唐發(fā)明

（廣東核力工程勘察院，廣東廣州510800）

巖溶溶洞主要是因為有可溶性巖石受到溶蝕地表水以及地下水甚至是機械作用下，形成地下溶蝕，出現(xiàn)溶洞結(jié)構(gòu)主要是溝槽和裂縫以及暗河。在施工路段，巖體溶蝕裂縫發(fā)育較為頻繁，同時很容易出現(xiàn)斷層和破碎帶，甚至是出現(xiàn)溶蝕空洞。對施工會造成嚴重危害的有洞害、水害、溶腔、坍塌等等。現(xiàn)在主要分析針對這些問題的處理措施。

1 工程概況

杭州至瑞麗公路貴州境畢節(jié)至都格（黔滇界）段第1合同段，位于貴州省西北部山區(qū)，總體走向為南北向，起點為畢節(jié)市鴨池鎮(zhèn)龍?zhí)哆吷紭鋸澮粠?，路線由鴨池、朱昌、花廠進入納雍縣境內(nèi)，經(jīng)東關(guān)、維新、董地、化作至該工程終點納雍縣龍場鎮(zhèn)。全長47.123km（右線貫通）。設(shè)計標準為四車道高速公路，路面寬度24.50m，設(shè)計車速80km/h。

2 溶洞處理不適會造成的災(zāi)害

對溶洞處理過程中，處置不合理經(jīng)常會造成施工和運營災(zāi)害，在施工中主要會出現(xiàn)的危害是：第一，隧道內(nèi)支護、圍巖出現(xiàn)斷裂和變形一直到失穩(wěn)，坍塌。第二，影響工程進度，這種會危害施工人員或者機械設(shè)備安全，出現(xiàn)工程要持續(xù)增加投資的問題。同時因為施工不當也會造成水文地質(zhì)中地下徑流改變，古巖溶被激活。出現(xiàn)新的出水點，各種在發(fā)育中的巖溶會加速成長。整個場區(qū)內(nèi)的水文條件受到惡化，由于環(huán)境惡化和水位下降，植被減少地表砂土有流失問題。在某隧道施工中，在運行后期因為長期涌水，使得隧道頂部有48處泉水干枯，甚至出現(xiàn)塌陷，居民和牲畜飲水都受到惡化，嚴重影響社會效益。

3 隧道熔巖治理措施

在隧道工程中的溶巖治理上主要使用加固洞穴以及跨越、引排截堵、清除填充物等多種技術(shù)對熔巖水進行綜合治理。針對各種溶洞形態(tài)，結(jié)合會出現(xiàn)的危害，主要分析下列危害。

（1）為了適應(yīng)隧道內(nèi)保護環(huán)境的要求，對于溶巖水可以使用堵為主的施工方式，同時依據(jù)水量和襯砌條件，使用超前帷幕堵水和抗水壓襯砌等多種方式。要處理的重要問題是保證溶洞穩(wěn)定，從而使得支護結(jié)構(gòu)更加安全，在施工和運行時不會因為溶洞坍塌危害整個工程的安全。

（2）處理好巖溶水，隧道在修筑過程中會切斷原有的水道，改變地下徑流。假如此部分巖溶水施工不當，在修筑過程中會因為涌水造成施工條件惡化，危害人員以及設(shè)備安全、破壞初期襯砌，出現(xiàn)工程延期的問題。在運行中出現(xiàn)漏水問題也會造成附近區(qū)域水井干涸，植被枯萎，從而影響群眾的生存。熔巖水處理在隧道運行安全、生態(tài)良好這些方面都有重要作用。

（3）巖溶塌陷處理。隧道在施工中，會有穿越巖溶塌陷地段的狀況，塌陷物中有碎石和軟塑粘土，這些堆積物通常為松散狀，容易造成塌陷，穩(wěn)定性極差。這些問題不僅增加了隧道支護開挖難度，同時也為以后整體下沉造成隱患。

