高速公路隧道溶洞處置方法及技術應用

陳明豪（云南交投公路建設第五工程有限公司，云南昆明650000）

我國是巖溶分布比較多的國家，據統計數據表明，960萬km2的國土，可溶巖分布面積達到了340萬km2。其中，可溶巖所形成的溶洞是導致我國高速公路隧道在開展施工中的不良地質之一，部分溶洞的地質災害給我國結構設計與安全造成了嚴重的威脅，甚至嚴重威脅了廣大人民群眾的生命與財產安全，為此采用因地制宜的溶洞處置技術十分重要。本文歸納與總結了不同工程建設中溶洞的地質問題，以及洞穴的災害，分析了解決溶洞地質問題的方式，通過深入分析溶洞處置技術的現狀，采用有效的方式對溶洞進行深入研究。

1 工程概況

1.1 工程概述

某高速公路隧道在開展設計的過程中，將高速公路設計為雙向六車道，其路線全長約為52km，高速公路隧道設計時速為100km/h。其中，高速公路隧道中的右線長為2804m，左線長為2815m，高速公路隧道在開展建筑施工的過程中，建筑限界凈空14.75m，凈高度為5m。在進行隧道設計的同時，結構設計應有一定的耐久性與耐用性，比如，將高速公路隧道的主體結構根據使用的時間與期限進行設計的同時，必須在其中選擇合適的混凝土與鋼筋混凝土。

其中，高速公路隧道在施工的全過程中，由于發(fā)育規(guī)格的大小溶洞不完全一致，隧道右洞在對掌子面進行施工中，右側拱腳發(fā)現溶洞，其拱頂出現了長2.6m×寬2.8m×高1m的溶洞，在此基礎上，空洞向上不斷延伸20cm的直徑，并且溶洞內部不斷填充與補充黃色的淤泥。因此，掌面子在不斷向前深入挖掘之后，這個位置的溶洞需要不斷向前深入發(fā)展，并且將掌子面完全揭露比較大型的溶洞，使得溶洞壁在一定程度上不斷延伸至K5+193標段。

1.2 工程地質條件

1.2.1 地層巖性

現場實際勘察結果表明，圍巖主要分為四段不同部分的地層，分別呈現為淺灰、灰色與青灰色的厚層巖石。同時，巖石地質夾角的厚度大約為80m~152m。

1.2.2 地質構造

高速公路隧道結構在設計過程中，其背斜軸向北方向10°~15°，東南端部位由于南北構造的角度與局部位置在南北軸向，并且在其中不斷向南傾伏，其中南向傾伏的角度大約為5°~10°左右。

1.2.3 隧道與巖溶關系

高速公路隧道軸線不斷走向近東西方向，全面橫穿高低起伏的山脈，主要與地下水有一定的聯系，同時與此方向基本完全處于垂直狀態(tài)。因此，據我國部分區(qū)域水文地質的勘察結果表明，只有不斷將其沿著隧道的地下暗河系統，不斷保持與暗河系統相對垂直，才能夠在一定范圍之內符合相應的高度標準。所以，在全面推測水平巖溶管道的同時，水平巖溶管道正處于完全不發(fā)育的狀態(tài)，其中高速公路隧道所處于的系統也正是垂直循環(huán)地帶。只有將高速公路隧道完全處于南北分水嶺的附近，才能夠確保垂直巖溶形態(tài)的正常發(fā)育。

1.2.4 水文地質長期觀測

就我國高速公路目前的實際情況而言，平水期的涌水量大約為2450.10m3/d，豐水期的涌水量已經達到了13200.56m3/d。因此，通過對水文地質長期的觀測與勘察，巖溶水在補給區(qū)域中兩側的山體地表水不斷引入溝槽的過程中，溝槽必須沿著背斜部位的軸線進行分布與劃分，其中，只有將落水洞不斷呈現珠狀的分布狀態(tài)，多個洼池內的落水洞不斷被人工阻塞蓄水，才能夠將其不斷開發(fā)，并且在開發(fā)完成之后轉變?yōu)轸~塘與水田。除此之外，據觀測單位的工作人員所觀察，觀測點一共為八個，其中堰塘觀測點大約為六個左右，溪溝觀測點為兩個，只有通過設計多個觀測點，才能夠在隧道溶洞開展全面施工中，不斷加強觀測。

