高速公路岩溶隧道溶洞处理施工技术

高速公路岩溶隧道溶洞处理施工技术

沈毅

贵州省公路建设养护集团有限公司，贵州贵阳， 550001

摘要：高速公路施工过程中均会面临不同地形和地质条件的影响，在隧洞开挖中，由于岩溶洞穴的存在，往往会给施工造成不同程度的影响和难度，并带来一定的安全风险，所以必须采取正确的处理方法及施工技术。本文针对某高速公路岩溶隧道施工时实际遇到的情况及处理方案,浅析岩溶的形态及隧道施工中遇到的岩溶问题,并就隧道施工中岩溶的施工技术进行探讨，以期为后续类似项目实施提供参考。

关键词：高速公路；岩溶隧道；溶洞处理；施工技术

引言：在岩溶隧道施工过程中，由于存在溶洞，不仅影响施工进度，而且影响施工安全，在施工过程中，往往要结合工程地质和超前预报，对隧道前方是否存在溶洞、溶洞类型等进行分析，以保证隧道施工过程中的安全。通过工程地质与超前地质预测分析，确定溶洞类型后，对溶洞的合理处置也在很大程度上将影响隧道的施工进度及安全,同时不同地质条件下岩溶发育特征不同，相应处理措施也会有很大差异。因此，结合工程实际，对岩溶隧道不同类型溶洞的处理措施进行研究显得极为重要，并且对后续类似溶洞的处理也具有一定的参考价值。

一、岩溶的形态及其发育条件

(一)岩溶的形态

岩溶主要是由于溶蚀和由此产生的机械冲蚀崩塌等共同作用下，在地下和地面上产生的奇异的地貌形式，其主要包括：1.溶沟和岩芽；2.溶蚀裂隙；3.漏斗；4.溶蚀洼地；5.落水洞；6.坡立谷；7.峰林；8.干谷；9.溶洞；10.暗河^[1]。

(二)岩溶地貌的形成与发展

1、可溶性岩石分布。以某高速公路建设项目为例，在该隧道施工中遇到的岩石种类以石灰岩为主。石灰岩系沉积岩，其主要矿物成份为碳酸盐类，如：方解石和白云石^[2]。该工程的溶洞主要出现在石灰岩类岩石中，有可能出现的部位为石灰岩围岩内部。

2、透水性好及裂隙发育的石灰岩，主要分布在断层及断层破碎带。同样以某高速公路修建为例，该区域处于受压的放射状结构系统中，由于强烈的地质构造活动，产生了大量的褶皱、断裂和破碎带，而这些都是该区岩性裂隙的主要成因。

3、具有侵蚀性的地下水。通过实地考察，所遇溶洞标高较高，且该洞口未见有溪流，该岩体中的地下水为季节性的上层淤积，且没有汇水的情况，因此可推断工程所遇溶洞为一种已经不再发育的死溶洞，且洞穴中有大量的填充物，内部含水量极少,而在施工后出现的溶洞类型与上述判断基本相符。

二、溶洞的处理原则

在处理溶洞时，必须遵循以人为本、安全第一、科学管控、精细管理的原则，以材料保证为根本，落实加强工艺管控的思想，以技术指导、超前预报、监控量测为前提，以安全、质量至上为核心，循序渐进，稳扎稳打地进行，尽量减少因施工引起的爆炸对洞室周边岩石的影响和损害，确保整个洞室的稳定。

(一)地质信息的超前预测要做到及时、准确。只有在对围岩的实际地质状况进行正确的预测和判断之后，才可以针对具体的条件和环境，合理的选取施工方案或方法，这一点对后续的方案优化及机械设备、工人装备的配置也起到相当重要的作用^[3]。

(二)对施工过程的管理和控制进行细分和加强。工艺控制要充分利用人的主观能动性，把生产流程的环节细化到生产工艺和生产管理的各个阶段，做到理论和实际的结合，实现生产作业流程的精细化、常态化和规范化。在此基础上，要不断总结创新，不断学习积累，摸索前进，总结出实用的溶洞处理经验，并总结出相应的解决办法，为以后的工程建设工作提供科学的实例和理论依据。

(三)安全为先，质量为先。施工工艺要按照相关标准和技术规范进行，对隧道和隧道中存在的每一个溶洞及其状态进行严密的动态监测，对溶洞存在沉降、不均匀变形等情况做到心中有数，预防并控制溶洞中可能出现的异常涌水、突水、突泥等情况的发生以及塌方等连锁反应。

