填處理，并將片石作為最主要的回填材料[4]。如果工作人員在使用專業(yè)工具進行檢測之后，發(fā)現(xiàn)溶洞深度在6m以下，可以將C25混凝土作為洞穴回填的主要材料。如果溶洞深度在6m以上，則需要將施工過程中產(chǎn)生的廢渣作為主要的回填材料[5]。這樣一來，不僅可以為后續(xù)的竣工驗收打好基礎(chǔ)，還可以提升整個高速公路工程的經(jīng)濟效益與社會效益。

5 高速公路隧道穿越溶洞段處治技術(shù)的應(yīng)用案例分析

文章所研究的高速公路隧道位于當?shù)氐目h城內(nèi)部，左右的幅度分別為615m和608m，工程現(xiàn)場采取的是雙相四車道，隧道內(nèi)部的主洞內(nèi)輪廓高度為727.5m，寬度為1 100cm。根據(jù)勘查設(shè)計資料顯示發(fā)現(xiàn)，隧道區(qū)域?qū)儆诨鶐r破碎帶、裂隙帶和巖溶發(fā)育地區(qū)，山間溝壑發(fā)育成熟，存在溶洞和暗河的情況。為此，在隧道工程施工建設(shè)的過程中需要開展超前預(yù)測分析，即使用RIS-K2型地質(zhì)雷達開展檢測分析，每25m的間隔距離設(shè)置一個循環(huán)，每個循環(huán)的搭接長度不能夠低于5m。在這個過程中為了能夠提升超前預(yù)報的精準性，需要在之前開展超前探水孔的探測分析，每探孔段長度為30m，開挖深度為25m，搭接長度為5m。

在整個隧道工程施工中出現(xiàn)了九個溶洞，文章選擇兩個進行分析。在YK58+4456的位置上可能存在溶洞，溶洞內(nèi)部存在填充物。為了能夠保證施工人員安全，需要在每間隔2m增加一次超前鉆孔探測，按照三臺階、弱爆破、短進尺方法開展開挖施工。隨著開挖工作的深入進行會發(fā)現(xiàn)掌子面拱腰上拱頂?shù)奈恢蒙洗嬖谌芏?。在專家調(diào)研之后對溶洞采取以下處理：使用C25型號混凝土開展?jié)仓o拱處理，護拱的厚度為100cm，兩邊嵌入巖石內(nèi)50cm，并在間隔1m的時候設(shè)置砂漿錨桿。在護拱施工后確保強度達到規(guī)范標準，之后在溶腔內(nèi)部吹砂回填，回填厚度在100cm。在林口上隧道施工到指定溶洞位置上的時候容易出現(xiàn)錐形溶洞，溶洞的橫縱長度分別為7.5m，4.1m。對待出現(xiàn)的溶洞施工人員組織調(diào)研制定施工方案。首先，對溶洞使用C15型號的片石混凝土回填操作，并在每間隔2m的位置上設(shè)置透水管，過濾溶洞周圍的熔巖。同時，對溶洞實施強化支護，每間隔1.2m的位置上增加工字鋼。高速公路隧道穿越溶洞段施工如圖1所示。

圖1 高速公路隧道穿越溶洞段施工圖

6 結(jié) 語

綜上所述，熔巖地質(zhì)在我國的分布非常廣泛。如果在高速公路隧道施工過程中遇到溶洞段，只有對其進行妥善的處治，并制定出針對性的施工方案，針對不同類型的溶洞類型，采取針對性的處治措施。才能夠在降低施工成本的基礎(chǔ)上，提升高速公路隧道工程的施工質(zhì)量，為高速公路隧道工程的施工質(zhì)量提供保證，為人們創(chuàng)造一個相對安全、舒適的交通環(huán)境。