柳兵

中國水利水電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處治的重要性和處置難點(diǎn)

大多數(shù)時(shí)候，溶洞內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境都會(huì)存在較大的不確定性和未知性。因此，如果想要嚴(yán)格的按照相關(guān)施工要求展開施工作業(yè)，就必須要采取一定的工程技術(shù)手段對溶洞進(jìn)行針對性的處理。目前，我國在高速公路隧道工程建設(shè)的過程中，針對于溶洞段的處理主要采用以下三大方法。第一種方法，通過工程措施對溶洞的洞壁進(jìn)行修正處理。第二，對溶洞的頂部采取加固措施。第三，對溶洞的底部基底采取改良措施，同時(shí)輔助采用相應(yīng)的防護(hù)措施。以上這三種處理方法，如果能夠科學(xué)有效的進(jìn)行應(yīng)用，能夠幫助高速公路隧道工程順利的穿越溶洞地段，同時(shí)還可以為施工人員的生命安全提供有效的保障，降低溶洞環(huán)境對高速公路隧道施工的不良影響，改良溶洞內(nèi)部的施工環(huán)境，防止后續(xù)的自然災(zāi)害對高速公路隧道工程產(chǎn)生損傷。

在進(jìn)行高速公路施工的過程中，針對于隧道穿越溶洞段的問題處置，施工單位會(huì)面臨著十分復(fù)雜且未知的地質(zhì)條件和水文條件。這就導(dǎo)致很多施工作業(yè)難以在這樣的環(huán)境下開展。這主要是因?yàn)闊o法確定相關(guān)的施工參數(shù)，同時(shí)施工安全隱患也相對較多。如果安全保護(hù)措施不到位，很容易發(fā)生人員受傷甚至更加危急的事故，因此在開展施工作業(yè)的過程中，對溶洞內(nèi)的地理環(huán)境條件進(jìn)行一個(gè)全方位的了解是施工單位必須要做的一項(xiàng)重要大事。因此，在前期施工方應(yīng)組織相關(guān)專家展開全面且詳細(xì)的地質(zhì)勘察工作，充分了解溶洞地區(qū)的規(guī)模，溶洞段水文特征以及隧道穩(wěn)定情況，然后在此基礎(chǔ)之上制定出一套科學(xué)合理的隧道穿越溶洞施工方案。在開展施工作業(yè)時(shí)，所有施工部門和施工人員必須要嚴(yán)格按照這一施工方案開展相關(guān)作業(yè)。另外，在推進(jìn)工程進(jìn)度時(shí)，要時(shí)刻注意溶洞內(nèi)環(huán)境的改變。受到外界自然環(huán)境的影響，溶洞內(nèi)部的環(huán)境也會(huì)不斷地發(fā)生著改變。而且在水平和垂直方向上，溶洞內(nèi)的環(huán)境都不是一成不變的，有的溶洞隨著工程推進(jìn)其大小會(huì)發(fā)生改變，有的溶洞在分布的集中程度上存在較大的差異性，有的溶洞壁含水率差異較大。簡單來說，溶洞地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性會(huì)大大提高高速公路隧道穿越溶洞段施工的風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。因此施工人員在開展施工作業(yè)的過程之中，必須要對溶洞的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致的測量與監(jiān)控[1]。

2 高速公路的施工現(xiàn)狀和現(xiàn)有的處置技術(shù)

我國幅員遼闊，地理環(huán)境組成復(fù)雜，因此在全國不同地區(qū)都存在著具有特色的地質(zhì)環(huán)境，而在我國開展道路交通工程建設(shè)的過程中，公路隧道更容易出現(xiàn)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境以及施工難題。近年來，我國在城市化建設(shè)層面正在不斷的加快步伐，為了積極響應(yīng)國家號召，構(gòu)建功能更加完備的道路交通網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也是為了更好地應(yīng)對施工過程中出現(xiàn)的難題，必須要積累不同地質(zhì)條件下的施工經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)人員必須要在施工過程中對出現(xiàn)的所有工程難題進(jìn)行技術(shù)攻克，而在高速公路建設(shè)的過程中，以高速公路隧道穿越溶洞段的技術(shù)難題最為突出，影響范圍也最為廣大。

