浅谈高速公路隧道溶洞的施工处理

浅谈高速公路隧道溶洞的施工处理

侯杰

中交路桥北方工程有限公司

摘要：在高速公路隧道开发中，经常会出现溶洞，给隧道施工带来各种危害。本文主要介绍了在高速公路隧道施工过程中遇到溶洞时的处理的方法，可供溶洞处理时参考。

关键词：高速公路；隧道；溶洞；处理

1、概述

溶洞为岩溶洞穴，是地表水或地下水对石灰岩层经过化学作用或冲刷而形成的地下溶蚀现象，有的有水，有的无水；有的有充填物，有的无充填物；结构物部分及全部悬空。所以溶洞处理的方法也不尽相同，应该根据不同的地理情况、不同特征的溶洞，采取不一样的处理措施，保证施工和运营的安全及时性。

2、溶洞的成因

溶洞的形成是一个个比较复杂的过程，它主要是石灰岩在卡斯特水经过日积月累的冰劈和酸碱作用下造成不同程度的侵蚀，从而在不同的作用力度下形成各种山峰和溶洞，它又称为喀斯特地貌。另外，有些干涸的溶洞，因大气降水，经过地表渗透，会形成水溶洞。

3、溶洞对高速公路隧道施工带来的影响

溶洞的位置特征不同，所以对隧道施工产生的影响也不同。比如，存在于隧道底部的溶洞，填充物比较松散而且都比较厚，所以对基底的处理比较困难。存在于隧道边墙的溶洞，经常会有带水的充填物涌入，增加了施工的难度。此外，还有存在于隧道拱部大小不定的溶洞，很多会造成塌陷现象的发生。大多溶洞涌水中都夹杂着大量必须被处理掉的的杂质，施工相当困难。长时间的涌水，可能会造成地表下沉、开裂。所以，地表下如果存在溶洞，那么地表到溶洞这一段距离内的水流是有一定的通道的，因此，在地下施工过程中，遇到有地下结构范围内的溶洞，都要采取相应的处理措施。

4、溶洞的处理原则

溶洞内大多有充填物，充填物一般都有积水、淤泥、碎石等杂物。多数溶洞中含有岩溶水，所以在施工过程中，会出现微弱到严重等不定的漏水现象。因此在处理溶洞时，更不能忽视岩溶水的处置。

4.1溶洞的处理原则

对于溶洞的处理应根据洞穴的大小、洞穴相对于隧道的不同位置关系，采取不同的处理措施，例如填塞、护拱等措施。

4.2岩溶水的处理原则

对于岩溶水的处理原则是能疏就不堵。施工时应提前勘测，根据地质预报情况提前钻探，并预备足够的抽水设施，排水设施，以保证施工安全。

5、高速公路隧道溶洞的处理措施

5.1分析溶洞的特征

1)区域地质情况调查分析

当隧道经过岩溶地区时，应对区域地质情况进行详细的调查分析，了解地表及地表水的具体情况，确定这些情况的分布和隧道的位置关系。

2）地质资料分析

施工前认真查阅超前地质预报资料，对于资料显示靠近开挖范围的溶洞进行超前溶洞钻探，并结合实际的地质情况，初步研究隧道内溶洞所处的位置、规模、溶洞内填充物的来源及周围岩石的稳定情况。

当隧道距离溶洞30米左右时，采用地质雷达对溶洞进行探测，确定溶洞的位置、规模；初步确定溶洞内充填物的来源及周围岩石的稳定情况；当隧道距离溶洞10米左右时，采用钻孔的方法，准确探测溶洞。找到溶洞的准确位置，确定充填物的类型和周围岩石的性质。

5.2溶洞的施工处置方法

1）小型溶洞的处置

小型溶洞是指规模较小、发育空间不大的溶洞，这类溶洞，相对来说也是会经常遇到的，溶洞的规模大小也关系到溶洞的处理方法。

拱腰以上的小型溶洞

这类溶洞在任何隧道开挖中都很常见，常发育于隧道拱腰之上，洞内一般没水，或者水量很小，发育深度一般小于2米。对于这类溶洞，理论上都是采用填充方法进行处置。一般都是采用泵送混凝土的方法进行回填，混凝土采用C25。但是在回填时可能会出现混凝土与洞壁难以黏合的情况，为了避免这种现象，一般会采用高压水泵对洞内进行冲洗，以免出现混凝土和洞壁无法黏合的情况。

