龍烈偉

【摘 要】溶洞也就是巖溶洞穴，是在地下水和地表水流動作用下及腐蝕下所產(chǎn)生的一種巖石洞穴，在公路隧道施工過程中，溶洞內(nèi)部懸空結構就會在隧道結構中表現(xiàn)出相應的不穩(wěn)定性。此外，溶洞還會產(chǎn)生涌水情況，對隧道結構和公路地表結構產(chǎn)生影響，所以在公路隧道施工當中，若發(fā)現(xiàn)溶洞應及時采取有效的措施進行處理，將溶洞對隧道產(chǎn)生的不利影響降至最低。

【關鍵詞】公路隧道;溶洞;處治技術

【中圖分類號】U459.2;U455.49【文獻標識碼】A【文章編號】1674-0688（2021）01-0061-03

1 公路隧道溶洞常見病害及成因

1.1 突水、突泥

公路隧道在施工中，若是遇到巖溶環(huán)境，往往會有突水及突泥等隱患，對公路隧道施工有著很大的影響。在高壓狀態(tài)當中，出現(xiàn)的突水、突泥情況對隧道會造成淹沒，從而會給施工人員的生命、財產(chǎn)安全造成威脅。突水和突泥對隧道覆土層在效應力及水壓方面會產(chǎn)生變化，并且會帶走溶洞當中的充填物和地表泥沙，使地表出現(xiàn)下沉，嚴重的還會造成坍塌事故。

1.2 溶洞坍塌

溶洞對于隧道產(chǎn)生的不利影響主要表現(xiàn)在兩個方面：第一，溶洞頂板承載力不符合要求，在施工荷載作用下會出現(xiàn)頂板坍塌的情況;第二，溶洞當中的充填物出現(xiàn)比較大的沉降，造成地基出現(xiàn)沉降。因為溶洞的存在，隧道在開挖之后，圍巖收斂和位移釋放速度大于無溶洞的情況，溶洞隧道施工變形比較大，位移在釋放中有一定的瞬時性，也就是在開挖的瞬間會釋放非常大的位移，所以在溶洞隧道施工中需要做好超前支護[1]。

1.3 充填物失穩(wěn)

充填物失穩(wěn)主要和溶洞內(nèi)的充填物有著直接的關系。溶洞充填物是在地下水化學和物理的作用下所形成的，按照實際作用原理，可以將其分為化學沉積物和物理沉積物?；瘜W沉積物主要是由碳酸鈣等物質(zhì)形成，物理沉積物主要就是流入溶洞中的泥沙及土壤等，對于此類沉積物，其一般比較松散，并且空隙較大、含水量較高、穩(wěn)定性較差，在受到外界荷載的作用下沉積量比較大，容易導致溶洞因為下部支撐力不充分而出現(xiàn)很大的沉積，從而導致坍塌情況出現(xiàn)[2]。

2 處理巖溶的原則

如果巖溶溶洞比較深或者比較大，在實際的處理當中，不能直接采用堵的方式進行處理，若是回填地基土體自身的承載力比較低，這樣就很難對隧道結構承載力起到相應的作用。在對巖溶處理中，可以使用橋梁結構和拱結構實施跨越式的設計，在確保巖層穩(wěn)定性基礎上進行拱座與梁端的設置。有條件時，也可以進行灌注混凝土基礎的設置，在完成后實施相應的加固處理。若是公路隧道線路需要穿越一些比較大的溶洞，在實際的處理中就可以使用明洞結構方式。在相應的基礎條件上進行加固處理，還可以采用錨索結構對隧道結構和溶洞內(nèi)壁進行合理的連接。

針對一些停止發(fā)育的溶洞，或者規(guī)模比較小的溶洞，在對其進行封堵和填充中可以采用干砌片石及漿砌片石和混凝土。如果公路隧道需要對填充段進行穿越時，就需要結合地質(zhì)實際情況做好勘察工作，同時做好相關的設計方案。若是隧道結構底部位置的填充地基和實際承載需求不相符，可以進行砌塊石和混凝土的換填，有效提升隧道結構整體承載力。

3 公路隧道溶洞處治技術

3.1 做好隧道溶洞施工準備工作

（1）在施工當中，要對原材料如鋼筋、砂石和水泥等進行嚴格把控，所有的施工材料只有通過檢驗合格之后，才能夠應用于工程施工中。

（2）施工中機械設備是很重要的機具，需要對風管和空壓機合理調(diào)整，確保能夠有效使用。此外，需要和工程實際情況結合起來，調(diào)控機械設備數(shù)量。施工人員方面需要加強對施工技術和施工工藝的充分了解，加強對施工人員技能的培訓，使其充分了解施工注意事項和安全措施，同時做好技術交底工作。

