岩溶发育区隧道溶洞施工技术研究

陈科新

（中铁十九局集团第二工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

1 工程概况

某隧道工程全长约6641 m，部分隧道处于埋深状态，最大埋深为801 m。该隧道结构为双洞单线铁路隧道，主要分为4段隧道，分别为三线车站隧道地段、双线隧道地段、燕尾式隧道地段、单线隧道地段。该线路从进口到出口位置的切纵坡角度逐渐增加，在变坡位置需要设置半径为15 000 m的竖曲线。在隧道进口位置需要设置长度约642 m的横洞。

2 不良地质和特殊地质

所有隧道在施工的过程都会遇不良地质施工，该隧道在施工过程中会遇到暗河、岩堆、岩溶以及高地应力。分布种类最多、密度最大的为岩溶，另外岩溶水因为水压较高，会产生较大的瞬间用水量[1]。在隧道正洞所发现的岩溶就有12处，岩溶相互处于连通状态，熔岩状态极为发育。

3 隧道岩溶溶洞处理施工技术

在施工过程中，如果遇到大规模的突泥、突水情况，不仅会影响隧道的施工进度，还会给隧道施工带来安全隐患。另外，施工办法不合理，也会使隧道完成建筑投入使用后地表环境容易恶化，给行车带来极大的安全隐患。因此，在岩溶隧道施工过程中，最为科学也最为主要的隧道施工办法就是通过合理地探测施工掌子面溶洞发育的性质及范围，制定最为科学的施工办法，旨在降低水风险，安全穿过溶腔区域。

3.1 溶洞具体施工原则

（1）以疏为主。在处理的过程中，不能改变熔岩水的径流，为了保证施工安全，尽可能的确保地下水处于原始循环的状态。做到堵排过程互相结合，也就是依据隧道内用水量考虑隧道施工环境，充分考虑堵水和排水过程，制定合理的施工方案。

（2）堵。为了进一步改善围岩的力学指标，尽可能提高围岩的抗渗能力，针对水量较小的溶洞应用帷幕注浆进行封堵，确保隧道安全施工。

（3）排。针对暗河或者高压富水溶洞，应用爆破进行释能降压，降低因为水压较高造成施工风险。为了避免隧道结构受到高压水的皮怀，在进行平行隧道的旧件过程中，需要设置排水洞，不仅可以确保施工安全，还可以永久排水。

（4）依据实际情况，综合治理。充分考虑施工地区的地址和水位条件，制定综合的治理和管理办法。淤超前预处理施工技术。首先对岩溶进行探测，然后对探测结果进行详尽的分析，确定施工前方是否存在或接近溶腔溶洞。如果发现有溶腔溶洞不良地质条件，需要应用超前处理和具体施工相互结合的方法进行施工。于发现溶洞、溶腔后施工处理技术。施工风险随着溶腔溶洞风险的降低而降低。为了保证岩溶隧道可以安全的进行施工，再应用注浆填充、桩基承台，钢管桩加固地基等处理办法。盂隧道安全运营，隧道完成建筑后投入使用仍然需要安全储备施工技术。如果隧道的施工环境为富水溶腔，那么在施工过程中必须加强衬砌，另外，为了保证隧道投入使用后的安全性，可以设置减压排水措施。

3.2 溶洞、溶腔预处理施工技术

（1）管棚施工和帷幕注浆技术。如果遇到以下两种情况，那么注浆方式可以应用超前帷幕注浆的方式。溶洞水压相对较小；溶腔内有可注性填充物，为了提高坑道周边岩石的稳定性，可以对溶洞和溶腔进行超前处理。如果溶腔内水量较大或者水流速较快，浆液很难在短时间进行固结，为了使空腔填满，强度增强，可以先灌注适当水泥砂浆，降低孔隙率，提高溶腔空腔强度。