我國地域廣闊，山地較多，因此在高速公路建設(shè)的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大型的溶洞，持續(xù)導(dǎo)致高速公路隧道穿越溶洞段的施工難度較大。這些因素的存在都給高速公路隧道穿越溶洞段的施工添加了更大的施工難度和施工壓力，如果在施工時(shí)采取的技術(shù)手段或管理手段不到位，不僅無法順利完成施工作業(yè)，甚至還會(huì)對施工人員的生命安全產(chǎn)生不良影響。簡單來說，我國在高速公路隧道穿越溶洞段施工層面仍然存在著較大的技術(shù)難題，很多地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后，發(fā)達(dá)地區(qū)所以在施工工程的成本上相對有限，這也給高速公路隧道穿越溶洞段的施工帶來了一定的困難。

在高速公路隧道穿越溶洞段的處置基礎(chǔ)應(yīng)用過程中，技術(shù)的先進(jìn)性是決定整個(gè)高速公路隧道穿越溶洞段施工的質(zhì)量的核心因素。主要是因?yàn)槭┕^(qū)域內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境特殊，施工人員必須要對溶洞進(jìn)行特殊處理，保證施工環(huán)境能夠滿足工程施工的基本要求。大部分時(shí)候具體的處理方法包括洞頂?shù)募庸烫幚?，洞底部的地基改良和防護(hù)，以及洞內(nèi)周圍巖壁的修正處理。采用這些處理手段，主要是為了更好的開展高速公路隧道穿越溶洞段的施工作業(yè)。同時(shí)為進(jìn)入溶洞內(nèi)的施工人員提供一定的安全保障和可依靠的施工基礎(chǔ)。除此之外，溶洞環(huán)境會(huì)對隧道工程產(chǎn)生一定程度的不良影響，因此在正式開展施工作業(yè)之前，還必須要對溶洞內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行治理和改良，防止后續(xù)自然災(zāi)害可能會(huì)對隧道施工產(chǎn)生的危害。簡單來說，高速公路隧道穿越溶洞段施工環(huán)境是復(fù)雜多變的，施工人員必須要根據(jù)實(shí)際情況的不同，合理的采取相應(yīng)的處置技術(shù)。開展溶洞的處理，尤其是前期環(huán)境勘察工作的落實(shí)，能夠?yàn)楹罄m(xù)開展科學(xué)的溶洞斷處理技術(shù)的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。針對不同類型的溶洞，包括溶洞的不同部位，其處理技術(shù)都是存在差異性的。因此如何合理的選擇處理技術(shù)，就成為影響隧道穿越溶洞處理合理性的重要指標(biāo)。

3 高速公路隧道穿越溶洞處治技術(shù)的主要應(yīng)用

3.1 溶洞段頂部和側(cè)面的處理

在施工的過程中，對溶洞頂部以及溶洞的側(cè)壁進(jìn)行處理，必須要嚴(yán)格關(guān)注三個(gè)方面的問題。首先，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對溶洞頂部以及溶洞側(cè)壁危石的關(guān)注度。同時(shí)，可以采用加錨的方式對溶洞的周圍巖壁進(jìn)行處理，通過這樣的方式能夠顯著提高施工過程中周圍環(huán)境的穩(wěn)定性與安全性。如果施工方所遭遇的溶洞在面積表現(xiàn)上比較大，可以先采用機(jī)械手的方式進(jìn)行混凝土噴射，而后再對溶洞周圍巖壁采取加固措施[2]。在這過程中，需要分外注意，進(jìn)行巖洞周圍巖壁的加固工作時(shí)，必須要合理的對錨桿技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過這樣的措施來保證隧道工程的施工安全以及施工質(zhì)量。除此之外，針對于溶洞段洞身的處理，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注溶洞的開挖面，防止開挖面過大對溶洞的穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。在施工的過程中如果發(fā)現(xiàn)洞身的穩(wěn)定性出現(xiàn)降低的情況，必須要在最短的時(shí)間內(nèi)采取針對性的解決措施保證洞身的承載能力能夠得到有效的保障。最后在處理洞身的時(shí)候，通過內(nèi)承臺和混凝土結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用，加強(qiáng)洞身的穩(wěn)固性。因此，在實(shí)際的施工過程中可以將內(nèi)承臺分為三段，其厚度控制在兩米左右。為了將內(nèi)承臺的承載作用充分發(fā)揮，還需要再到的左側(cè)、外側(cè)及內(nèi)側(cè)合理的設(shè)置內(nèi)承臺，并利用泡沫板對其進(jìn)行隔離處置。

