高速公路隧道穿越溶洞段处治技术及对策

王小兵

(甘肃万泰建设工程有限公司，甘肃 兰州 730000)

溶洞地貌在我国范围内分布广泛，是我国高速公路隧道工程施工的重要地貌类型，溶洞地貌的地形特点会影响隧道工程的交通安全。因此，在高速公路工程施工过程中如何开展高速公路溶洞段施工技术的应用和施工质量监督控制成为促进高速公路建设、提高高速公路施工质量的重要关键。为了能够提升溶洞高速公路隧道施工成效，需要在施工的过程中仔细检查溶洞段的熔岩分布范围、熔岩类型、岩层稳定性，严格按照规范的施工标准和施工规范来开展施工，制定出科学合理的施工方案，使得溶洞段施工能够满足高速公路隧道建设要求。

1 高速公路隧道穿越溶洞段处治的重要性

由于溶洞内的地质环境具有一定的复杂性和特殊性，所以要想严格按照相关施工要求展开施工作业，就必须要对溶洞进行针对性的处理[1]。目前，针对溶洞段处理，主要包含三种方法。第一，对洞壁进行修正；第二，对洞顶进行加固；第三，对洞底基底进行改良，并辅助以相应的防护措施。这三种处理方法不仅可以使高速公路隧道顺利的穿越溶洞段，为隧道施工人员的生命安全提供保障，还可以降低溶洞环境对高速公路隧道施工的不利影响，优化溶洞内的施工环境，避免后续自然灾害对高速公路隧道施工的侵害。

2 高速公路隧道穿越溶洞段的处治难点

在高速公路施工过程中，针对隧道穿越溶洞段的处治，面临的最大难点就是施工现场的地质条件和水文条件过于复杂，施工参数无法确定，施工安全隐患较多。所以，在实际的施工过程中，施工人员必须要提前对当地的地理环境情况有一个全方位的了解，对溶洞段的地质条件进行详细的勘察，在充分了解溶洞规模、溶洞段水文特征以及隧道稳定情况的基础上，制定出一套科学合理的隧道穿越溶洞施工方案，然后严格按照这一施工方案展开施工作业。另外，在不断推进施工进度的过程中，溶洞段的施工环境并不是一成不变的，有的溶洞大小会发生改变，有的溶洞分布集中程度不同，有的溶洞壁含水率差异非常大。溶洞地质环境的复杂性，也会加大高速公路隧道穿越溶洞段施工的难度与风险。所以，施工人员在施工过程中，必须要对溶洞的相关指标进行细致的测量与监控。具体测量与监控内容如表1所示。

表1 高速公路隧道穿越溶洞需要检测的内容

在高速公路施工过程，针对隧道穿越溶洞的处治，还需要借助先进的测量手段和测量工具对溶洞内的实际情况进行分析与研究。所以，施工人员必须要具备丰富的隧道穿越溶洞段施工经验，并掌握高超的隧道穿越溶洞段的施工技术。与此同时，还要借助相应的处治技术手段，改善高速公路隧道穿越溶洞的施工环境，为施工进度的顺利推进、施工质量的强化提供保证。

3 高速公路隧道穿越溶洞段处治技术的应用

3.1 针对溶洞段基底的处理

针对溶洞段基底的处理，需要注意以下三个方面。首先，做好溶洞段基底地质条件和水文条件的探测，明确是否存在隐性溶洞[2]。之后，再以此为基础确定出最适宜的一套施工方案；其次，回填技术是溶洞段基底处理的最佳技术，在支撑结构模型方面，如果需要使用到桩基础承台，为了降低场地空间条件的限制，需要做好相对模拟分析工作；最后，对地下水的流水通道进行分析，然后结合相关人员的监控量测数据，对现有的施工参数进行完善，保证施工进度的顺利推进。

3.2 针对溶洞段顶部和侧壁的处理

针对溶洞段顶部和侧壁的处理，需要注意以下三个方面。首先，对溶洞段顶部和侧壁的危石予以重点关注，利用加锚的方式处理溶洞四壁，提升施工过程的稳定性。如果溶洞较大，可以先采用机械手的方式进行混凝土的喷射，然后再对溶洞四壁进行加固。并根据加固后的实际情况，采取相应的提升溶洞稳定性措施。需要注意的是，加固溶洞四壁的时候，可以合理的应用药卷锚杆来保证隧道工程的施工质量；其次，针对溶洞段洞身的处理，需要重点关注溶洞的开挖面，避免开挖面过大，影响溶洞的稳定性。如果出现洞身稳定性降低的现象，一定要在第一时间采取针对性的解决措施，确保洞身得到有效的承压防护；最后，在处理洞身的时候，可以通过内承台和混凝土结构的有效应用来提高洞身的牢固性。在实际施工中，可以将内承台分成3段，厚度控制在2m左右。为了将内承台承担荷载的作用充分发挥出来，需要在隧道的左侧、外侧以及内侧进行内承台的设置，并利用泡沫板进行隔离。

