公路隧道溶洞及其處治技術(shù)探討

1  公路隧道溶洞常見病害及成因

1.1  突水、突泥

公路隧道在施工中，若是遇到巖溶環(huán)境，往往會有突水以及突泥等隱患，在一定意義上對于公路隧道施工有著很大的影響。在高壓狀態(tài)當中，出現(xiàn)的突水突泥情況對隧道會造成淹沒，從而會給施工人員造成生命財產(chǎn)安全的威脅。突水和突泥對隧道覆土層在效應力以及水壓方面會產(chǎn)生變化，并且對溶洞當中的充填物和地表泥沙帶走，從而使得地表出現(xiàn)下沉，嚴重的還會造成坍塌事故出現(xiàn)。

1.2  溶洞坍塌

溶洞對于隧道產(chǎn)生的不想影響主要表現(xiàn)在兩個角度：第一，因為溶洞頂板承載力不符合要求，在施工荷載作用當中會導致頂板坍塌的情況，第二是溶洞當中充填物出現(xiàn)比較大的沉降，造成地基出現(xiàn)沉降。通過相關(guān)研究表面，因為溶洞的存在，隧道在開挖之后，圍巖收斂和位移釋放速度大于無溶洞的情況，溶洞隧道施工變形比較大，位移在釋放中有一定的瞬時性，也就是在開挖的瞬間會釋放非常多的位移，所以，在溶洞隧道施工中，需要做好超前支護[1]。

1.3  充填物失穩(wěn)

這主要和溶洞內(nèi)的充填物有著直接的關(guān)系，溶洞充填物主要就是因為在地下水化學和物力的作用下所形成的，按照實際作用原理，可以將其分為化學以及物理沉積物，化學沉積主要是由碳酸鈣等物質(zhì)形成，物理沉積物主要就是流入到溶洞中的泥沙以及土壤等，對于此類沉積物，其一般比較松散，并且空隙較大以及含水量就較高等，穩(wěn)定性較差，在受到外界荷載的作用下沉積量比較大，很容易導致溶洞因為下部支撐力不充分而出現(xiàn)很大的沉積，從而導致坍塌情況出現(xiàn)[2]。

2  處理巖溶的原則

如果巖溶溶洞比較深或者比較大，在實際的處理當中，不能直接采用堵的方式進行處理，若是回填地基土體自身的承載力比較低，這樣就很難對隧道結(jié)構(gòu)承載力起到相應的作用，在對巖溶處理中，就可以使用橋梁結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)實施跨越式的設計，在確保巖層穩(wěn)定性基礎(chǔ)上進行拱座與梁端的設置。在有必要的條件下，也可以進行灌注混凝土基礎(chǔ)的設置，在完成后實施相應的加固處理。若是公路隧道線路需要穿越一些比較大的溶洞，在實際的處理中就可以使用明洞結(jié)構(gòu)方式。在相應的基礎(chǔ)條件上，進行加固處理，還可以采用錨索結(jié)構(gòu)來對隧道結(jié)構(gòu)和溶洞內(nèi)壁進行合理的連接。

針對一些停止發(fā)育的溶洞，或者規(guī)模比較小的溶洞，在對其進行封堵和填充中可以采用干砌片石以及漿砌片石和混凝土。如果公路隧道需要對于填充段進行穿越時，就需要結(jié)合地質(zhì)實際情況做好勘察工作，同時做好相關(guān)的設計方案。若是隧道結(jié)構(gòu)底部位置的填充地基和實際承載需求不相符合，可以進行砌塊石和混凝土的換填來對隧道結(jié)構(gòu)整體承載力有效提升。

3  公路隧道溶洞處治技術(shù)

3.1  做好隧道溶洞施工準備工作

（1）在施工當中的原材料合理處理，其中主要就是對于鋼筋以及砂石和水泥等材料進行嚴格把控，所有的施工材料需要通過檢驗合格之后才能夠有效的應用到工程施工中。

（2）在施工當中機械設備是很重要的機具，首先需要對風管和空壓機合理調(diào)整，確保其能夠有效使用，除此之外，還需要和工程實際情況結(jié)合起來，對機械設備數(shù)量保持充分。人員方面，需要加強對施工技術(shù)和施工工藝的充分了解，在有必要的基礎(chǔ)上加強對人員技能的培訓，將相關(guān)施工注意事項和安全措施進行了解，同時做好技術(shù)交底工作。