（3）監(jiān)控量測管理。在隧道施工管理當中，可以采用新奧法對隧道工程進行量測及觀察，為隧道施工奠定良好的基礎[3]。采用這種方法時，可以通過相應的量測結果分析對掌子面實際情況進行掌握，并且可以為后續(xù)掌子面的數(shù)據(jù)傳輸和施工創(chuàng)造條件。在實際的量測當中，需要確保專業(yè)人員參與測量，只有這樣，才可以確保數(shù)據(jù)的準確性。施工中可以對量測監(jiān)控方式進行合理應用，對圍巖結構強度做好合理管理，為后續(xù)隧道施工奠定良好的基礎。在一般情況下，實施隧道量測監(jiān)控可以很好地掌握地質(zhì)結構實際情況，然而若是隧道地下水比較豐富，這樣測量的結果很難保證隧道施工的安全，主要是因為地下水會因為當?shù)貧夂蜃兓l(fā)生變化，若是在雨季或者暴雨季節(jié)施工，就需要做好相應的安全準備工作，使隧道施工安全。

3.2 隧道開挖及支護

在對隧道開挖過程中，若是隧道開挖到和隧道溶洞接近時或者斷層破碎帶時，就需要做好相應的支護工作，按照地質(zhì)預防當中隧洞規(guī)格和填充物對其判斷，使用相關支護對策。隧道溶洞地質(zhì)水文數(shù)據(jù)是非常重要的判斷依據(jù)，若是隧道溶洞當中的填充物為飽和水等，就必須做好排水。若是隧道前段水量比較大，就需要對排水進行限量。加強隧道支護安全，對于爆破施工中的相關爆炸物藥劑量做好控制，只有在確保支護效果和地質(zhì)水文條件符合要求時，才能夠進行開挖。

在支護施工當中，在一些新開挖的施工輪廓面需要進行混凝土材料的噴射，在縱向位置當中進行鋼架結構的設置。二襯一般使用素混凝土結構，主要是為了確保結構可以起到良好的支撐作用，提升穩(wěn)定性。在測量放線中，需要將拱頂中心線作為基礎進行設計，并且對于小導管錨桿需要做好標記處理。在鉆桿施工中，需要按照設計方案對鉆孔位置做好確定，通常在隧道120°范圍內(nèi)進行設置，間距保持在0.4 m，使用人工鉆孔的方法，在完成鉆孔之后需要將孔內(nèi)及時清理，確保不會有雜質(zhì)存在。在插管之前需要將小導管準備好，并且在鋼架腹部進行小導管的插入，在這些工序完成之后需要做好鋼支撐焊接和導管尾端施工，并且將錨桿直接插入洞底部，

在小導管止?jié){閥位置和注漿管進行連接，然后進行漿液的合理配置，在完成制作之后進行注漿施工。這個過程需要和相關工藝規(guī)范要求相符合，施工順序也需要與注漿符合，注漿壓力一般保持在0.5～1.0 MPa，進度需要小于10 L/min[4]。完成注漿后需要及時將閥門關閉，完成壓漿后需要及時回收所有的設備，保證施工現(xiàn)場清潔度符合要求。

3.3 隧道結構支護

在進行溶洞區(qū)域穿越時，溶洞當中填充物的移除對溶洞整體受力結構會產(chǎn)生影響，受力點也會出現(xiàn)集中，隧道對局部應力進行承載。并且，隨著隧道溶洞填充物的移除，還需要做好結構支護工作，結合溶洞受力要點，合理選取支護方式，例如圓形內(nèi)輪廓支護等。在隧道結構支護當中，需要重點關注的是受力結構，防止對隧道產(chǎn)生局部應力集中的情況而出現(xiàn)安全事故，并且初期支護和后期支護需要合理地銜接，防止支護出現(xiàn)空白區(qū)域。

3.4 隧道防水及排水

在針對隧洞的處理當中，若溶洞是由地下水所產(chǎn)生的，不能破壞地下水系統(tǒng)，不然會對隧道的整體結構有很大的影響。在溶洞地下水排放當中，需要確保溶洞腔壁的穩(wěn)定，若是排水比較快，也會造成溶洞腔壁壓力損失較快。在排水量的控制中，通常使用水壓表檢測。若是對溶洞地下水進行封堵對隧道不會產(chǎn)生影響，可以采用封堵的方式，在有必要的情況下再實施排水措施。

3.5 輔助坑道

輔助坑道對于隧道安全和溶洞處理會起到非常重要的作用。在公路隧道施工中，要對輔助坑道進行合理的設計，使輔助坑道的作用很好地體現(xiàn)出來。輔助坑道不但能夠?qū)⑺淼朗┕みM度提升，還可以為后期隧道溶洞排水起到很好的作用，在地質(zhì)預防當中有著良好的意義。相對于掌子面的實際工作條件和通風問題，輔助坑道可以起到通風的作用。若是隧道施工中有相應的安全事故產(chǎn)生，輔助坑道還可以起到人員救援和人員逃生的作用。在設計輔助坑道時，需要重視安全問題，提升公路隧道施工的安全性。