比如，根據2019年4月的數據進行深入探討，不同的堰塘觀測點的不同數據表明：陰天與下雨的天氣十分常見，然而多云與晴朗的天氣出現的概率比較少。所以，在溪溝水流量持續(xù)變大的過程中，所產生的大幅度一般為1198.6ml/s，也就是說，以總體角度出發(fā)，已經完全達到了先減小之后再持續(xù)增大的現象，主要原因是陰雨天氣比較多，晴天與多云天氣比較少。除此之外，通過水文地質的長期勘測資料，必須要求相應的施工單位在開展施工之前，做好施工準備工作，采用有針對性與目的性的有效對策，對施工單位工作人員的安全給予有效保障，同時需要在設計中給排水通道預留足夠的空間。

2 溶洞處置

2.1 溶腔處置措施

在高速公路隧道溶洞結構設計過程中，必須按照相關的規(guī)定要求滿足我國高速公路隧道使用年限，并且針對拱底、拱腰與拱頂等關鍵部位，充分考慮結構穩(wěn)定性、安全性與可靠性，保障施工可以長期處于安全狀態(tài)。所以，高速公路隧道在對溶洞進行處置的同時，必須按照我國的相關規(guī)定與標準，采用有效的方式對溶洞進行處置。

2.1.1 由于拱部的溶腔比較小，首先必須對溶洞中的溶腔進行清理與處理，采用厚度為10cm的混凝土對墻壁進行保護，在初期支護施工正常完成之后，采用相同的混凝土對裂縫進行填補與充實。

拱部在處理十分巨大的溶腔同時，需要將溶腔進行徹底清理干凈，采用C25混凝土對溶洞的墻壁進行保護，同時在上臺階拱部位設置大約為30cm厚度的護拱。按照以上操作，就可以確保護拱的橫向與縱向完全達到了5m的間隔距離，同時需要將排水管與主洞中心水溝有效結合，保障排水鋼管所伸出的吹砂層大約為0.5m。

2.1.2 右側溶腔的處理

對溶洞中的溶腔頂部進行清理的同時，可采用C25噴射混凝土在墻壁上噴射大約10cm厚的混凝土，然后在溶洞中溶腔徹底清理之后，對溶腔設計一個臨時支撐點，臨時支撐點必須采用30cm厚度的混凝土進行噴射，其中內部在設計中采用20a不同型的鋼拱架，間距不超過50cm。另外，在縱向與鋼筋有效結合的過程中，兩者之間的間距必須保持在1m左右，內部與外部必須交錯布設。在支撐溶洞墻體與隧道的同時，兩者之間必須采用支護的方式，采用C20的混凝土將其進行填充。

2.1.3 仰拱底部溶腔的處理

針對已經完全揭露的溶洞溶腔來說，只有采用了C20的混凝土對溶腔進行補充，才能夠讓底部更加穩(wěn)固，因此，在仰拱底的1m范圍之內，必須采用完全相同的混凝土，一方面可以根據地下水的情況選擇澆筑的混凝土材料，另一方面在選擇水泥的同時，必須選擇水玻璃雙液漿液，其中水泥材料必須選擇普通硅酸鹽水泥。因此，相關工作人員將水泥與灰按照正常比例進行配比，確保澆筑的壓力完全符合標準要求，并且根據現場實際的相關要求與效果進行不斷調整。

2.2 溶洞處置段監(jiān)控量測結果

在高速公路隧道開展施工中，必須建立一個監(jiān)控重點小組，根據隧道周圍與巖石的基本情況，采用不同的結構形式與開挖方法，對拱底下沉與周邊的監(jiān)控方向進行全面實施監(jiān)測，以及長期監(jiān)測其中的數據。高速公路隧道在溶洞開展實時監(jiān)測的同時，必須要求相關工作人員不斷加大小組件測量的控制速度與工作效率，因此，根據我國不同階段實時監(jiān)測的數據，綜合分析與深入探索溶洞段拱頂下沉在不斷累積過程中，確保數值最大化的就是斷面右側點，其中不斷累計下沉量的數值大約為67.26mm。

3 結語

只有通過水文地質長期監(jiān)測，才能夠保障水期涌水量保持一致，為高速公路隧道在排水方面提供更好的方式。除此之外，除了實時監(jiān)測監(jiān)控工作量的同時，還需要對隧道中不良地質不斷加強監(jiān)測效率，并且將監(jiān)控的數據與內容進行詳細記錄，一方面設計師可以不斷提出相應的方案，另一方面可以在開展施工中提供重要的參考依據，從而根據實時監(jiān)測的結果不斷優(yōu)化與改進相應的設計方案。