广西喀斯特地貌隧道厅堂式溶洞处理技术

李志虎

李志虎

中交路桥华北工程有限公司北京100000

摘要：本文主要结合加洋隧道的具体情况，得出了喀斯特地貌岩溶发育区隧道施工的特征，总结了隧道溶洞处理方法，力求提升隧道施工的质量。

关键词：喀斯特；溶洞；措施

引言

岩溶溶洞主要是因为有可溶性岩石受到溶蚀地表水以及地下水甚至是机械作用下，形成地下溶蚀，出现溶洞结构主要是沟槽和裂缝以及暗河。在施工路段，岩体溶蚀裂缝发育较为频繁，同时很容易出现断层和破碎带，甚至是出现溶蚀空洞。对施工会造成严重危害的有洞害、水害、溶腔、坍塌等等。现在主要分析针对这些问题的处理措施。

1、工程概况

加洋隧道起止桩号为K52+945~K53+095，设计长度为150米，进、出洞口路面设计高程分别为287.764米、287.703米，最大埋深约为107米左右。进、出洞口段表层岩体裂隙及岩溶较发育，边坡可能会产生小塌方，边坡稳定性较差。进洞口段路基受岩溶发育及左侧地下河天窗影响，可能会产生偏压、应力集中等现象。调查资料表明，高程287~370m范围内岩溶发育，山体周边陡崖可见溶孔、小溶洞及溶蚀裂隙发育，进出洞口附近有多个溶洞也发育在这一高程内。隧道设计高程为287.764~287.703m，正好位于此高程内，因此，洞室可能会遇到溶蚀裂隙、溶孔，还可能遇到大型溶洞，这些岩溶对隧道的局部稳定有影响，有可能导致局部崩塌、塌陷、冒顶等现象。

2、溶洞的处理方法

对溶洞处理过程中，处置不合理经常会造成施工和运营灾害，在施工中主要会出现的危害是：第一，隧道内支护、围岩出现断裂和变形一直到失稳，坍塌。第二，影响工程进度，这种会危害施工人员或者机械设备安全，出现工程要持续增加投资的问题。同时因为施工不当也会造成水文地质中地下径流改变，古岩溶被激活。使整个场区内的水文条件受到恶化。

2.1、施工前预先探测好溶洞位置和类型

在施工前，先要对施工区域的溶洞位置和类型进行探测。在进行探测之时使用了ＨＳＰ水平声波法等，并对探测的结果进行预报，并针对溶洞的情况进行综合处理。对于溶洞的处理，通常采用回填、加固、支护、灌注等方式；对于溶洞水的处理，在保证溶洞排水系统通畅的条件下可用注浆的方式将渗水处堵住，防止外来水的侵蚀。

2.2、边墙及基底加固处理

对于隧道溶洞的处理，按其所处掌子面的具体位置来确定具体的处理方法。对于处于拱顶、拱腰的溶洞，先是增加工字钢拱架＋钢筋网＋喷射混凝土初期支护，然后对溶洞内进行泵送混凝土形成护拱。二衬视溶洞大小情况进行加强，对于小而细长的溶洞可以对该段按整模二衬浇筑长度增加二衬厚度。对于较大的溶洞，环向宽度＞5m，而且溶洞周边围岩较差，不稳定，二衬要适当地增加钢筋进行补强。对于拱底的溶洞，视大小来进行处理，本工程所遇到的拱底溶洞均不大，溶洞断面只有4～5m２。采用的工字钢进行铺底架设托架，再在其上浇筑１m厚的钢筋混凝土板盖住溶洞口进行处理。拱顶、拱腰的溶洞处理，采取的是工字钢拱架＋钢筋网＋喷射混凝土初期支护进行加强支护。工字钢采用Ⅰ22型号，间距为60～80cm，钢筋网采用8mm光圆钢筋，对于溶洞的底部局部钢筋网加密，对于溶洞周边打设3.5m长，25mm中空注浆锚杆进行补强，按环向1m间距，喷射c２５喷射混凝土26Cm。