3.1 小型溶洞處理方式

此種主要是斷面發(fā)育不大，在掘進過程中較為常見。隧道和溶洞之間的關(guān)系和處置方式以及范圍有重要關(guān)系。

拱腰之上的小溶洞。這種溶洞在隧道開挖前較為常見，經(jīng)常會發(fā)育在拱腰之上，發(fā)育深度在2m之下，洞內(nèi)沒有積水，或者水量極小。溶腔小，同時對隧道穩(wěn)定性影響不大。此類溶洞主要使用回填的方式進行處理，可以使用混凝土回填。為了消除混凝土和洞壁間的粘連而產(chǎn)生的壓力，在回填之前使用高壓水沖洗洞壁中的殘留，這種方式減少出現(xiàn)洞壁和混凝土分離的問題。依據(jù)溶洞自身大小，在洞壁四周使用錨桿固定，每個錨桿之間的距離為1～1.5m，形狀為梅花型，長度可以依據(jù)實際情況使用2.5m的，同時要保證深入圍巖在1m之上，初期支護可以注入漿管，等到完全填滿之后依據(jù)要求進行襯砌。

邊墻溶洞。此種溶洞，對于隧道整體穩(wěn)定性影響小，可以依照溶洞大小使用回填處理。此種溶洞可以使用片石回填，深度在2m之上的要回填滿；發(fā)育中的溶洞，回填厚度要在2m之下。要想排除溶洞內(nèi)的地下水，通過側(cè)水溝和透水管相互連接，同時直徑依據(jù)確定好的水量進行分析。

底部發(fā)育溶洞。底部出現(xiàn)的小型溶洞處理較為簡單，原則上要全部回填。有軟弱填充物時一定要全部清除，這種方式防止出現(xiàn)整體下沉。發(fā)育長度比隧道寬同時會出現(xiàn)水流的，在基地設(shè)置好透水管，管徑依據(jù)水量確定。

3.2 大型溶洞處理

大型溶洞主要是面積大，發(fā)育深的溶洞，在回填中工程量大，此種都不使用回填。溶洞壁中經(jīng)常會因為產(chǎn)生坍塌，因此有較多危巖石，也有溶洞被軟陷物填充。一般使用加固和填筑漿這些進行處理。

拱腰之上的大溶洞。在拱腰之上的溶洞，一般深度在2m之上，同時溶洞寬度也會小于開挖面，溶洞內(nèi)部沒有填充物或者只有小部分填充物的要及時處理。距離襯砌較近的可以使用混凝土澆筑，最薄也要大于50cm，兩側(cè)可以嵌入巖石，深度要在50cm；對于重要部位可以使用鋼筋，同時要在兩頭做錨桿，錨桿在巖石內(nèi)的深入一定要在1.5m之上，在施工中我們可以使用模板進行澆筑，之后對原設(shè)計支護噴射混凝土以及鋼筋網(wǎng)，同時也可以在施工之前先進行襯砌。為了防止洞壁出現(xiàn)塌陷，對初期支護造成嚴重沖擊，在混凝土板上可以堆填沙袋。施工前對會產(chǎn)生影響的危巖全部清除，同時可以對洞壁的錨桿以及噴射混凝土實施支護。溶洞內(nèi)部有水時，施作中預(yù)埋好排水管，隧道邊墻引入溝中。見圖1。

在發(fā)育中在拱腰之上的溶洞，因為施工中有松散的垮塌物，所以要在開挖之前超前支護。在施工前先使用超前小導(dǎo)管，長度可以依據(jù)溶洞確定。在開挖中可以使用預(yù)裂爆破，在施工初期進行加強，也可以使用工字鋼架拱，同時要保證密度適合，通常會在50cm，在鋼架基腳位置可以擴挖，使用這種方式保證基礎(chǔ)牢固，同時使用鎖腳錨桿，鋪好鋼筋網(wǎng)。對于二次襯砌可以依據(jù)發(fā)育實際狀況，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。要想排出溶洞內(nèi)的積水，要埋入透水管。

