公路隧道溶洞及其处治技术探讨

1  公路隧道溶洞常见病害及成因

1.1  突水、突泥

公路隧道在施工中，若是遇到岩溶环境，往往会有突水以及突泥等隐患，在一定意义上对于公路隧道施工有着很大的影响。在高压状态当中，出现的突水突泥情况对隧道会造成淹没，从而会给施工人员造成生命财产安全的威胁。突水和突泥对隧道覆土层在效应力以及水压方面会产生变化，并且对溶洞当中的充填物和地表泥沙带走，从而使得地表出现下沉，严重的还会造成坍塌事故出现。

1.2  溶洞坍塌

溶洞对于隧道产生的不想影响主要表现在两个角度：第一，因为溶洞顶板承载力不符合要求，在施工荷载作用当中会导致顶板坍塌的情况，第二是溶洞当中充填物出现比较大的沉降，造成地基出现沉降。通过相关研究表面，因为溶洞的存在，隧道在开挖之后，围岩收敛和位移释放速度大于无溶洞的情况，溶洞隧道施工变形比较大，位移在释放中有一定的瞬时性，也就是在开挖的瞬间会释放非常多的位移，所以，在溶洞隧道施工中，需要做好超前支护[1]。

1.3  充填物失稳

这主要和溶洞内的充填物有着直接的关系，溶洞充填物主要就是因为在地下水化学和物力的作用下所形成的，按照实际作用原理，可以将其分为化学以及物理沉积物，化学沉积主要是由碳酸钙等物质形成，物理沉积物主要就是流入到溶洞中的泥沙以及土壤等，对于此类沉积物，其一般比较松散，并且空隙较大以及含水量就较高等，稳定性较差，在受到外界荷载的作用下沉积量比较大，很容易导致溶洞因为下部支撑力不充分而出现很大的沉积，从而导致坍塌情况出现[2]。

2  处理岩溶的原则

如果岩溶溶洞比较深或者比较大，在实际的处理当中，不能直接采用堵的方式进行处理，若是回填地基土体自身的承载力比较低，这样就很难对隧道结构承载力起到相应的作用，在对岩溶处理中，就可以使用桥梁结构和拱结构实施跨越式的设计，在确保岩层稳定性基础上进行拱座与梁端的设置。在有必要的条件下，也可以进行灌注混凝土基础的设置，在完成后实施相应的加固处理。若是公路隧道线路需要穿越一些比较大的溶洞，在实际的处理中就可以使用明洞结构方式。在相应的基础条件上，进行加固处理，还可以采用锚索结构来对隧道结构和溶洞内壁进行合理的连接。

针对一些停止发育的溶洞，或者规模比较小的溶洞，在对其进行封堵和填充中可以采用干砌片石以及浆砌片石和混凝土。如果公路隧道需要对于填充段进行穿越时，就需要结合地质实际情况做好勘察工作，同时做好相关的设计方案。若是隧道结构底部位置的填充地基和实际承载需求不相符合，可以进行砌块石和混凝土的换填来对隧道结构整体承载力有效提升。

3  公路隧道溶洞处治技术

3.1  做好隧道溶洞施工准备工作

（1）在施工当中的原材料合理处理，其中主要就是对于钢筋以及砂石和水泥等材料进行严格把控，所有的施工材料需要通过检验合格之后才能够有效的应用到工程施工中。

（2）在施工当中机械设备是很重要的机具，首先需要对风管和空压机合理调整，确保其能够有效使用，除此之外，还需要和工程实际情况结合起来，对机械设备数量保持充分。人员方面，需要加强对施工技术和施工工艺的充分了解，在有必要的基础上加强对人员技能的培训，将相关施工注意事项和安全措施进行了解，同时做好技术交底工作。

