高速公路隧道穿越溶洞段处治技术及对策

柳兵

中国水利水电第四工程局西南分局 新疆 昌吉 831100

1 高速公路隧道穿越溶洞段处治的重要性和处置难点

大多数时候，溶洞内的地质环境都会存在较大的不确定性和未知性。因此，如果想要严格的按照相关施工要求展开施工作业，就必须要采取一定的工程技术手段对溶洞进行针对性的处理。目前，我国在高速公路隧道工程建设的过程中，针对于溶洞段的处理主要采用以下三大方法。第一种方法，通过工程措施对溶洞的洞壁进行修正处理。第二，对溶洞的顶部采取加固措施。第三，对溶洞的底部基底采取改良措施，同时辅助采用相应的防护措施。以上这三种处理方法，如果能够科学有效的进行应用，能够帮助高速公路隧道工程顺利的穿越溶洞地段，同时还可以为施工人员的生命安全提供有效的保障，降低溶洞环境对高速公路隧道施工的不良影响，改良溶洞内部的施工环境，防止后续的自然灾害对高速公路隧道工程产生损伤。

在进行高速公路施工的过程中，针对于隧道穿越溶洞段的问题处置，施工单位会面临着十分复杂且未知的地质条件和水文条件。这就导致很多施工作业难以在这样的环境下开展。这主要是因为无法确定相关的施工参数，同时施工安全隐患也相对较多。如果安全保护措施不到位，很容易发生人员受伤甚至更加危急的事故，因此在开展施工作业的过程中，对溶洞内的地理环境条件进行一个全方位的了解是施工单位必须要做的一项重要大事。因此，在前期施工方应组织相关专家展开全面且详细的地质勘察工作，充分了解溶洞地区的规模，溶洞段水文特征以及隧道稳定情况，然后在此基础之上制定出一套科学合理的隧道穿越溶洞施工方案。在开展施工作业时，所有施工部门和施工人员必须要严格按照这一施工方案开展相关作业。另外，在推进工程进度时，要时刻注意溶洞内环境的改变。受到外界自然环境的影响，溶洞内部的环境也会不断地发生着改变。而且在水平和垂直方向上，溶洞内的环境都不是一成不变的，有的溶洞随着工程推进其大小会发生改变，有的溶洞在分布的集中程度上存在较大的差异性，有的溶洞壁含水率差异较大。简单来说，溶洞地质环境的复杂性会大大提高高速公路隧道穿越溶洞段施工的风险和施工难度。因此施工人员在开展施工作业的过程之中，必须要对溶洞的相关指标进行细致的测量与监控[1]。

2 高速公路的施工现状和现有的处置技术

我国幅员辽阔，地理环境组成复杂，因此在全国不同地区都存在着具有特色的地质环境，而在我国开展道路交通工程建设的过程中，公路隧道更容易出现复杂的地质环境以及施工难题。近年来，我国在城市化建设层面正在不断的加快步伐，为了积极响应国家号召，构建功能更加完备的道路交通网络，同时也是为了更好地应对施工过程中出现的难题，必须要积累不同地质条件下的施工经验。技术人员必须要在施工过程中对出现的所有工程难题进行技术攻克，而在高速公路建设的过程中，以高速公路隧道穿越溶洞段的技术难题最为突出，影响范围也最为广大。

我国地域广阔，山地较多，因此在高速公路建设的过程中，经常会出现大型的溶洞，持续导致高速公路隧道穿越溶洞段的施工难度较大。这些因素的存在都给高速公路隧道穿越溶洞段的施工添加了更大的施工难度和施工压力，如果在施工时采取的技术手段或管理手段不到位，不仅无法顺利完成施工作业，甚至还会对施工人员的生命安全产生不良影响。简单来说，我国在高速公路隧道穿越溶洞段施工层面仍然存在着较大的技术难题，很多地区由于经济发展滞后，发达地区所以在施工工程的成本上相对有限，这也给高速公路隧道穿越溶洞段的施工带来了一定的困难。

在高速公路隧道穿越溶洞段的处置基础应用过程中，技术的先进性是决定整个高速公路隧道穿越溶洞段施工的质量的核心因素。主要是因为施工区域内部环境复杂，地质环境特殊，施工人员必须要对溶洞进行特殊处理，保证施工环境能够满足工程施工的基本要求。大部分时候具体的处理方法包括洞顶的加固处理，洞底部的地基改良和防护，以及洞内周围岩壁的修正处理。采用这些处理手段，主要是为了更好的开展高速公路隧道穿越溶洞段的施工作业。同时为进入溶洞内的施工人员提供一定的安全保障和可依靠的施工基础。除此之外，溶洞环境会对隧道工程产生一定程度的不良影响，因此在正式开展施工作业之前，还必须要对溶洞内的环境进行治理和改良，防止后续自然灾害可能会对隧道施工产生的危害。简单来说，高速公路隧道穿越溶洞段施工环境是复杂多变的，施工人员必须要根据实际情况的不同，合理的采取相应的处置技术。开展溶洞的处理，尤其是前期环境勘察工作的落实，能够为后续开展科学的溶洞断处理技术的应用提供坚实可靠的基础。针对不同类型的溶洞，包括溶洞的不同部位，其处理技术都是存在差异性的。因此如何合理的选择处理技术，就成为影响隧道穿越溶洞处理合理性的重要指标。