(四)保证项目实施的可执行性。在施工过程中，必须全面地考虑人员、设备、设施、环境、天气、时间等因素，并根据工程场地的具体情况，综合考虑各种影响条件，确保在施工过程中人员、机械设备、相关资源等的合理安排及使用，兼顾人员在操作过程与活动过程中的安全性，考虑施工难易度是否在工作人员的可承受范围内，以做好相应的安排及调配。只有将各种因素充分考虑并纳入施工方案中，才能使施工困难降到最低，使项目正常运行。

(五)经济优势。在保证施工安全性、效率和质量的前提下，对施工方案进行优化，使施工计划达到最好的效果，并尽量降低工程成本，提高工程的经济效益。

三、岩溶处置技术

（一）拱底处理方法

1、清除溶洞内的黄泥、碎石土等疏松堆积体、填充物。

2、根据溶洞的尺寸采用级配碎石、块（片）石、片石混凝土或素混凝土的回填。

3、为了增强溶洞的整体稳定，在溶洞段底部增设仰拱。

4、处理完毕后按原设计施作拱底填充等。

(二)拱腰处理方法

1、清除溶洞内的黄泥、碎石土等疏松堆积物、填充物，并进行回填。

2、在溶洞上下两层分别设置一条灌浆管道，如出现渗漏水的情况则进行注浆处理。

3、处理完成后，按照原来的方案进行前期的支护及二次衬砌。

(三)拱顶处理方法

1、清除溶洞内的黄泥、碎石土及其他疏松物质，清除干净后局部挂网,搭设锚杆,施作10cm厚的C25喷射混凝土封闭溶腔。

2、溶洞区段加设钢拱架，间隔50~75 cm，并悬挂网片喷射混凝土。工字钢间适当增加纵向连接筋以加强其整体性,网片背后设置薄铁皮以方便喷射混凝土施工。

3、待溶洞段度过后且喷射混凝土强度达到设计要求后,在初期支护背后施作0.5~1.0m厚C25普通混凝土；仍按原设计进行二次衬砌施工,但环向排水管在该地段应适当加密,防水板双层铺设.接缝错开^[5]。

四、工程实例

以某高速公路隧道施工为例,岩溶处理全工序如下表：

表1隧道岩溶处理全工序

该隧道右线处大型溶洞位于山脚位置,洞内溶洞填充物为松散碎石土,直通地面溶腔处。该段溶洞长度约10m。在进行隧道内溶洞施工时，应按照如下工序进行：

1、管棚施工：在该处拱顶120°范围内增设Φ108*6mm管棚，管棚长度15 m,环向间距40cm,以稳定跨过溶腔垮塌段,并确保施工及后期运营安全。

2、衬砌施工：衬砌结构形式由原设计S-Ⅳc级支护加强为S-Ⅴa级支护(I20b工字钢拱架间距60cm,双层钢筋网10cm*10cm,超前小导管长度L=4.5m,环向间距40cm,搭接长度110cm)。

3、围岩预注浆施工：在隧道上方山体天然溶洞内已经下沉开裂地段打入长度3.5m的Φ42*4 mm注浆钢花管,间距1.0m*1.0m,沿隧道环向布置,然后采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆固结。在隧道上方山体天然溶洞内地表面采用10-20cm厚C25喷射混凝土,以防地表水渗入隧道内。

4、支护施工：先施工回填上方溶洞,打小导管注浆固结后再施工长管棚,最后再清理掉掌子面塌方岩体,进行初期支护,一次只能立一根工字钢,尽量采用机械方式开挖,避免爆破震动对塌方体的再次扰动。

五、结束语

本文通过对岩溶地貌和发展状况的介绍，并结合高速公路隧道工程实践中出现的问题和相应的处理措施，有效的解决了隧道施工中岩溶处理的难点，为今后类似的工程建设提供了有重要价值的借鉴和参考。

参考文献

1. 陈明豪.高速公路隧道溶洞处置方法及技术应用[J].砖瓦,2021(10):144-144,146.

2. 王晓莉,苏高强.滇东北地区高速公路岩溶隧道溶洞处理施工技术[J].云南水力发电,2020,36(7):83-85.

3. 周羿霖.山区高速公路岩溶隧道涌水突泥施工安全动态风险评估[J].中国公路,2021(19):110-111.