浅谈隧道施工中遇溶洞及塌方的处理

李刚

【摘要】本文中首先分析了溶洞对隧道施工的主要危害，继而以某段道路工程为例，分析其在进行隧道施工时遇到山体内部有溶洞现象时应当如何处理的问题，并就塌方处理的措施进行了探讨，以为同类工程提供一些实践参考。

【关键词】道路建设；隧道施工；溶洞塌方；处理方案

在隧道工程的施工中，常常会遇到隧道处于溶洞上方或附近，给隧道工程的路基施工带来了很大危害。为了能够保证路基达到技术要求的强度与稳固性，保证路基的荷载能力以及安全稳定，就必须要采取一定的措施来处理溶洞问题。以下本文就针对这一问题的处理进行研究。

1、溶洞对隧道施工的危害

溶洞是山体在长期的发展中，部分岩石因为受水的侵蚀影响而发生溶蚀现象而形成的一种山体内部的洞穴现象，这是山体中较为常见的一种自然现象。其根本原因是因为岩石中所含有的碳酸钙在水与二氧化碳的作用下，逐渐转换为具有微溶特性的碳酸氢钙，随着侵蚀程度的不断加深，逐渐成为了各种各样的山体溶洞。

这些不同形状不同大小的溶洞虽然是一种奇特的大自然景观，具有一定的观赏价值。但对于道路交通建设施工来讲，则是一个具有很大危害性的自然现象。尤其是在隧道工程施工中，其危害性更大。无论隧道施工的部位位于山体溶洞的哪个位置，也无论溶洞的大小深浅，都会给施工带来一定影响。如溶洞若位于隧道工程的底部，且充填较深，充填物也很软，则隧道的底基就非常难处理，很难达到路基的强度要求；再比如溶洞位于隧道工程的顶部，则围岩就极易出现坍塌、塌方，掩埋隧道。除此之外，溶洞岩石发生破碎、有地下水侵入溶洞等都会给隧道施工与运行带来很大危害。

2、工程简介

某高速公路在施工中需要经过一段隧道，隧道全长2727m，隧道设计为双洞四车道，单洞净宽11.25m，净高7.1m。右洞起讫桩号YK170+917-YK172+644；该隧道地处云贵高原东南缘，苗岭山脉与广西北部九万大山的衔接地带，总体为西高东低，地貌以低山为主，次为丘陵和中山。地貌类型为溶蚀，侵蚀地貌，属浅、中至深切割中低山及高山区。峡谷深切，河道弯曲，山峰与河谷相对高差较大，且岸坡陡峻，沟壑纵横。沿线地层复杂，岩性多样。

3、溶洞概况

3.1隧道右线YK171+128掌子面前方围岩溶蚀发育，发育有较大溶洞、钙化、石钟乳和钟乳石，溶洞顺路线前方及右下方分布，形成长条状溶洞（由于溶洞内地形复杂，无法探测具体溶洞长度及深度）。

3.2隧道右线YK171+341.2掌子面左上方拱顶溶洞坍塌，溶腔涌水，形成锥形空腔（弧长6m*纵长3m*高5～8m）；右线YK171+341.2位置的洞顶原地表塌陷，形成（长7m*宽6m*深9m）锥型坑洞，塌陷区位于山谷冲沟，危及隧道安全。

3.3隧道右线YK171+340～ YK171+348段为断层，并伴有溶洞、孤石、崩塌体和涌水现象，顺路线前方发育。造成YK171+341.2掌子面左上方拱顶溶洞坍塌，YK171+345掌子面正上方拱顶溶洞坍塌，洞顶原地表塌陷，虽采用强支护施工到目前掌子面，但因溶腔内孤石脱落，导致该段拱腰至拱脚初支出现开裂，目前YK171+348掌子面右侧拱顶和左侧拱脚又出现溶洞（暂时无法确定溶洞大小），左侧拱脚洞内有气流，围岩极为破碎、松散，岩体自稳能力差。