（3）監(jiān)控量測管理。在隧道施工管理當中，可以采用新奧法來對于隧道工程進行量測以及觀察，以此為隧道施工奠定良好的基礎(chǔ)[3]。采用這種方法，可以通過相應的量測結(jié)果分析對掌子面實際情況進行掌握，并且可以為后續(xù)掌子面的數(shù)據(jù)傳輸和施工及時進行創(chuàng)造條件。在實際的量測當中，需要確保專業(yè)人員參與到測量中，這樣才可以很好的確保數(shù)據(jù)的準確性。在施工中可以對量測監(jiān)控方式的合理應用，以此來對圍巖結(jié)構(gòu)強度做好合理管理，以此來為后續(xù)隧道施工奠定良好的基礎(chǔ)。在大部分情況下，實施隧道量測監(jiān)控可以對地質(zhì)結(jié)構(gòu)實際情況很好的體現(xiàn)出來，然而若是隧道地下水比較豐富，這樣測量的結(jié)果往往很難確保隧道的安全。其主要是因為地下水往往會安全當?shù)貧夂蚧A(chǔ)變化情況而出現(xiàn)變化，若是在雨季或者暴雨季節(jié)施工，就需要做好相應的安全準備工作，以此來使得隧道施工安全。

3.2  隧道開挖及支護

在對于隧道開挖過程中，若是隧道開挖到和隧道溶洞接近時或者斷層破碎帶時，就需要做好相應的支護工作，按照地質(zhì)預防當中隧洞規(guī)格和填充物來對其判斷，使用相關(guān)支護對策。隧道溶洞地質(zhì)水文數(shù)據(jù)是非常重要的判斷依據(jù)，若是隧道溶洞當中的填充物為飽和水等位置，首要方式就是做好排水。若是隧道前段水量比較大，就需要對排水進行限量，首先，加強隧道支護安全，相對于爆破施工中的相關(guān)爆炸物藥劑量做好控制，在確保支護效果和地質(zhì)水文條件符合要求時才能夠進行開挖。

按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)，支護施工當中，在一些新開挖的施工輪廓面需要進行混凝土材料的噴射，在縱向位置當中進行鋼架結(jié)構(gòu)的設置。二襯一般使用素混凝土結(jié)構(gòu)，這樣主要是為了確保其可以起到良好的支撐作用，對穩(wěn)定性有效提升。在測量放線中，需要將拱頂中心線作為基礎(chǔ)進行設計，并且對于小導管錨桿需要做好標記處理。在鉆桿施工中，需要按照設計方案對于鉆孔位置做好確定，通常在隧道120°范圍內(nèi)進行設置，間距保持在0.4m，使用人工鉆孔的方法，在完成鉆孔之后需要將孔內(nèi)及時清理，確保不會有相關(guān)雜質(zhì)存在。在插管之前需要將小導管準備好，并且在鋼架腹部進行小導管的插入，在這些工序完成之后需要做好鋼支撐焊接和導管尾端施工，并且對錨桿直接插入到洞底部，

壓漿：在小導管止?jié){閥位置和注漿管進行連接，然后才可以實施漿液的合理配置，在完成制作之后才能夠注漿施工。這個過程需要和相關(guān)工藝規(guī)范要求相符合，施工順序也需要和注漿符合，注漿壓力一般保持為0.5～1.0MPa，進度需要小于10L/min[4]。在完成注漿之后需要及時將閥門關(guān)閉，在完成壓漿后需要對所有的設備及時回收，保證施工現(xiàn)場清潔度符合要求。

3.3  隧道結(jié)構(gòu)支護

在隧道需要進行溶洞區(qū)域穿越時，溶洞當中填充物的移除，對于溶洞整體受力結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生影響，受力點也會出現(xiàn)集中，隧道對局部應力進行承載。并且隨著隧道溶洞填充物的移除，還需要將結(jié)構(gòu)支護工作做好，結(jié)合溶洞受力要點，將支護方式合理選取，比如，圓形內(nèi)輪廓支護等。相對于隧道結(jié)構(gòu)支護當中，重點關(guān)注的就是受力結(jié)構(gòu)，防止對隧道產(chǎn)生局部應力集中的情況而出現(xiàn)安全事故，并且，相對于初期支護和后期支護需要合理的銜接起來，防止支護出現(xiàn)空白區(qū)域。

3.4  隧道防水及排水

在針對隧洞的處理當中，若是溶洞是由地下水所產(chǎn)生的，這樣就需要對地下水系統(tǒng)不能產(chǎn)生破壞，不然對于隧道整體結(jié)構(gòu)有著很大的影響，在針對溶洞地下水排放當中，需要確保溶洞腔壁的穩(wěn)定，若是排水比較快，也會造成溶洞腔壁壓力損失較快，相對于排水量的控制中，通常使用水壓表來檢測，若是采用相關(guān)對策對溶洞地下水進行封堵，對于隧道不會產(chǎn)生影響的，需要采用堵的方式，在有必要的情況下再實施排水方法。

