- 相關推薦
巖土工程隧道施工溶洞處理技術
導語：溶洞的形成是石灰巖地區地下水長期溶蝕的結果，石灰巖里不溶性的碳酸鈣受水和二氧化碳的作用能轉化為微溶性的碳酸氫鈣。由于石灰巖層各部分含石灰質多少不同，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、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。
隨著人類生活節奏的加快,人們對快速、舒適出行的要求相應地也越來越高,因此交通建設如火如荼的開展開來。但是在隧道建設過程中經過巖溶等不良地質區域時，因為自然條件的束縛這種施工現狀也是無法回避的。由于巖溶區地質情況錯綜復雜,不同的巖溶地質,其處治方法也需要對癥下藥,一旦處理方法出現失誤,將直接影響到隧道工程的施工質量及施工安全及,輕則造成施工工程的經濟損失,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象進行一下解釋。溶洞，也稱巖溶洞穴，是因在石灰巖地區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)在石灰巖地質區，沿著石灰巖層內的節理面或者滲裂面的地表水經過長期與之發生化學反應在表層形成溶溝，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，經過上述所講的化學反應，地表水沿石灰巖滲裂裂縫向下滲流發生溶蝕作用，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巖巖層的含水層后發生橫向流動，又會形成溶洞。
(4)筆者因為從事隧道開發工作而知，溶洞也會隨地下洞穴的形成在巖層地表發生塌陷，如果塌陷的深度大面積小，這樣的溶洞現象稱坍陷漏斗，而深度小面積大則稱陷塘。
(5)當地下水的溶蝕與巖層的塌陷作用長期相結合的作用，就會形成坡立谷和天生橋。
上述所列的為一般性溶洞類型，由于地質狀況的不穩定以及各種人為的非人為因素的變化與影響，溶洞現象也是處于一種不斷變化的狀態之中的。出現一系列溶洞、暗河、落水洞、漏斗及巖溶洼地等巖溶現象。巖溶地質因為其地下河發育規模大、水量大，巖溶對隧道施工的影響主要表現為結構物部分及全部懸空，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性的巖溶洞穴涌水，給隧道施工和體系帶來不安全和不穩定因素，在隧道施工遇到溶洞地質時極易產生突水、突泥等地質災害。同時，也正是因為巖層經常處于巖溶環境下，巖石結構遭到腐蝕，發生坍陷。巖溶塌陷是石灰巖區覆蓋型可溶巖內普遍發育的一種危害極大的巖溶現象，發生于地下水——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下而發生的。因此，在隧道路基工程規劃之初，應通過實地勘查，物探等手段查明路基下的溶洞、溶隙等不良地質現象的發育程度及分布情況。.從而盡量避開溶洞強烈發育地段。保證隧道施工正常進行。
下面，筆者從個人實踐經驗出發，介紹一些隧道施工隊溶洞處理的有效技術及方法。
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，對基礎下有溶溝、溶槽、漏斗等溶洞現象時，首先在建(構)基礎施工時，應挖去其中的充填物，回填碎石或毛石混凝土;若出現溶層頂板不穩定時，可炸開頂板，挖除充填物，回填碎石的方法;對基礎下的溶洞埋藏較深的情況，可通過鉆孔向溶洞內灌注水泥砂漿、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，應當從隧道建設的使用質量的長遠意義來看，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。根據石灰巖地質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，狹隘的進行施工設計和運行。一旦一種方案不能實時或實時效果差時，能較好地轉換為替代方案。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，首先必須符合相關隧道施工的法律法規的規定，嚴格按照法規的基本眼球進行施工與建設。科學性則是指對溶洞處理的設計方案要是可行的，是可操作的，處理方案要建立在目前的溶洞處理技術的水平之內，要充分考慮現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、工序的轉換。更為重要的一點是，隧道建設是一項長遠的工程，必須著眼于它的使用質量及周期，要從可持續的角度出發，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、經濟性強。即在保證施工安全和工程質量以及可持續并不破壞環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，我們更應重視加強地質超前預探和地質預報的相關工作，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生的潛在危險的應急預案，防止大面積塌方和涌水的發生，保證施工的安全和質量。
【巖土工程隧道施工溶洞處理技術】相關文章：
巖土工程勘察存在的技術問題01-23
巖土工程自充填混凝土施工效益評估08-28
巖土工程的就業前景01-23
隧道施工的安全管理05-29
巖土工程的職業發展分析01-23
隧道安全施工措施及要求07-23
隧道高邊坡施工技術措施「完整版」09-02
隧道施工安全管理要點方式07-30