4、处理方案

在本次工程的施工中，对于溶洞塌方的处理是按照一定的设计处理原则来进行，以确保处理方案的可行。这些基本的原则主要体现在较大的安全性、可操作性强、科学合理、灵活性良好、具有可连续性以及经济性等。只有严格遵照这些基本原则，才保证了本次隧道工程的溶洞塌方事故得到了很好的处理。其具体的处理方案大致如下所示：4.1考虑到隧道上方和下穿溶洞的影响，决定将YK171+128-YK171+148段的支护参数定为S-IV1（原设计支护参数为S-IV2，地质超前预报建议支护参数为S-IV1），上寨隧道右线YK171+128溶洞处理方案：拱部以上（上导洞）空溶洞，采用泵送C25混凝土护拱，护拱厚度2米，以加强护拱，上空腔部分做排水处理（设置3根Φ100mm双壁波纹管，波纹管长度根据现场溶洞位置确定）。

S-IV1支护的具体参数为：喷射C20混凝土（厚度24cm），Φ25中空砂浆锚杆（长度3.5m，间距1.2m×0.6m），Φ50×4超前小导管（长度4m，间距2.4m×0.4m，拱部140度范围内），Φ8钢筋网（间距0.2m×0.2m），I18b工字钢（间距0.6m，拱、墙），50cm厚二次模筑C25钢筋混凝土衬砌，预留变形量0.12m。施工过程中应做好综合超前探测工作，及时了解岩溶发育程度、走向状态、水量大小等情况等。

4.2上寨隧道右线YK171+341.2掌子面锥形空腔处理：空腔临空面处理采用厚10cm喷射C20混凝土封闭，腔内采用泵送C25混凝土回填，厚度2m，环向拱脚至拱腰采用Φ50×4小导管（长度4.5m），1.5m×1.5m梅花形布置，并注水泥浆（水泥浆按实际施工工程量确定）进行加固，空腔口采用I14b工字钢纵向布置形成拱架，长度3m，间距20cm，其余采用吹沙回填密实，空腔做排水处理（设置2根Φ116mm双壁波纹管，波纹管长度根据现场溶洞位置确定）；上寨隧道右线YK171+341.2位置的洞顶原地表塌陷，形成（长7m×宽6m×深9m）锥型坑洞，塌陷区位于山谷冲沟，危及隧道安全。经过现场讨论，确定塌陷区处理方案：征用塌陷区处治工程所需山地、田地；锥型坑洞先采用碎石土回填，再采用C25混凝土封闭，厚0.5m；山谷冲沟并采用（长120m×宽0.6m×高0.8m×厚30cm）M7.5浆砌片石改沟。

4.3YK171+341.2-YK171+348段采用Φ50X4径向小导管，固结围岩（长度6m，环向1.2m，纵向0.6m），左侧拱腰至拱脚范围；YK171+340- YK171+348段采用Φ50×4锁脚小导管（长度6m），左侧拱腰和拱脚两处；YK171+340-YK171+348段在原初支上每两榀型钢之间增加一榀进行加固，保证围岩稳定性；YK171+348掌子面前方采用47根Φ89×8超前管棚支护（长度暂定9m，若有条件，可视实际情况调整其长度，环向间距30cm），并注水泥浆（水泥浆按实际施工工程量确定），缩短型钢间距，换系统锚杆为小导管，施工中预留沉降量，加强二衬，及时跟进至掌子面；YK171+348掌子面下方基础的空洞先填充，后灌注混凝土，保證密实度；

5、结语

在本次工程的施工中，通过采取上述处理措施方案，很好的应对了隧道中溶洞所带来的不利影响，并对塌方进行了有效处理。在今后的岩溶隧道施工中，应加强地质超前预探、预报工作，对隧道前方岩溶进行准确预测，并提前做好穿越岩溶溶洞的应急预案，防止大面积塌方和涌水的发生。

【参考文献】

[1]踪敬良.新南岭隧道通过复杂岩溶地段处理方案研究[J].铁道勘测与设计，2009，（01）

[2]任文胜，隧道塌方原因分析及处理方案研究，[J]，山西建筑2008（03）