边墙处的小型溶洞

对于隧道边墙处出现的小型溶洞，处理的方法比较简单，一般都是采用回填的方法进行处置。但是也需要根据溶洞也实际情况进行回填，例如溶洞深度发育小于2米的，填满即可，而溶洞深度发育大于2米的，填充深度必须在2米以上。另外，有些溶洞内有积水，为了避免溶洞内积水过多造成威胁，需要安装一个与外相同的透水管。

在隧道底部发育的小型溶洞

小型溶洞大多数处理起来都比较简单，对于这种在隧道底部发育的小型溶洞也是一样，填满即可。但有的隧道内有软弱物，则需要将软弱物全部清除，避免隧道发生下沉情况。对于发育时间比较长，长度比较大，在内部可能会出现水流的溶洞，需在基层设置透水管，水管直径通过预测水量而定。

5.3大型溶洞的处理

大型溶洞是指同隧道断面发育较深的溶洞。这类溶洞大多被软弱物等填充，相对来说更容易发生坍塌现象，所以对于这类溶洞处理起来一般不会采用回填的方法，用加固、换填注浆的方式处理起来是比较科学的。

拱腰以上的大型溶洞

对于拱腰以上发育的大型溶洞，如果内无填充物或填充物清理起来比较容易，并且宽度小于隧道到开挖面的溶洞。可采用泵送C25混凝土的方式进行浇筑，厚度应不小于50厘米，两侧需嵌入岩石内，深度应不小于80厘米。有些时候，需要根据实际的情况，在岩溶周边打设深入岩层的锚杆，设置直径为20的钢筋网后再泵送C25混凝土。等到混凝土强度达到70%左右时采用沙袋回填。

对于拱腰以上发育的大型有填充物的溶洞。对于这类溶洞，在施工前需要，沿溶洞周边打设超前小导管或超前管棚。施工时先根据溶洞实际的大小情况施作合适的超前小导管。隧道开挖后先喷10厘米的混凝土，然后施工合适的钢拱架、直径为6.5的钢筋网、喷射50厘米的混凝土作为护拱，随后设置3米直径为20的锁脚锚杆。进行第二次衬砌时需要根据溶洞的具体情况，选择合适的结构。

基础及路面下的大型溶洞

处于基础及路面下的大型溶洞，一般都是发育规模较大，洞穴较大且内有大量不稳定坍塌物。这类溶洞稳定性极差，在开挖过程中很容易出现各种事故，危险性相当大。为了保证施工安全顺利的进行，需要先采用超前长管棚对溶洞内的充填物进行高压劈裂，随后进行注浆，使其稳固。对于隧道底部的填充物可以根据其实际的分布情况采取不同的解决方法，例如换填。如若换填方法无法实施，就采用桩基础托梁跨越的处理方案。

当处于基础及路面下的大型溶洞内无充填物时，大多会采用钢筋混凝土梁跨越的方式进行处理。当隧道仰拱及边墙有发育较宽的溶洞时，则会采用桩基及钢筋混凝土梁跨越。

5.4岩溶地面塌陷的处理

在施工过程中，大多数隧道的出口地段和其他覆盖层比较薄的地段，容易出现坍塌现象，所以在施工时要灵活运用不同的方法相结合，采取最有效的措施对塌陷的地面进行处理。

5.5岩溶水的处理

隧道内的岩溶水可根据实际情况采用不同的处理方案。当溶洞与外在河流或沟谷贯通时，应采取排放措施。根据流量的大小，水内含有物的情况，选择不同的结构排放溶洞水。

6、溶洞处理不当造成的危害

（1）如果溶洞的处理不恰当，会对隧道施工期间带来各种危害，会导致：

①工程进度受到影响，施工人员及施工设备受到危害，加大工程的投资力度。

②隧道周围的岩石稳定性变差，可能会造成开裂、变形甚至坍塌。

（2）在岩溶地区高速公路隧道的后期运营过程中，如果处置不当，可能会造成以下情况：

①不断恶化隧道周围的水文环境。

②改变了地下径流和水文地质条件，无法顺应自然变化的规律。

③出现过多的出水点，加快岩溶的发育。

④地面植被减少，水土流失，严重影响自然变化等。

7、结束语

由于各个地区各个溶洞的发育情况不同，特征不同，所以对于不溶洞的处理方法并不是一成不变的的，需要根据实际情况进行决策。而在不断的实践过程中，技术人员在高速公路隧道施工过程中对溶洞的处理方案也在不断地创新，不断地完善。

参考文献

[1]王兴彬浅谈隧道溶洞的施工处治措施

[2]冉平;刘辉;;岩溶隧道病害处置方法探讨[J];西部探矿工程;2006年10期

[3]毛金锐;;高速公路隧道病害处治技术[J];交通世界(建养.机械);2011年08期