岩土工程隧道施工溶洞处理技术

　　导语：溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果，石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸氢钙。由于石灰岩层各部分含石灰质多少不同，被侵蚀的程度不同，就逐渐被溶解分割成互不相依、千姿百态、陡峭秀丽的山峰和奇异景观的溶洞，由此形成的地貌一般称为喀斯特地貌。

　　随着人类生活节奏的加快,人们对快速、舒适出行的要求相应地也越来越高,因此交通建设如火如荼的开展开来。但是在隧道建设过程中经过岩溶等不良地质区域时，因为自然条件的束缚这种施工现状也是无法回避的。由于岩溶区地质情况错综复杂,不同的岩溶地质,其处治方法也需要对症下药,一旦处理方法出现失误,将直接影响到隧道工程的施工质量及施工安全及,轻则造成施工工程的经济损失,重则在隧道施工及运营过程中因其潜在的风险未得到有效解决而造成重大的人员伤亡。故岩溶地区溶洞处理问题一直以来都是工程界的难题。这也激励着从事工程建设的人们对这个问题进行坚持不懈的研究。

　　在此，我不得不先对溶洞这一地理现象进行一下解释。溶洞，也称岩溶洞穴，是因在石灰岩地区溶性岩层长期受地表水和地下水的溶蚀作用而形成的地下溶石。按照岩层分布的状况，岩溶的形成一般可分为以下五种。

　　(1)在石灰岩地质区，沿着石灰岩层内的节理面或者渗裂面的地表水经过长期与之发生化学反应在表层形成溶沟，或者称融槽，这样一来，原先层层分布的岩层便被溶沟分离开来形成柱状的石柱或石笋。

　　(2)同理，经过上述所讲的化学反应，地表水沿石灰岩渗裂裂缝向下渗流发生溶蚀作用，在岩层超过100m深处便会形成落水洞。

　　(3)紧接着，在更深层的岩层下，从落水洞下落的地下水到达石灰岩岩层的含水层后发生横向流动，又会形成溶洞。

　　(4)笔者因为从事隧道开发工作而知，溶洞也会随地下洞穴的形成在岩层地表发生塌陷，如果塌陷的深度大面积小，这样的溶洞现象称坍陷漏斗，而深度小面积大则称陷塘。

　　(5)当地下水的溶蚀与岩层的塌陷作用长期相结合的作用，就会形成坡立谷和天生桥。

　　上述所列的为一般性溶洞类型，由于地质状况的不稳定以及各种人为的非人为因素的变化与影响，溶洞现象也是处于一种不断变化的状态之中的。出现一系列溶洞、暗河、落水洞、漏斗及岩溶洼地等岩溶现象。岩溶地质因为其地下河发育规模大、水量大，岩溶对隧道施工的影响主要表现为结构物部分及全部悬空，大大降低隧道使用的可靠度与利用率;在这里尤为危害解难处理的是季节性的岩溶洞穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素，在隧道施工遇到溶洞地质时极易产生突水、突泥等地质灾害。同时，也正是因为岩层经常处于岩溶环境下，岩石结构遭到腐蚀，发生坍陷。岩溶塌陷是石灰岩区覆盖型可溶岩内普遍发育的一种危害极大的岩溶现象，发生于地下水——覆盖土体——可溶岩这三者三相平衡体中动力条件急剧变化的状态下而发生的。因此，在隧道路基工程规划之初，应通过实地勘查，物探等手段查明路基下的溶洞、溶隙等不良地质现象的发育程度及分布情况。.从而尽量避开溶洞强烈发育地段。保证隧道施工正常进行。

　　下面，笔者从个人实践经验出发，介绍一些隧道施工队溶洞处理的有效技术及方法。

　　首先，普遍而科学的溶洞处理顺序为：封闭溶洞危险地带掌子面→对危险地带的岩层施作套拱→在危险岩层带施作超前大管棚→对坍塌严重地带采取根除措施挖除坍塌体→对轻度坍塌区实行洞身开挖、支护的保护措施→边墙及基底巩固处理→对坍塌溶腔进行回填处理。这样的一整套因地制宜的防护和巩固措施，在实践的证明下，是行之有效的。

　　具体而言，对基础下有溶沟、溶槽、漏斗等溶洞现象时，首先在建(构)基础施工时，应挖去其中的充填物，回填碎石或毛石混凝土;若出现溶层顶板不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石的方法;对基础下的溶洞埋藏较深的情况，可通过钻孔向溶洞内灌注水泥砂浆、混凝土、沥清等填充物，以堵填溶洞。这些措施的目的都在于首先要保留并加固坍塌体，防止坍方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，并对隧道基底进行注浆加固处理，增强隧底承载力;溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。

　　在进行隧道溶洞处理时，不能以眼前的目的为唯一解决问题的动力，应当从隧道建设的使用质量的长远意义来看，这里，必须遵循一定的处理原则：

　　1、安全性。这一原则是工程施工的最基本的要求，确保施工安全与运营安全，这一点是保证施工正常有序进行的最根本保证。

　　2、灵活性好。根据石灰岩地质的不同断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不只是局限于某一种固定的模式，狭隘的进行施工设计和运行。一旦一种方案不能实时或实时效果差时，能较好地转换为替代方案。同时，这种灵活性还要求隧道施工各部门的通力合作与沟通，只有这两反方面结合起来，方可达到隧道施工过程中的灵活有效。

　　3、合理性与科学性。合理性，首先必须符合相关隧道施工的法律法规的规定，严格按照法规的.基本眼球进行施工与建设。科学性则是指对溶洞处理的设计方案要是可行的，是可操作的，处理方案要建立在目前的溶洞处理技术的水平之内，要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，来可能降低施工难度。例如围岩累计变形量不大于10cm。

　　4、具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。更为重要的一点是，隧道建设是一项长远的工程，必须着眼于它的使用质量及周期，要从可持续的角度出发，充分考虑溶洞的潜在危险进行具体的施工处理。保证隧道运行的最长周期。

　　5、经济性强。即在保证施工安全和工程质量以及可持续并不破坏环境的前提下减少溶洞处理的成本。

　　上述原则是为了达到隧道工程中溶洞处理效果好、施工进度快、可持续程度高、工程成本低、安全性高的终极理想施工目的。在此，笔者从个人施工经验中也对隧道工程溶洞处理方面提出了一些主观意见：在今后的岩溶隧道施工中，我们更应重视加强地质超前预探和地质预报的相关工作，对隧道前方岩溶状况进行准确预测，并提前做好对穿越岩溶溶洞可能发生的潜在危险的应急预案，防止大面积塌方和涌水的发生，保证施工的安全和质量。