（3）监控量测管理。在隧道施工管理当中，可以采用新奥法来对于隧道工程进行量测以及观察，以此为隧道施工奠定良好的基础[3]。采用这种方法，可以通过相应的量测结果分析对掌子面实际情况进行掌握，并且可以为后续掌子面的数据传输和施工及时进行创造条件。在实际的量测当中，需要确保专业人员参与到测量中，这样才可以很好的确保数据的准确性。在施工中可以对量测监控方式的合理应用，以此来对围岩结构强度做好合理管理，以此来为后续隧道施工奠定良好的基础。在大部分情况下，实施隧道量测监控可以对地质结构实际情况很好的体现出来，然而若是隧道地下水比较丰富，这样测量的结果往往很难确保隧道的安全。其主要是因为地下水往往会安全当地气候基础变化情况而出现变化，若是在雨季或者暴雨季节施工，就需要做好相应的安全准备工作，以此来使得隧道施工安全。

3.2  隧道开挖及支护

在对于隧道开挖过程中，若是隧道开挖到和隧道溶洞接近时或者断层破碎带时，就需要做好相应的支护工作，按照地质预防当中隧洞规格和填充物来对其判断，使用相关支护对策。隧道溶洞地质水文数据是非常重要的判断依据，若是隧道溶洞当中的填充物为饱和水等位置，首要方式就是做好排水。若是隧道前段水量比较大，就需要对排水进行限量，首先，加强隧道支护安全，相对于爆破施工中的相关爆炸物药剂量做好控制，在确保支护效果和地质水文条件符合要求时才能够进行开挖。

按照地质结构，支护施工当中，在一些新开挖的施工轮廓面需要进行混凝土材料的喷射，在纵向位置当中进行钢架结构的设置。二衬一般使用素混凝土结构，这样主要是为了确保其可以起到良好的支撑作用，对稳定性有效提升。在测量放线中，需要将拱顶中心线作为基础进行设计，并且对于小导管锚杆需要做好标记处理。在钻杆施工中，需要按照设计方案对于钻孔位置做好确定，通常在隧道120°范围内进行设置，间距保持在0.4m，使用人工钻孔的方法，在完成钻孔之后需要将孔内及时清理，确保不会有相关杂质存在。在插管之前需要将小导管准备好，并且在钢架腹部进行小导管的插入，在这些工序完成之后需要做好钢支撑焊接和导管尾端施工，并且对锚杆直接插入到洞底部，

压浆：在小导管止浆阀位置和注浆管进行连接，然后才可以实施浆液的合理配置，在完成制作之后才能够注浆施工。这个过程需要和相关工艺规范要求相符合，施工顺序也需要和注浆符合，注浆压力一般保持为0.5～1.0MPa，进度需要小于10L/min[4]。在完成注浆之后需要及时将阀门关闭，在完成压浆后需要对所有的设备及时回收，保证施工现场清洁度符合要求。

3.3  隧道结构支护

在隧道需要进行溶洞区域穿越时，溶洞当中填充物的移除，对于溶洞整体受力结构会产生影响，受力点也会出现集中，隧道对局部应力进行承载。并且随着隧道溶洞填充物的移除，还需要将结构支护工作做好，结合溶洞受力要点，将支护方式合理选取，比如，圆形内轮廓支护等。相对于隧道结构支护当中，重点关注的就是受力结构，防止对隧道产生局部应力集中的情况而出现安全事故，并且，相对于初期支护和后期支护需要合理的衔接起来，防止支护出现空白区域。

3.4  隧道防水及排水

在针对隧洞的处理当中，若是溶洞是由地下水所产生的，这样就需要对地下水系统不能产生破坏，不然对于隧道整体结构有着很大的影响，在针对溶洞地下水排放当中，需要确保溶洞腔壁的稳定，若是排水比较快，也会造成溶洞腔壁压力损失较快，相对于排水量的控制中，通常使用水压表来检测，若是采用相关对策对溶洞地下水进行封堵，对于隧道不会产生影响的，需要采用堵的方式，在有必要的情况下再实施排水方法。