4 不同类型溶洞的处治方式

针对未填充型溶洞或者部分填充型溶洞的处治，需要先将溶洞内无用的堆积物进行彻底的清除，将溶洞表面的浮土进行有效的清理。在完成清洁工作之后，再正式开始溶洞回填。需要注意的是，在回填的过程中，如果发现溶洞内存在积水，也必须要将积水处理干净。对于溶洞内可能存在填充物的情况，为了保证施工人员的生命安全，在与可疑点相距10m的时候，需要进行一次超前钻孔探测，然后再正式开始隧道开挖。在隧道开挖施工的时候，应当优先考虑三阶段施工方法、弱爆破施工方法或者短进尺施工方法等。当挖掘至距离溶洞处距离较近的时候，上台阶掌子面就会出现大量的粉质黏土，黏土中还掺杂着很多石块。这时候要做好初期支护的强化处理。

针对高速公路隧道边墙位置的溶洞的处治，需要先对隧道周围的地质条件和水质条件进行详细的勘察和分析，排除后续施工中出现较大过水的现象。一般情况下，堆砌片石是最佳的处理方式[3]。另外，针对这类型溶洞的处治，需要在做好溶洞加固的同时，完成回填洞穴的施工，并将回填厚度控制在3m以上，6m以下。

针对隧道拱腰或拱顶出溶洞的处治，则需要先对隧道进行加固。即通过锚喷混凝土的方式提升隧道四周溶洞洞壁的稳定性。如果拱顶溶洞较大，无法进行全部回填，则要在拱顶处回填砂砾等缓冲层，避免因为溶洞掉块而使隧道的整体性遭到破坏。如果四周溶洞较小，在对洞穴进行密实回填的时候，应当优先使用混凝土或者浆砌片等回填材料。这样可以有效提升高速公路的隧道施工质量。

如果在高速公路隧道施工初期阶段没有发现溶洞，但在施工一段时间后在隧道基底出发现了溶洞，那么在处治这类型溶洞的时候，需要做好溶洞洞穴的回填处理，并将片石作为最主要的回填材料[4]。如果工作人员在使用专业工具进行检测之后，发现溶洞深度在6m以下，可以将C25混凝土作为洞穴回填的主要材料。如果溶洞深度在6m以上，则需要将施工过程中产生的废渣作为主要的回填材料[5]。这样一来，不仅可以为后续的竣工验收打好基础，还可以提升整个高速公路工程的经济效益与社会效益。

5 高速公路隧道穿越溶洞段处治技术的应用案例分析

文章所研究的高速公路隧道位于当地的县城内部，左右的幅度分别为615m和608m，工程现场采取的是双相四车道，隧道内部的主洞内轮廓高度为727.5m，宽度为1 100cm。根据勘查设计资料显示发现，隧道区域属于基岩破碎带、裂隙带和岩溶发育地区，山间沟壑发育成熟，存在溶洞和暗河的情况。为此，在隧道工程施工建设的过程中需要开展超前预测分析，即使用RIS-K2型地质雷达开展检测分析，每25m的间隔距离设置一个循环，每个循环的搭接长度不能够低于5m。在这个过程中为了能够提升超前预报的精准性，需要在之前开展超前探水孔的探测分析，每探孔段长度为30m，开挖深度为25m，搭接长度为5m。

在整个隧道工程施工中出现了九个溶洞，文章选择两个进行分析。在YK58+4456的位置上可能存在溶洞，溶洞内部存在填充物。为了能够保证施工人员安全，需要在每间隔2m增加一次超前钻孔探测，按照三台阶、弱爆破、短进尺方法开展开挖施工。随着开挖工作的深入进行会发现掌子面拱腰上拱顶的位置上存在溶洞。在专家调研之后对溶洞采取以下处理：使用C25型号混凝土开展浇筑护拱处理，护拱的厚度为100cm，两边嵌入岩石内50cm，并在间隔1m的时候设置砂浆锚杆。在护拱施工后确保强度达到规范标准，之后在溶腔内部吹砂回填，回填厚度在100cm。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，溶洞的横纵长度分别为7.5m，4.1m。对待出现的溶洞施工人员组织调研制定施工方案。首先，对溶洞使用C15型号的片石混凝土回填操作，并在每间隔2m的位置上设置透水管，过滤溶洞周围的熔岩。同时，对溶洞实施强化支护，每间隔1.2m的位置上增加工字钢。高速公路隧道穿越溶洞段施工如图1所示。

图1 高速公路隧道穿越溶洞段施工图

6 结 语

综上所述，熔岩地质在我国的分布非常广泛。如果在高速公路隧道施工过程中遇到溶洞段，只有对其进行妥善的处治，并制定出针对性的施工方案，针对不同类型的溶洞类型，采取针对性的处治措施。才能够在降低施工成本的基础上，提升高速公路隧道工程的施工质量，为高速公路隧道工程的施工质量提供保证，为人们创造一个相对安全、舒适的交通环境。