3.2 溶洞段基底的處理

如果要對溶洞段基底進(jìn)行處理，必須要嚴(yán)格關(guān)注以下三個(gè)問題。第一，在前期應(yīng)保證溶洞段基底的地質(zhì)條件以及水文條件的工程勘察工作落實(shí)。在工程勘察的過程中，要格外注意是否存在隱性的溶洞。第二，基于第一階段的工程勘察結(jié)果，制定出一套最適合當(dāng)前溶洞環(huán)境的施工方案。最后，合理的采用回填技術(shù)對溶洞段的基底進(jìn)行處理。在支撐結(jié)構(gòu)模型的選擇方面，要根據(jù)實(shí)際情況的不同合理的使用樁基礎(chǔ)承臺。為了防止空間條件對現(xiàn)場產(chǎn)生不良影響，還要做好相應(yīng)的模擬分析工作。最后，必須要對地下水的流動(dòng)通道進(jìn)行分析，根據(jù)技術(shù)人員的監(jiān)控測量數(shù)據(jù)，完善現(xiàn)有的施工參數(shù)，通過這樣的措施為施工的進(jìn)度提供有效的保障。

3.3 公路隧道穿越溶洞側(cè)壁加固處理

在施工過程中，因地制宜的開展溶洞側(cè)壁加固處理是一項(xiàng)必不可少的重要工作內(nèi)容。因此，在進(jìn)行加固處理的過程中，施工單位必須要根據(jù)實(shí)際情況的不同，充分考慮溶洞在開挖面加大之后施工作業(yè)對整個(gè)溶洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生的不良影響。在具體工程施工的過程中，應(yīng)針對溶洞自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行全面的判斷和深入的分析，同時(shí)還要有效地做好溶洞側(cè)壁開挖過程中的支護(hù)處理工作，必須要確保溶洞在施工作業(yè)的過程中能夠得到良好的支撐和防護(hù)。不會(huì)因?yàn)槭┕ぷ鳂I(yè)而出現(xiàn)坍塌或者是結(jié)構(gòu)破壞等問題。在針對動(dòng)身結(jié)構(gòu)的處理工作中，可以通過承臺和混凝土施工對溶洞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步的提高。

4 不同類型溶洞的處治方式

如果在施工的過程中遇到的溶洞類型是填充型溶洞或者是部分填充型溶洞，在對其正式進(jìn)行處理之前，應(yīng)先將溶洞內(nèi)部無用的堆積物進(jìn)行徹底的清除，而后再加溶洞表面的浮土進(jìn)行深層次的清理，保證溶洞表面的光滑與整潔。在順利完成清潔工作之后，可以正式開始溶洞回填作業(yè)。在此期間，需要格外注意回填過程中的環(huán)境問題。如果在回填時(shí)發(fā)現(xiàn)溶洞內(nèi)存在部分積水，則必須要先將積水進(jìn)行處理，保證內(nèi)部的干燥。如果你溶洞內(nèi)部可能會(huì)存在未知的填充物，如果對其處理不當(dāng)有可能會(huì)對施工人員的生命安全產(chǎn)生不良影響。因此，為了進(jìn)一步確保施工方面的安全性，必須要在可疑填充物十米距離處開展一次超前鉆孔探測，確認(rèn)無誤之后在正式開展隧道開挖作業(yè)。在開展開挖施工的過程中，施工單位必須要根據(jù)實(shí)際情況的不同，合理的采用三階段施工方法，弱爆破施工方法或者是短進(jìn)尺施工方法等等。當(dāng)開挖工作進(jìn)行到距離溶洞處較近的位置時(shí)，上臺階掌子面就會(huì)出現(xiàn)大量的粉質(zhì)粘土，而且粘土中還會(huì)摻雜部分石塊，此時(shí)施工單位必須要做好初期的支護(hù)強(qiáng)化處理。

如果遇到的溶洞類型是高速公路隧道邊墻位置的溶洞，對該種類型的溶洞進(jìn)行處理。第一步要先對溶洞周圍自然環(huán)境，地質(zhì)條件以及水質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的工程勘察和工程分析。并通過分析排除后續(xù)施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)的較大過水現(xiàn)象，大多數(shù)時(shí)候堆砌片時(shí)是最佳的處理方式。除此之外，針對該種類型溶洞的處理和加固，必須要在進(jìn)行加固工作的同時(shí)完成回填洞穴的施工，將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處置，必須要先采取加固措施對溶洞進(jìn)行加固處理。也就是通過錨噴混凝土的方式提高隧道內(nèi)周圍巖壁的穩(wěn)定性。如果拱頂?shù)娜芏聪鄬^大開展回填工作相對困難，則需要在拱頂處回填沙礫等緩沖層。防止由于溶洞調(diào)會(huì)或者是巖石掉落，對隧道的整體性產(chǎn)生破壞。如果溶洞的面積相對較小，在開展回填作業(yè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用混凝土，或者是將棄片等作為回填材料，這樣一來就能夠顯著提高高速公路隧道施工的質(zhì)量和后續(xù)工程項(xiàng)目的安全性。