（2）采用爆破揭示溶腔的释能降压施工技术。该隧道为高压、充填性溶洞群富集、富水隧道。在施工前，需要进行3个步骤：首先进行溶腔放水试验和水文观测，然后对地表水的不计量进行精准的计算，最后评估放水线路和放水沿线是否处于安全状态。对隧道的探测数据进行分析后，发现需要释放一定量的水压，可以应用爆破的方法进行。在进行爆破的过程中，为了确保爆破可以顺利安全地开展，必须合理设计溶洞群的爆破点。

（3）增设迂回导坑、迂回泄水，降低施工风险。为了降低反坡突水淹井的风险，隧道在施工过程中需要增加设置迂回导坑提前贯通工线，施工过程绕开溶洞群的过程也增加了工作面的数量。

3.3 溶洞溶腔揭示后的施工技术

（1）在隧道施工过程中，常见洞穴型溶洞和充填型熔岩洞穴，对洞穴型溶洞在处理过程遵循水泥砂浆回填的原则，如果基底较为发育，那么需要应用片石混凝土进行回填。对充填型岩溶洞穴进行处理的过程中，为了防止充填物滑塌，加强支护强度。完成隧道支护工作后，排查隐伏型岩溶，如有必要，必须进行回填。隧道基底溶腔的处理应该应用钢管桩注浆加固以及M10浆砌片石回填的方式进行。

（2）如果遇到没有填充物的槽型溶洞，凭借特定的设备完成开挖后，需要进行回填工作，回填的填充物为同级别混凝土；如果遇到有填充物存在操行溶洞，那么首先应该加强支护强度。

（3）管道型岩溶的施工也需要回填操作，在回填的过程中，需要充分考虑防护层、支护层的强度；在进行管道型岩溶管道在回填的过程中，需要充分考虑回填物质的特殊形态，为了保证加固强度，采用最科学的超前加固措施进行加固；这对充水型岩溶管道施工，在施工过程中，以维持原有排水系统为基础，尽量遵循排水不堵水的施工原则，如果在反坡施工过程中，遇到富水管道施工，那么必须要设置泄水洞，降低施工高水压环境[2]。该隧道某段为无充填过水型岩溶管道，应用适当的机械设备对水通道顶部的危石进行清理，避免在施工过程中出现坍塌。该隧道段应用钢筋混凝土加强施工办法，具体施工见图1。

（4）对于类型较大的溶洞的基底，在处理过程中，需要综合考虑溶腔大小、熔岩发育深度以及纵向跨度等参数，有针对性的应用板跨、桩基承台等施工方案；如果遇到充填型溶洞，为了提高支护强度，需要应用大管棚或者超前帷幕注浆，避免大型坍方现象的发生；在处理暗河的过程中，应该应用泄水洞方案；如果在施工过程中出现规模较大的岩溶堆积体，不仅施工结构复杂，清方的工作量也较大，应该综合考虑堆积体应用堵水或注浆固结施工办法进行施工。

（5）在施工过程中，如果遇到充填物为泥沙（水）型岩溶管道的处理，收线加强测探工作强度，重点测探涌出物和涌水的数量，判断岩溶管道主要是静储量还是动储量，进而确定岩溶管道的危害程度，确定最佳的处理办法。

（6）在施工过程中，经常会应用到超前预测，通过对该预测进行分析，一旦发现施工前方为充水型岩溶管道时，对岩溶管道进行适当的放水试验，充分考虑用水量的特征变化以及用水量大小，结合具体情况，确定最佳的施工办法。在进行充水型岩溶管道的处理过程中，为了防止水害的发生，以不改变原有排水系统为基础，不能随便进行堵塞操作[3]。

图1 溶腔横断面

4 结束语

为了加强隧道施工安全，需要充分考虑溶腔特性，选择最为合理的溶腔、溶洞施工办法。隧道施工过程中，遇到大型充水溶洞时，采用溶腔降水的施工办法，顺利地释能降压，可确保隧道施工安全以及隧道运用后的隧道环境。