3 高速公路隧道穿越溶洞处治技术的主要应用

3.1 溶洞段顶部和侧面的处理

在施工的过程中，对溶洞顶部以及溶洞的侧壁进行处理，必须要严格关注三个方面的问题。首先，施工单位应加强对溶洞顶部以及溶洞侧壁危石的关注度。同时，可以采用加锚的方式对溶洞的周围岩壁进行处理，通过这样的方式能够显著提高施工过程中周围环境的稳定性与安全性。如果施工方所遭遇的溶洞在面积表现上比较大，可以先采用机械手的方式进行混凝土喷射，而后再对溶洞周围岩壁采取加固措施[2]。在这过程中，需要分外注意，进行岩洞周围岩壁的加固工作时，必须要合理的对锚杆技术进行应用，通过这样的措施来保证隧道工程的施工安全以及施工质量。除此之外，针对于溶洞段洞身的处理，应重点关注溶洞的开挖面，防止开挖面过大对溶洞的稳定性产生不良影响。在施工的过程中如果发现洞身的稳定性出现降低的情况，必须要在最短的时间内采取针对性的解决措施保证洞身的承载能力能够得到有效的保障。最后在处理洞身的时候，通过内承台和混凝土结构的有效应用，加强洞身的稳固性。因此，在实际的施工过程中可以将内承台分为三段，其厚度控制在两米左右。为了将内承台的承载作用充分发挥，还需要再到的左侧、外侧及内侧合理的设置内承台，并利用泡沫板对其进行隔离处置。

3.2 溶洞段基底的处理

如果要对溶洞段基底进行处理，必须要严格关注以下三个问题。第一，在前期应保证溶洞段基底的地质条件以及水文条件的工程勘察工作落实。在工程勘察的过程中，要格外注意是否存在隐性的溶洞。第二，基于第一阶段的工程勘察结果，制定出一套最适合当前溶洞环境的施工方案。最后，合理的采用回填技术对溶洞段的基底进行处理。在支撑结构模型的选择方面，要根据实际情况的不同合理的使用桩基础承台。为了防止空间条件对现场产生不良影响，还要做好相应的模拟分析工作。最后，必须要对地下水的流动通道进行分析，根据技术人员的监控测量数据，完善现有的施工参数，通过这样的措施为施工的进度提供有效的保障。

3.3 公路隧道穿越溶洞侧壁加固处理

在施工过程中，因地制宜的开展溶洞侧壁加固处理是一项必不可少的重要工作内容。因此，在进行加固处理的过程中，施工单位必须要根据实际情况的不同，充分考虑溶洞在开挖面加大之后施工作业对整个溶洞结构的稳定性产生的不良影响。在具体工程施工的过程中，应针对溶洞自身结构产生的不稳定性影响因素进行全面的判断和深入的分析，同时还要有效地做好溶洞侧壁开挖过程中的支护处理工作，必须要确保溶洞在施工作业的过程中能够得到良好的支撑和防护。不会因为施工作业而出现坍塌或者是结构破坏等问题。在针对动身结构的处理工作中，可以通过承台和混凝土施工对溶洞结构的稳定性进行进一步的提高。

4 不同类型溶洞的处治方式

如果在施工的过程中遇到的溶洞类型是填充型溶洞或者是部分填充型溶洞，在对其正式进行处理之前，应先将溶洞内部无用的堆积物进行彻底的清除，而后再加溶洞表面的浮土进行深层次的清理，保证溶洞表面的光滑与整洁。在顺利完成清洁工作之后，可以正式开始溶洞回填作业。在此期间，需要格外注意回填过程中的环境问题。如果在回填时发现溶洞内存在部分积水，则必须要先将积水进行处理，保证内部的干燥。如果你溶洞内部可能会存在未知的填充物，如果对其处理不当有可能会对施工人员的生命安全产生不良影响。因此，为了进一步确保施工方面的安全性，必须要在可疑填充物十米距离处开展一次超前钻孔探测，确认无误之后在正式开展隧道开挖作业。在开展开挖施工的过程中，施工单位必须要根据实际情况的不同，合理的采用三阶段施工方法，弱爆破施工方法或者是短进尺施工方法等等。当开挖工作进行到距离溶洞处较近的位置时，上台阶掌子面就会出现大量的粉质粘土，而且粘土中还会掺杂部分石块，此时施工单位必须要做好初期的支护强化处理。

