隧道中溶洞的处理方案

隧道中溶洞的处理方案：

溶洞是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的影响主要表现为是结构物部分及全部悬空，降低隧道使用的可靠度；季节性的岩溶洞穴涌水，给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素；塌方冒顶是指隧道施工中，山体上部岩层自然塌落的现象。是隧道开挖施工后，原先平衡的山体压力遭到破坏而造成的。因此，制定合理、科学、有效的溶洞、塌方处理方案对隧道顺利穿越岩溶地段非常重要。根据隧道施工溶洞、塌方处理情况，介绍相关处理方案。

一、处理方案选择原则。（1）安全性。确保施工安全与运营安全，围岩累计变形量不大于10cm，衬砌完工后隧道不渗不漏。（2）可操作性强。要充分考虑现场机械装备状况和操作人员的技能水平，并尽可能降低施工难度。（3）灵活性好。根据断面形状和尺寸，因地制宜地选择施工方案，而不局限于一种固定的模式，一旦一种方案不能实时或实时效果差时，能较好地转换为替代方案。（4）具有可连续性。需兼顾溶洞段前后的施工方案的不同，能顺利地进行施工工艺、工序的转换。（5）经济性强。即在保证安全、质量并不破坏环境的条件下的投入最节约。（6）处理施工方案科学。首先保留并加固坍塌体，防止坍方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，并对隧道基底进行注浆加固处理；溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。

二、处理方案

1、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（设置多根Φ100mm双壁波纹管，波纹管长度根据现场溶洞位置确定）。

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（设多根Φ116mm双壁波纹管，波纹管长度根据现场溶洞位置确定）；

3、洞顶原地表塌陷，形成大的锥型坑洞，塌陷区位于山谷冲沟，危及隧道安全。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（宽0.6m×高0.8m×厚30cm）M7.5浆砌片石改沟。

4、径向小导管，固结围岩（长度6m，环向1.2m，纵向0.6m），拱腰至拱脚范围；采用Φ50×4锁脚小导管（长度6m），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；掌子面前方采用多根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；掌子面下方基础的空洞先填充，后灌注混凝土，保证密实度；

5、预防塌方、突泥突水措施

①、加强洞内围岩观测，重点加强洞内水平收敛、拱顶下沉量测，溶洞顶可能失稳地方的观察；对监测变化较大、溶洞顶岩石出现明显裂隙时要即使告诉现场施工负责人，采取加强支护等措施。

②加强施工过程中溶洞内滴水情况、坑道渗水情况的观察；对监测变化较大、溶洞洞内滴水、坑道渗水急剧加快或变浑时要即使告诉现场施工负责人，采取加强支护等措施。

③、对于隧道穿越溶洞地段，要采用超前支护的方法加强处理，特别差的地方要采取小导管注浆的方法控制隧道塌方。

③、溶洞处理施工中，要严格按照设计图纸要求进行施工，坚决不允许有偷工减料的现象。

6、太大的溶洞需要采取涵洞、桥梁跨越。应根据具体情况来确定。

7、溶洞及涌水隧道

1）在有溶洞和地下水排出的隧道，必须挖凿排水沟，当反坡开挖时应根据涌水量的大小，设置大于设计涌水量20%的抽水机具予以排出。抽水机械的安装地点应在导坑的一侧或另开偏洞安装，并用栅栏与隧道隔离。长下坡或高差过大时，为保证掌子面正常作业，应采用多级抽排水，每个泵站需挖集水坑，排水管道、水泵用电量、水泵类型应相配套。

2）抽水设备宜采用电力机械，不得在隧道内使用内燃抽水机。抽水机械应有一定的备用台数。

3）隧道开挖中如预计要穿过溶洞或涌水地层，宜采用超前钻孔探水，查清溶洞大小以及含水层厚度、岩性、水量、水压等，为防治涌水提供依据。

4）如地质预探地层含水量较大，可能有涌水出现时，宜采用全断面预注浆的方法，将水流封堵在开挖面之外，即在隧道周边打孔，以高压的水泥浆液（或水泥—水玻璃浆液）注入岩石裂隙，以使隧道沿周边形成一个封闭环，施工要求：①压浆地段混凝土衬砌达设计强度的70%时，方可进行压浆；②冬季注浆时，洞内气温不得低于5℃，灰浆温度应保持在5℃以上；③如遇流沙或含水土质地层，不宜采用水泥砂浆作防水层；④注浆地段衬砌背面宜用干砌片石回填紧密，并每隔20m左右用1m厚浆砌片石或混凝土作阻浆隔墙，分段进行压浆；⑤注浆孔宜按梅花形排列，孔距视岩层渗水和裂隙情况确定，一般不大于2m，径向孔深应穿过衬砌进入岩层0.5m；⑥压浆顺序从下而上，从无水、少水地段向有水或多水处，从下坡方向往上坡方向，从两端洞口向洞身中间压浆，每段压浆长度不宜小于20m；⑦初次压浆压力位0.3～0.5MPa;检查压浆压力为0.6～1.0MPa，但不超过1.2MPa；⑧注浆完毕用止浆阀保持孔内压力，直至浆液完全凝固；⑨做好压浆孔编号、水泥品种及标号、砂浆成分及水灰比、延散度、压浆压力、注浆数量等记录

5）如地质预探溶洞可能有涌水出现时，宜采用引排的方法，排出溶洞中的积水。

6）如发现工作面有大量涌水时，应即令工人停止工作，撤至安全地点。

7）山岭隧道长大坡度掘进时，洞口需设置截、排水沟，防止地表水倒灌。

三、普遍而科学的溶洞处理顺序为：

封闭溶洞危险地带掌子面→对危险地带的岩层施作套拱→在危险岩层带施作超前大管棚→对坍塌严重地带采取根除措施挖除坍塌体→对轻度坍塌区实行洞身开挖、支护的保护措施→边墙及基底巩固处理→对坍塌溶腔进行回填处理。对基础下有溶沟、溶槽、漏斗等溶洞现象时，首先在建(构)基础施工时，应挖去其中的充填物，回填碎石或毛石混凝土；若出现溶层顶板不稳定时，可炸开顶板，挖除充填物，回填碎石的方法；对基础下的溶洞埋藏较深的情况，可通过钻孔向溶洞内灌注水泥砂浆、混凝土、沥清等填充物，以堵填溶洞。这些措施的目的都在于首先要保留并加固坍塌体，防止坍方扩大，然后施做套拱和超前大管棚，保证正洞开挖施工安全；管棚施做完成后挖除坍塌体，进入隧道正常开挖、支护工序，并对隧道基底进行注浆加固处理，增强隧底承载力；溶洞段通过后，进行拱部坍腔回填处理。