4 隧道巖溶處理施工風險管理策略

4.1 加強風險識別

在隧道巖溶處理中，安全風險識別是基礎內(nèi)容，也是施工風險管理的基礎要點。管理人員需要對風險識別工作加強重視，將風險準確地識別出來，避免巖溶施工作業(yè)中所存在安全風險。對于已經(jīng)識別的風險需要做好深入的分析，將其中存在的關聯(lián)點找出。①按照巖溶處理當中巖漿等物質(zhì)數(shù)量和屬性對風險源頭進行查找;②對于已經(jīng)存在的風險做好合理的評估分析，對風險出現(xiàn)的必要條件進行確定;③對之前獲得的風險因素做好量化處理，比如對支護變形及突水突泥等情況的發(fā)生率等進行量化分析;④對于已經(jīng)確定可能產(chǎn)生的風險因素和對隧道巖溶施工影響程度進行確定，與相關標準結合起來對風險等級進行確定[5]。

4.2 做好風險評估

在隧道巖溶處理當中，對于安全風險進行科學合理的風險評估是確保隧道順利施工和事故降低的主要對策?，F(xiàn)階段，風險評估技術手段不斷在增多，分析方法也在逐漸朝著科學化方向發(fā)展，在一定意義上能降低管理人員的工作難度。在對風險評估的過程中，可以采用定量和定性結合的分析方式，保證數(shù)據(jù)的科學性、合理性，為隧道巖溶處理提供相應的評估方式，確保風險管理能夠落實到位。現(xiàn)階段，在隧道巖溶風險處理中，主要采用經(jīng)驗法進行風險評估。因為不同的企業(yè)發(fā)展狀況不同，所以在針對隧道巖溶風險分析當中，很多都是采用經(jīng)驗法進行風險評估，但是采用單純的經(jīng)驗法進行風險評估存在很大的局限性，不能確保風險評估的合理性。在此基礎上，就需要加強對先進技術和經(jīng)驗的應用，使得風險評估方式的合理性和一致性符合要求。

4.3 加強風險評價

在溶洞處理當中，在對風險進行識別和評估之后，還需要結合實際情況做好風險評價工作，按照事故可能發(fā)生的概率和結果做好合理的評價，為施工事故的預防和應對奠定良好的基礎?，F(xiàn)階段，在隧道巖溶處理當中，使用比較多的方法是事故分析法、故障樹分析法和檢查表分析法，這些方法在實際的應用中主要是對相關的影響因素實施綜合分析和評價，并對這些風險可能產(chǎn)生的結果進行合理確定。

4.4 做好風險處理

在整體風險管理當中，風險處理是非常重要的工作，也是確保隧道巖溶施工安全的基礎性工作。首先，在隧道巖溶處理施工中，進行風險識別、評估、評價后，需要按照其結果對危害施工因素進行總結，同時采用科學合理的方式對風險進行預防和有效規(guī)避;其次，在風險管理當中，為了防止突發(fā)事故對隧道施工產(chǎn)生影響，管理人員需要采用科學合理的對策對風險進行控制，將人員和財產(chǎn)損失降低;再次，需要加大對隧道巖溶作業(yè)的優(yōu)化，并且通過保險公司投保的方法進行風險的合理轉(zhuǎn)移處理;最后，對于隧道巖溶處理中一些影響比較小的風險，可以采用風險保留的方法進行處理。

5 結語

由于隧道巖溶自身不規(guī)則和比較隨意，因此在溶洞區(qū)進行穿越時，工程難度比較大及成本較高，在隧道選址中應盡可能地避免。對于可能有溶洞的區(qū)域，應采用相關措施合理探查。針對施工當中一些不規(guī)則的大型溶洞，需要采用科學合理的對策，結合具體問題進行具體分析，確保措施安全、經(jīng)濟及有效。

參 考 文 獻

[1]曠光洪，陳羽.巖溶地區(qū)高速公路隧道溶洞處治方法研究[J].黑龍江交通科技，2014，37（9）：144.

[2]王朝國.巖溶地區(qū)公路隧道溶洞施工技術[J].交通世界，2013（8）：167-170.

[3]劉光龍.公路隧道溶洞冒頂處理方案[J].西部交通科技，2012（5）：42-44.

[4]傅興.巖溶地區(qū)盾構隧道溶（土）洞處治技術研究[J].市政技術，2019，37（6）：159-161.

[5]趙凱.地鐵盾構區(qū)間巖溶處治施工技術[J].城市建設理論研究，2019（17）：114.