溶蚀裂缝指的是裂缝受到地下水的溶蚀以后扩大，并改变了原来形貌的裂缝，在溶洞施工中比较常见，且在超前钻孔之前难以发现，钻孔完成之后才发现有渗水现象。如果处理不及时，小型溶蚀裂缝可能会在地下水的长期侵蚀之下慢慢扩大，渗水量也会大大增加，超出了工程设计所规定的范围，所以遇到溶蚀裂缝，要及时进行处理。注浆法是溶蚀裂缝填补最常用的办法，对于孔径相对较小的溶蚀裂缝，一般使用一定压力的水枪先对钻孔进行清洗，然后预先注浆对钻孔周围的岩层进行固化，开挖之后再次用注浆法对孔洞进行径向加固，加强对钻孔的整体保护，防止渗漏水。如果开挖时还是存在裂缝渗漏水的现象，可以在保证溶洞排水系统通畅的前提下，对溶蚀裂缝处进行部分注浆填补，必要时可施加二次衬砌的处理方式。溶洞水排放限制法指的是隧道的使用时间比较长，其排水管道例所含的泥沙会产生积累，从而堵塞管道，影响溶洞水的排放，所以需要对溶洞水的排放进行限制，使每天排水的泥沙含量在所允许的范围内，可以通过水流的自净作用将泥沙带走，不在管道中沉积。

2.3、拱部坍塌溶腔回填处理

为确保隧道衬砌结构安全，保证运营安全，需对拱部坍塌的溶腔进行回填处理。回填在二次衬砌施作完成且其强度达到100%后进行。在综合考虑周边环境及溶洞状态，并结合本隧道结构特点，采用C15泵送混凝土回填。为减小流塑态的泵送混凝土对支护结构的冲击力和侧压力，回填应对称、分次、分层施工完成，隧道支护结构两侧混凝土面每次施工高差不得超过0．5m，层厚不大于30cm，泵送混凝土厚度不得超过2m，且方量不超过50m3。

2.4、监控量测

加强监控量测，实行信息化管理。在洞身开挖施工过程中，每3m设一组监测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，检测频率为6～8h一次，并进行数据分析，及时反馈于施工，以指导下一步施工。

2.5、超前地质预报

加强超前地质预报工作，手段多样化、综合化（地质雷达、超前探孔、红外探水）对开挖面前方地层进行探测预报，并对每一循环开挖岩体做好地质素描，以便在下一步开挖前及时发现溶洞或不良地质，并及时调整施工方法，做好有效的处理措施。

2.6、监控量测

加强监控量测，实行信息化管理。在洞身开挖施工过程中，每3m设一组监测点，主要监测项目为拱顶下沉和周边收敛，检测频率为6～8h一次，并进行数据分析，及时反馈于施工，以指导下一步施工。

2.7、超前地质预报

加强超前地质预报工作，手段多样化、综合化（地质雷达、超前探孔、红外探水）对开挖面前方地层进行探测预报，并对每一循环开挖岩体做好地质素描，以便在下一步开挖前及时发现溶洞或不良地质，并及时调整施工方法，做好有效的处理措施。

2.8、特殊情况处理

1）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：①应及早恢复灌浆，否则应立即冲洗注浆管，而后恢复灌浆；若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆，恢复灌浆时，应使用开灌比级（较原注浆浆液高1个等级）的水泥浆进行灌注；②如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；③如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注；④恢复灌浆后，如注入率较中断前的减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。2）灌浆段注入量大，灌浆难以结束时，可选用下列措施处理：①低压﹑浓浆﹑限流﹑限量﹑间歇灌浆；②浆液中掺加速凝剂，或采取双液注浆；③灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注；④灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用低压﹑浓浆﹑限流﹑限量﹑间歇灌浆等方法进行处理。

3、结语

喀斯特地区的溶洞一直以来就是隧道施工的一大难题，近年来虽然科学技术已经不断发展，勘测、开挖、注浆等技术手段也越来越成熟，但是溶洞崩塌产生的安全事故还在不断发生。所以要加强对喀斯特地区隧道施工溶洞的处理，施工前要先进行地质勘测，尽量搜集更多的溶洞相关资料；及时处理侵蚀裂缝，严格控制其填补质量；处理好溶洞水问题，保证排水系统正常，不影响地下水系的流动等。只有适当处理好溶洞，才能保证隧道工程的稳定运营，避免隧道事故的发生。

参考文献：

[1]王恒，易志强，许明磊.喀斯特地貌下桩基成孔后的溶洞处理要点[J].房地产导刊，2016（07）：13.

[2]韦世明，李大超.喀斯特地貌山区隧道不良地质灾害防治技术探讨[J].西部交通科技，2013（05）：56-59.