巖土工程隧道施工溶洞處理技術(shù)

　　導語：溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結(jié)果，石灰?guī)r里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉(zhuǎn)化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少不同，被侵蝕的程度不同，就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞，由此形成的地貌一般稱為喀斯特地貌。

　　隨著人類生活節(jié)奏的加快,人們對快速、舒適出行的要求相應(yīng)地也越來越高,因此交通建設(shè)如火如荼的開展開來。但是在隧道建設(shè)過程中經(jīng)過巖溶等不良地質(zhì)區(qū)域時，因為自然條件的束縛這種施工現(xiàn)狀也是無法回避的。由于巖溶區(qū)地質(zhì)情況錯綜復雜,不同的巖溶地質(zhì),其處治方法也需要對癥下藥,一旦處理方法出現(xiàn)失誤,將直接影響到隧道工程的施工質(zhì)量及施工安全及,輕則造成施工工程的經(jīng)濟損失,重則在隧道施工及運營過程中因其潛在的風險未得到有效解決而造成重大的人員傷亡。故巖溶地區(qū)溶洞處理問題一直以來都是工程界的難題。這也激勵著從事工程建設(shè)的人們對這個問題進行堅持不懈的研究。

　　在此，我不得不先對溶洞這一地理現(xiàn)象進行一下解釋。溶洞，也稱巖溶洞穴，是因在石灰?guī)r地區(qū)溶性巖層長期受地表水和地下水的溶蝕作用而形成的地下溶石。按照巖層分布的狀況，巖溶的形成一般可分為以下五種。

　　(1)在石灰?guī)r地質(zhì)區(qū)，沿著石灰?guī)r層內(nèi)的節(jié)理面或者滲裂面的地表水經(jīng)過長期與之發(fā)生化學反應(yīng)在表層形成溶溝，或者稱融槽，這樣一來，原先層層分布的巖層便被溶溝分離開來形成柱狀的石柱或石筍。

　　(2)同理，經(jīng)過上述所講的化學反應(yīng)，地表水沿石灰?guī)r滲裂裂縫向下滲流發(fā)生溶蝕作用，在巖層超過100m深處便會形成落水洞。

　　(3)緊接著，在更深層的巖層下，從落水洞下落的地下水到達石灰?guī)r巖層的含水層后發(fā)生橫向流動，又會形成溶洞。

　　(4)筆者因為從事隧道開發(fā)工作而知，溶洞也會隨地下洞穴的形成在巖層地表發(fā)生塌陷，如果塌陷的深度大面積小，這樣的溶洞現(xiàn)象稱坍陷漏斗，而深度小面積大則稱陷塘。

　　(5)當?shù)叵滤�的溶蝕與巖層的塌陷作用長期相結(jié)合的作用，就會形成坡立谷和天生橋。

　　上述所列的為一般性溶洞類型，由于地質(zhì)狀況的不穩(wěn)定以及各種人為的非人為因素的變化與影響，溶洞現(xiàn)象也是處于一種不斷變化的狀態(tài)之中的。出現(xiàn)一系列溶洞、暗河、落水洞、漏斗及巖溶洼地等巖溶現(xiàn)象。巖溶地質(zhì)因為其地下河發(fā)育規(guī)模大、水量大，巖溶對隧道施工的影響主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)物部分及全部懸空，大大降低隧道使用的可靠度與利用率;在這里尤為危害解難處理的是季節(jié)性的巖溶洞穴涌水，給隧道施工和體系帶來不安全和不穩(wěn)定因素，在隧道施工遇到溶洞地質(zhì)時極易產(chǎn)生突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。同時，也正是因為巖層經(jīng)常處于巖溶環(huán)境下，巖石結(jié)構(gòu)遭到腐蝕，發(fā)生坍陷。巖溶塌陷是石灰?guī)r區(qū)覆蓋型可溶巖內(nèi)普遍發(fā)育的一種危害極大的巖溶現(xiàn)象，發(fā)生于地下水——覆蓋土體——可溶巖這三者三相平衡體中動力條件急劇變化的狀態(tài)下而發(fā)生的。因此，在隧道路基工程規(guī)劃之初，應(yīng)通過實地勘查，物探等手段查明路基下的溶洞、溶隙等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育程度及分布情況。.從而盡量避開溶洞強烈發(fā)育地段。保證隧道施工正常進行。