基礎(chǔ)和路面之下的溶洞，和隧道相交同時規(guī)模較大的溶洞，在溶洞內(nèi)部有大量填充物同時有不穩(wěn)定坍塌物時，因為填充物強度低，穩(wěn)定性差，在開挖過程中經(jīng)常會發(fā)生突水和突泥等危險，危害施工安全。要想保證施工順利進行，可以使用超前長管棚對內(nèi)部填充物進行高壓注漿，使用這種方式保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，隧道安全。隧道填充物也可以依據(jù)實際狀況，使用換填進行處理。對于軟層深的，使用樁基托梁處理。在樁基處理中設(shè)置在二次襯墻腳下，端部嵌入穩(wěn)定巖體，主要是承受襯砌以及圍巖中的垂直載荷，避免因為隧道不均勻出現(xiàn)沉降。要想保證施工安全，要在長管棚保護中進行基樁軟弱位置的施工，一直到支護施工完成之后，重新進行人工挖孔樁和橫梁?？v梁、橫梁等都要達到預(yù)期強度才可以進行全面施工，進行仰拱鋪設(shè)和二次襯砌?？v橫梁要同時澆筑，在橫梁中要預(yù)留出仰拱鋼筋。要想抱枕施工安全，在開挖后的基礎(chǔ)部分使用貧砼整平。見圖2。

圖2 溶洞充填物換填處理圖

洞內(nèi)沒有出現(xiàn)填充物，依據(jù)實際使用鋼筋混凝土梁跨繞。溶洞某個方向上的寬度變窄時，使用鋼筋跨越，梁體高度在50～100cm，下部使用漿體片石回填，同時在施工中預(yù)留出透水管。溶洞內(nèi)發(fā)育較寬，使用擴大樁基，同時設(shè)置混凝土梁進行跨越。

隧道下發(fā)育中有大規(guī)模溶洞，溶蝕溶洞頂部到隧道巖層厚度對隧道安全出現(xiàn)威脅時，可以對溶洞進行加固，根據(jù)現(xiàn)場施工情況，使用漿砌片石作為擋墻，同時要做好過水涵洞，堵好原有的過水通道。

4 強化施工勘探和安全監(jiān)控

巖溶有隱蔽性的特征，工程勘探過程中，要對巖溶的發(fā)育和特征以及規(guī)模這些都要有深刻認識。在設(shè)計中，地質(zhì)勘查一定要深入細致施工的重要前提，同時也是不可缺失安全保證。在施工開挖后，巖溶發(fā)育特征以及規(guī)模等都會更加清晰，這時一定要依據(jù)巖溶地質(zhì)動態(tài)追蹤進行設(shè)計。在切方路，一定要挖到設(shè)計要求之后才可以進行物探、鉆探以及驗槽等這些工作。在對橋梁基礎(chǔ)使用巖溶巖體，為以后的開挖擴大基礎(chǔ)或者選樁基作為端承柱時，首先要保證橋梁基礎(chǔ)可以到標高，同時依據(jù)變化中的地質(zhì)進行物探、驗槽和鉆探。在隧道施工中主要使用TSP和TGP等這些物探技術(shù)，以及超前鉆孔，探明前方熔巖的發(fā)育狀況，特別是要使用超前鉆孔查清有沒有會發(fā)生突涌。

5 小結(jié)

使用這種施工方式，在對杭州至瑞麗公路貴州境畢節(jié)至都格段的施工中的溶洞都進行處理，從實際運行效果可以看出，施工速度快，同時工程成本較低，安全穩(wěn)定。因此每個溶洞都會因為洞穴大小和填充清況等各種問題產(chǎn)生不確定性，但是只要技術(shù)人員使用基本原則，結(jié)合現(xiàn)場施工條件，綜合處理一定可以得到良好效果。