如果在高速公路隧道施工初期階段未發(fā)現(xiàn)溶洞，但是在施工進(jìn)行一段時(shí)間后在隧道的基底出現(xiàn)了溶洞。那么針對于這類溶洞類型的處理，必須要做好溶洞洞穴的回填處理，而回填材料的選擇方面要盡量選擇片石作為主要的回填材料。當(dāng)施工人員使用專業(yè)化的工具對溶洞進(jìn)行檢測之后，發(fā)現(xiàn)溶洞的探身在六米以下，可以使用c25混凝土作為洞穴回填的主要填充材料。如果溶洞的深度在六米以上，則需要通過施工過程中產(chǎn)生的廢渣作為主要的回填材料，這樣不僅能夠?yàn)楹罄m(xù)的施工作業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)，同時(shí)還可以減少原料成本的投入，提高整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

5 案例分析

圖1 高速公路隧道穿越溶洞段施工圖

本文所參考研究的高速公路隧道工程位于我國某縣城內(nèi)部，該工程項(xiàng)目所遇到的溶洞，其左右幅度分別為615米以及608米。在施工場地，根據(jù)施工計(jì)劃制定的車道為雙向四車道。而隧道的內(nèi)部，溶洞內(nèi)輪廓的高度約為727.5米，寬度約為11米。在前期工程勘察的過程中，不難發(fā)現(xiàn)該隧道區(qū)域在特性上屬于基巖破碎帶，裂隙帶和巖溶發(fā)育地區(qū)，因此山間溝壑發(fā)育成熟，存在大面積溶洞和暗河。針對于這樣的情況，施工單位在進(jìn)行隧道工程施工時(shí)展開了超前預(yù)測分析，首先使用RIS－K2型地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測分析，每隔25米的間隔距離設(shè)置一個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)的搭接長度控制在五米左右。在這個(gè)過程之中，為了保證超前預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性，施工單位在開展超前探水孔的探測分析之前。確保每探孔段長度為30米，開挖深度為25米，搭接長度為5米[3]。

在整個(gè)隧道工程的建設(shè)過程中，一共遇到了九個(gè)溶洞。選擇，其中兩個(gè)進(jìn)行深層次的剖析。針對于存在的溶洞發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有可疑填充物，為了保證施工人員的安全，施工單位在每隔兩米的地方增加了一次超前鉆孔探測。同時(shí)，按照三臺階、弱爆破、短進(jìn)的方法開展了開挖施工。而開挖作業(yè)的深入發(fā)現(xiàn)掌子面拱腰上拱頂?shù)奈恢么嬖谌芏?，?jīng)過專家的詳細(xì)調(diào)研和分析之后，對這個(gè)溶洞采取了以下處理方法。首先，使用C2型號混凝土開展?jié)仓o(hù)拱處理，護(hù)拱的厚度控制在100厘米，兩邊嵌入巖石內(nèi)50厘米，同時(shí)在間隔一米的時(shí)設(shè)置砂漿錨桿。順利完成護(hù)拱施工之后，為了進(jìn)一步確保強(qiáng)度能夠達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，之后便在內(nèi)部吹沙回填，并將回填的厚度控制在100厘米左右。在林口上隧道施工到指定溶洞位置上的時(shí)候，容易出現(xiàn)錐形溶洞，溶洞的縱橫長度分別為7.5米，4.1米。對待出現(xiàn)的溶洞，施工人員先組織調(diào)研并制定施工的方案。首先，使用c15型號的片石混凝土進(jìn)行回填操作，同時(shí)在每間隔兩米的位置上設(shè)置透水管，對周圍的熔巖進(jìn)行過濾，進(jìn)一步對溶洞進(jìn)行強(qiáng)化支護(hù)，每間隔1.2米的位置上增加了工字鋼。

6 結(jié)束語

溶洞地貌特征的特殊性會(huì)對高速公路建設(shè)過程中隧道施工的安全性以及后續(xù)隧道道路運(yùn)營工作產(chǎn)生一定程度的影響。因此在高速公路隧道穿越溶洞段做好處置技術(shù)的合理應(yīng)用以及質(zhì)量監(jiān)管，不僅能夠有效降低工程施工的難度，同時(shí)還可以最大程度上提高工程施工的效率和安全性，也有利于監(jiān)控隧道溶洞的科學(xué)施工工作能夠準(zhǔn)確進(jìn)行。最大程度上保證高速公路工程能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)，帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展，獲得最大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。