3.5  辅助坑道

辅助坑道相对于隧道安全和溶洞处理会起到非常重要的作用，在公路隧道施工中，对辅助坑道合理设计，以此来对辅助坑道的作用很好的呈现出来。辅助坑道不但能够将隧道施工进度提升，还可以为后期隧道溶洞排水起到很好的作用，在地质预防当中有着良好的意义。相对于掌子面的实际工作条件和通风问题，辅助坑道可以起到通风的作用，并且，若是隧道施工中有相应的安全事故产生，辅助坑道还可以起到人员救援和人员逃生的作用，在对辅助坑道的设计中需要对其安全性加强思考，以此来对公路隧道施工安全性提升。

4  隧道岩溶处理施工风险管理策略

4.1  加强风险识别

在隧道岩溶处理中，安全风险识别是基础的内容，也是施工风险管理的主要基础要点。在这当中，管理人员需要对风险识别工作加强重视，对其可以准确的识别出来，以此来对岩溶施工作业中所存在的安全风险有效避免。并且，在识别当中对于已经识别的风险需要做好深入性的分析，将其中所存在的关联点进行找出：①按照岩溶处理当中岩浆等物质数量和属性对风险源头进行找出；②对于已经存在的风险做好合理的评估分析，对风险出现的必要条件进行确定；③对之前所获得的风险因素做好量化处理，比如，支护变形以及突水突泥等情况的发生率等进行量化分析；④对于已经确定可能产生的风险因素和隧道岩溶施工影响程度进行确定，和相关标准结合起来，对风险等级进行确定[5]。

4.2  做好风险评估

在针对隧道岩溶处理当中，对于安全风险科学合理的风险是确保隧道施工和事故降低发生的主要对策。现阶段，风险评估技术手段不断在增多，分析方法也在逐渐朝向科学化方向发展，在一定意义上将管理人员自身的工作难度降低。在对风险评估当中，采用定量和定性分析方式，保证数据的科学合理性，以此来对隧道岩溶处理提供相应的评估方式，确保风险管理能够合理落实。现阶段，在针对隧道岩溶风险处理中，基本上主要采用经验法来做好风险评估，然而，因为不同企业自身的发展都不同，因此，在针对隧道岩溶风险分析当中，很多都是采用经验法来进行风险评估，但是采用单纯的经验法对于风险评估所出现的差异很大，不能有效确保风险评估的合理性。在此基础上，就需要加强对先进技术和经验的应用，以此来使得风险评估方式的合理性和一致性符合要求。

4.3  加强风险评价

针对溶洞处理当中，在对于风险进行识别和评估之后，还需要结合实际情况做好风险评价工作，同时按照事故可能发生的概率和结果做好合理的评价，以此来对施工事故的预防和应对奠定良好的基础。现阶段，在隧道岩溶处理当中，使用比较多的主要就是事故分析法以及故障树分析和检查表分析方法，这些方法在实际的应用中主要就是对相关的影响因素实施综合分析和评价，以此来对这些风险因素可能产生的结果进行合理确定。

4.4  做好风险处理

在整体风险管理当中，风险处理工作是非常重要的一个阶段，也是有效确保隧道岩溶施工安全的主要基础性内容。首先，在隧道岩溶处理施工中，针对风险识别以及评估和评价后，需要按照其结果，对危害施工因素进行合理总结，同时采用科学合理的方式对风险进行预防和有效规避；其次，在风险管理当中，为了能够有效防止突发事故对隧道施工产生一定的影响，管理人员就需要采用科学合理的对策对风险进行缓解，以此来将人员和财务损失降低；再者，需要加大对隧道岩溶作业合理优化，并且通过保险公司投保的方法进行风险的合理转移处理；最后，将隧道岩溶处理中一些影响比较小的风险，可以采用风险保留的方法对其合理处理。

5  结语

由于隧道岩溶自身不规则和比较随意，在溶洞区进行穿越时，工程难度比较大以及相关措施费用较高，在隧道选址中尽可能的避免。对于可能有溶洞的区域，尽可能的采用相关对策合理探查。针对施工当中一些不规则的大型溶洞，需要采用科学合理的对策合理应用，结合具体分析合理分析，以此来确保措施安全经济以及有效。

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