　　下面，筆者從個人實踐經(jīng)驗出發(fā)，介紹一些隧道施工隊溶洞處理的有效技術(shù)及方法。

　　首先，普遍而科學的溶洞處理順序為：封閉溶洞危險地帶掌子面→對危險地帶的巖層施作套拱→在危險巖層帶施作超前大管棚→對坍塌嚴重地帶采取根除措施挖除坍塌體→對輕度坍塌區(qū)實行洞身開挖、支護的保護措施→邊墻及基底鞏固處理→對坍塌溶腔進行回填處理。這樣的一整套因地制宜的防護和鞏固措施，在實踐的證明下，是行之有效的。

　　具體而言，對基礎(chǔ)下有溶溝、溶槽、漏斗等溶洞現(xiàn)象時，首先在建(構(gòu))基礎(chǔ)施工時，應(yīng)挖去其中的充填物，回填碎石或毛石混凝土;若出現(xiàn)溶層頂板不穩(wěn)定時，可炸開頂板，挖除充填物，回填碎石的方法;對基礎(chǔ)下的溶洞埋藏較深的情況，可通過鉆孔向溶洞內(nèi)灌注水泥砂漿、混凝土、瀝清等填充物，以堵填溶洞。這些措施的目的都在于首先要保留并加固坍塌體，防止坍方擴大，然后施做套拱和超前大管棚，保證正洞開挖施工安全;管棚施做完成后挖除坍塌體，進入隧道正常開挖、支護工序，并對隧道基底進行注漿加固處理，增強隧底承載力;溶洞段通過后，進行拱部坍腔回填處理。

　　在進行隧道溶洞處理時，不能以眼前的目的為唯一解決問題的動力，應(yīng)當從隧道建設(shè)的使用質(zhì)量的長遠意義來看，這里，必須遵循一定的處理原則：

　　1、安全性。這一原則是工程施工的最基本的要求，確保施工安全與運營安全，這一點是保證施工正常有序進行的最根本保證。

　　2、靈活性好。根據(jù)石灰?guī)r地質(zhì)的不同斷面形狀和尺寸，因地制宜地選擇施工方案，而不只是局限于某一種固定的模式，狹隘的進行施工設(shè)計和運行。一旦一種方案不能實時或?qū)崟r效果差時，能較好地轉(zhuǎn)換為替代方案。同時，這種靈活性還要求隧道施工各部門的通力合作與溝通，只有這兩反方面結(jié)合起來，方可達到隧道施工過程中的靈活有效。

　　3、合理性與科學性。合理性，首先必須符合相關(guān)隧道施工的法律法規(guī)的規(guī)定，嚴格按照法規(guī)的.基本眼球進行施工與建設(shè)�？茖W性則是指對溶洞處理的設(shè)計方案要是可行的，是可操作的，處理方案要建立在目前的溶洞處理技術(shù)的水平之內(nèi)，要充分考慮現(xiàn)場機械裝備狀況和操作人員的技能水平，來可能降低施工難度。例如圍巖累計變形量不大于10cm。

　　4、具有可連續(xù)性。需兼顧溶洞段前后的施工方案的不同，能順利地進行施工工藝、工序的轉(zhuǎn)換。更為重要的一點是，隧道建設(shè)是一項長遠的工程，必須著眼于它的使用質(zhì)量及周期，要從可持續(xù)的角度出發(fā)，充分考慮溶洞的潛在危險進行具體的施工處理。保證隧道運行的最長周期。

　　5、經(jīng)濟性強。即在保證施工安全和工程質(zhì)量以及可持續(xù)并不破壞環(huán)境的前提下減少溶洞處理的成本。

　　上述原則是為了達到隧道工程中溶洞處理效果好、施工進度快、可持續(xù)程度高、工程成本低、安全性高的終極理想施工目的。在此，筆者從個人施工經(jīng)驗中也對隧道工程溶洞處理方面提出了一些主觀意見：在今后的巖溶隧道施工中，我們更應(yīng)重視加強地質(zhì)超前預探和地質(zhì)預報的相關(guān)工作，對隧道前方巖溶狀況進行準確預測，并提前做好對穿越巖溶溶洞可能發(fā)生的潛在危險的應(yīng)急預案，防止大面積塌方和涌水的發(fā)生，保證施工的安全和質(zhì)量。