3.5  輔助坑道

輔助坑道相對于隧道安全和溶洞處理會起到非常重要的作用，在公路隧道施工中，對輔助坑道合理設計，以此來對輔助坑道的作用很好的呈現(xiàn)出來。輔助坑道不但能夠?qū)⑺淼朗┕みM度提升，還可以為后期隧道溶洞排水起到很好的作用，在地質(zhì)預防當中有著良好的意義。相對于掌子面的實際工作條件和通風問題，輔助坑道可以起到通風的作用，并且，若是隧道施工中有相應的安全事故產(chǎn)生，輔助坑道還可以起到人員救援和人員逃生的作用，在對輔助坑道的設計中需要對其安全性加強思考，以此來對公路隧道施工安全性提升。

4  隧道巖溶處理施工風險管理策略

4.1  加強風險識別

在隧道巖溶處理中，安全風險識別是基礎(chǔ)的內(nèi)容，也是施工風險管理的主要基礎(chǔ)要點。在這當中，管理人員需要對風險識別工作加強重視，對其可以準確的識別出來，以此來對巖溶施工作業(yè)中所存在的安全風險有效避免。并且，在識別當中對于已經(jīng)識別的風險需要做好深入性的分析，將其中所存在的關(guān)聯(lián)點進行找出：①按照巖溶處理當中巖漿等物質(zhì)數(shù)量和屬性對風險源頭進行找出；②對于已經(jīng)存在的風險做好合理的評估分析，對風險出現(xiàn)的必要條件進行確定；③對之前所獲得的風險因素做好量化處理，比如，支護變形以及突水突泥等情況的發(fā)生率等進行量化分析；④對于已經(jīng)確定可能產(chǎn)生的風險因素和隧道巖溶施工影響程度進行確定，和相關(guān)標準結(jié)合起來，對風險等級進行確定[5]。

4.2  做好風險評估

在針對隧道巖溶處理當中，對于安全風險科學合理的風險是確保隧道施工和事故降低發(fā)生的主要對策?，F(xiàn)階段，風險評估技術(shù)手段不斷在增多，分析方法也在逐漸朝向科學化方向發(fā)展，在一定意義上將管理人員自身的工作難度降低。在對風險評估當中，采用定量和定性分析方式，保證數(shù)據(jù)的科學合理性，以此來對隧道巖溶處理提供相應的評估方式，確保風險管理能夠合理落實。現(xiàn)階段，在針對隧道巖溶風險處理中，基本上主要采用經(jīng)驗法來做好風險評估，然而，因為不同企業(yè)自身的發(fā)展都不同，因此，在針對隧道巖溶風險分析當中，很多都是采用經(jīng)驗法來進行風險評估，但是采用單純的經(jīng)驗法對于風險評估所出現(xiàn)的差異很大，不能有效確保風險評估的合理性。在此基礎(chǔ)上，就需要加強對先進技術(shù)和經(jīng)驗的應用，以此來使得風險評估方式的合理性和一致性符合要求。

4.3  加強風險評價

針對溶洞處理當中，在對于風險進行識別和評估之后，還需要結(jié)合實際情況做好風險評價工作，同時按照事故可能發(fā)生的概率和結(jié)果做好合理的評價，以此來對施工事故的預防和應對奠定良好的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，在隧道巖溶處理當中，使用比較多的主要就是事故分析法以及故障樹分析和檢查表分析方法，這些方法在實際的應用中主要就是對相關(guān)的影響因素實施綜合分析和評價，以此來對這些風險因素可能產(chǎn)生的結(jié)果進行合理確定。

4.4  做好風險處理

在整體風險管理當中，風險處理工作是非常重要的一個階段，也是有效確保隧道巖溶施工安全的主要基礎(chǔ)性內(nèi)容。首先，在隧道巖溶處理施工中，針對風險識別以及評估和評價后，需要按照其結(jié)果，對危害施工因素進行合理總結(jié)，同時采用科學合理的方式對風險進行預防和有效規(guī)避；其次，在風險管理當中，為了能夠有效防止突發(fā)事故對隧道施工產(chǎn)生一定的影響，管理人員就需要采用科學合理的對策對風險進行緩解，以此來將人員和財務損失降低；再者，需要加大對隧道巖溶作業(yè)合理優(yōu)化，并且通過保險公司投保的方法進行風險的合理轉(zhuǎn)移處理；最后，將隧道巖溶處理中一些影響比較小的風險，可以采用風險保留的方法對其合理處理。

5  結(jié)語

由于隧道巖溶自身不規(guī)則和比較隨意，在溶洞區(qū)進行穿越時，工程難度比較大以及相關(guān)措施費用較高，在隧道選址中盡可能的避免。對于可能有溶洞的區(qū)域，盡可能的采用相關(guān)對策合理探查。針對施工當中一些不規(guī)則的大型溶洞，需要采用科學合理的對策合理應用，結(jié)合具體分析合理分析，以此來確保措施安全經(jīng)濟以及有效。

本文來源：《企業(yè)科技與發(fā)展》：http://m.00559.cn/w/kj/21223.html