如果遇到的溶洞类型是高速公路隧道边墙位置的溶洞，对该种类型的溶洞进行处理。第一步要先对溶洞周围自然环境，地质条件以及水质条件进行详细的工程勘察和工程分析。并通过分析排除后续施工过程中可能会出现的较大过水现象，大多数时候堆砌片时是最佳的处理方式。除此之外，针对该种类型溶洞的处理和加固，必须要在进行加固工作的同时完成回填洞穴的施工，将回填的厚度控制在三米以上，六米以下。

如果是隧道拱腰或者是拱形出溶洞的处置，必须要先采取加固措施对溶洞进行加固处理。也就是通过锚喷混凝土的方式提高隧道内周围岩壁的稳定性。如果拱顶的溶洞相对较大开展回填工作相对困难，则需要在拱顶处回填沙砾等缓冲层。防止由于溶洞调会或者是岩石掉落，对隧道的整体性产生破坏。如果溶洞的面积相对较小，在开展回填作业时，应优先使用混凝土，或者是将弃片等作为回填材料，这样一来就能够显著提高高速公路隧道施工的质量和后续工程项目的安全性。

如果在高速公路隧道施工初期阶段未发现溶洞，但是在施工进行一段时间后在隧道的基底出现了溶洞。那么针对于这类溶洞类型的处理，必须要做好溶洞洞穴的回填处理，而回填材料的选择方面要尽量选择片石作为主要的回填材料。当施工人员使用专业化的工具对溶洞进行检测之后，发现溶洞的探身在六米以下，可以使用c25混凝土作为洞穴回填的主要填充材料。如果溶洞的深度在六米以上，则需要通过施工过程中产生的废渣作为主要的回填材料，这样不仅能够为后续的施工作业奠定坚实可靠的基础，同时还可以减少原料成本的投入，提高整个项目的经济效益。

5 案例分析

图1 高速公路隧道穿越溶洞段施工图

本文所参考研究的高速公路隧道工程位于我国某县城内部，该工程项目所遇到的溶洞，其左右幅度分别为615米以及608米。在施工场地，根据施工计划制定的车道为双向四车道。而隧道的内部，溶洞内轮廓的高度约为727.5米，宽度约为11米。在前期工程勘察的过程中，不难发现该隧道区域在特性上属于基岩破碎带，裂隙带和岩溶发育地区，因此山间沟壑发育成熟，存在大面积溶洞和暗河。针对于这样的情况，施工单位在进行隧道工程施工时展开了超前预测分析，首先使用RIS－K2型地质雷达进行检测分析，每隔25米的间隔距离设置一个循环，每个循环的搭接长度控制在五米左右。在这个过程之中，为了保证超前预测的准确性和可靠性，施工单位在开展超前探水孔的探测分析之前。确保每探孔段长度为30米，开挖深度为25米，搭接长度为5米[3]。

在整个隧道工程的建设过程中，一共遇到了九个溶洞。选择，其中两个进行深层次的剖析。针对于存在的溶洞发现内部有可疑填充物，为了保证施工人员的安全，施工单位在每隔两米的地方增加了一次超前钻孔探测。同时，按照三台阶、弱爆破、短进的方法开展了开挖施工。而开挖作业的深入发现掌子面拱腰上拱顶的位置存在溶洞，经过专家的详细调研和分析之后，对这个溶洞采取了以下处理方法。首先，使用C2型号混凝土开展浇筑护拱处理，护拱的厚度控制在100厘米，两边嵌入岩石内50厘米，同时在间隔一米的时设置砂浆锚杆。顺利完成护拱施工之后，为了进一步确保强度能够达到相关的标准规范，之后便在内部吹沙回填，并将回填的厚度控制在100厘米左右。在林口上隧道施工到指定溶洞位置上的时候，容易出现锥形溶洞，溶洞的纵横长度分别为7.5米，4.1米。对待出现的溶洞，施工人员先组织调研并制定施工的方案。首先，使用c15型号的片石混凝土进行回填操作，同时在每间隔两米的位置上设置透水管，对周围的熔岩进行过滤，进一步对溶洞进行强化支护，每间隔1.2米的位置上增加了工字钢。

6 结束语

溶洞地貌特征的特殊性会对高速公路建设过程中隧道施工的安全性以及后续隧道道路运营工作产生一定程度的影响。因此在高速公路隧道穿越溶洞段做好处置技术的合理应用以及质量监管，不仅能够有效降低工程施工的难度，同时还可以最大程度上提高工程施工的效率和安全性，也有利于监控隧道溶洞的科学施工工作能够准确进行。最大程度上保证高速公路工程能够实现预期的建设目标，带动地区经济的进步和发展，获得最大的社会效益和经济效益。