隧道溶洞处理施工技术总结

隧道溶洞处理施工技术总结

溶洞为岩溶洞穴，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是洞害、水害、洞穴充填物及坍塌·洞顶地表塌陷四个方面。

一、隧道溶洞类型分类

由于地形的起伏，在低洼处易形成积水盆地。地底可溶性岩层受水的化学和机械作用下，较易产生沟槽·裂缝和空洞等。结合工程地质水文，根据施工需求，我们简单地按溶洞内填充物对施工的影响，将溶洞分为以下四种类型：①溶洞为干涸洞穴，无填充物；②溶洞填充物为饱和水；③溶洞填充物为胶结稀泥；④.溶洞填充物为泥砂夹块石。

二、溶洞处理原则

施工中，应严格遵循新奥法施工原理。在溶洞处理过程中，坚持尽量保持溶洞围岩稳定性，做到轻扰动。

1.安全第一。从初支到二衬，严格控制围岩累计变形量，防止突水突泥及塌方冒顶，衬砌完工后隧道不渗不漏。

2.可操作性强。要充分考虑人员、机械的可操作性及方案的执行能力，并尽可能降低施工难度。

3.可选方案完备。施工过程中，根据实际情况，进行方案比选，选择切实可行的方案，并预留备案。

4.经济性强。在保证安全、质量并不破坏环境的条件下的投入最优。

三、溶洞一般处理措施

1.超前地质预报。地质预报可采用地质素描、物探、钻探、探洞相结合的综合地质探测手段，水平钻孔宜采用高效钻机钻探，以缩短钻探时间。主要监控前方地质及水文情况。

2.隧道开挖及预支护。根据隧道围岩变化及超前地质预报，当隧道开挖至接近断层破碎带·充填型溶洞等富水岩溶地段时，应严格控制安全距离，保障后方稳定。溶洞段爆破开挖时，开挖前根据地质水文，每班打设超前小导管。如前方地段水量很大，必要时需先采取限量排放、超前管棚、·注浆加固填充物、帷幕注浆等。只有确保预支护完成后，才允许开挖。控制好单次开挖长度，并严格控制单段起爆药量和总药量，控制爆破震动。溶洞段可采取注浆预加固、堵水等措施，必要时采用长管棚加小导管等措施确保隧道施工的安全。只有当前方地质达到预期加固效果时，才允许开挖。

3.隧道结构及支护。当隧道穿越岩溶地段时，随着填充物的移除及开挖对溶洞自身的稳定会造成很大的影响。此时，隧道衬砌结构会承受局部应力集中，并严重影响隧道的受力结构。因此，施工中应结合隧道建筑限界合理设计，拟定合理的内轮廓和支护参数，必要时可采用圆形内轮廓。在预留变形量的前提下，必要时采用双拱架支护，其初期支护应尽早封闭成环；二次衬砌同时及时跟进。

4.隧道防、排水。对于地下水发育的岩溶隧道，需采取"以堵为主、限量排放的原则，尽可能地维系原有的地下水系统。排放地下水时，应随时检查水压力。当地下水大量流失，溶腔因应力损失过大过快时，极可能会造成溶洞孔壁坍塌。当前方水量较小时，可采取以排为主、排堵结合的原则。遇到富水溶洞时，应调整开挖面纵坡，并及时清理隧道内水沟，避免水淹道床。

5.辅助坑道。控制工期的长大岩溶隧道宜优先考虑设置贯通的平行导坑：①发挥其超前地质探洞的作用，为正洞施工提供更为准确的地质预报，规避施工风险，保障施工安全；②可以超前正洞开辟工作面，加快施工进度；③有利于施工通风和排水，改善掌子面的工作条件；④有利于施工及运营期间的逃生及救援。

四、施工中常见溶洞处理措施

通过总结李湾隧道施工中的溶洞处理经验，总结了如下几点：

1.充泥型溶洞采用的施工措施。

在施工中可采取超前帷幕预注浆+Φ108大管棚外综合超前支护技术。依靠注浆在隧道开挖轮廓线外形成5m厚注浆加固圈，提高围岩自稳时间和强度，达到堵水和加固的目的。一般采用台阶法开挖顺利通过。

2．充水型溶洞采取的施工措施。

当掌子面短距离超前探孔内发生涌水，后可采用钻机进一步探测，探明空溶腔充水量，取证其水流补排途径。通过钻孔排水后，监控其水量、水压变化：地下水丰富的隧道，一般采取“以排为主，绕排结合”的施工方法，通过增设泄水洞对溶洞水的直接排放处理，同时增设横通道通过正洞绕行至平导解决前方掘进问题。针对可能造成地下水大量流失、环境遭到破坏的溶腔，主要以“以堵为主，限量排放，排堵结合”的施工原则进行治理。在施工中采用全断面帷幕注浆技术充填衬砌开挖轮廓线5m范围内岩溶腔体及裂隙，防止开挖过程中发生突泥、突水等地质灾害，保证施工安全。

3．充泥砂夹块石型溶洞采取的施工措施。

该种溶洞主要以“注浆加固涌出物+止浆墙+超前帷幕注浆+大管棚+小导管”等加固措施进行治理。在施工中可采用人工台阶法开挖、型钢拱架、网喷初支等措施；开挖完成后，又对结构上部进行径向补充注浆。针对溶洞发育情况，必要时可采取“迂回绕行、两面夹击”的施工原则进行治理。

4.溶洞引起的地表坍塌采取的施工措施。

对于由溶洞引起的地表坍塌，一般采用管棚支撑、地表注浆、锚固桩等。另外，有资料表明，当溶洞不具有条件的完整顶板，其厚度大于等于洞跨度的1/2 时或当溶洞节理裂隙发育，且胶结不良、具有坍塌条件的不完整顶板，其厚度大于等于洞高度的5 倍且无明显

渗、漏水的情况下可以不处理而直接通过该溶洞。

五、溶洞处理过程中技术控制要点

1．地质预报准确性非常重要。准确预测、预报工程地质是合理选择施工措施、实施最优处理方案的必要前提。针对隧道地质复杂、地层多变的特点，按照“每掘必探、先探后挖、不探不挖、不明不进”的十六字方针，采用了以超前钻探为主要的手段，辅以掌子面地质素描、TSP203、地质雷达以及常规的围岩量测及岩石物理、力学指标试验等综合手段。结合地层产状，分析地质构造，采用多种方法结合，准确识别其工程地质概况，可以比较准确地判断围岩掩体特性及掌子面前方地质情况。于此同时，根据洞外常年降雨量观测及隧道所处地的水系，分析其地表水状况；利用物探等方法，揭示洞内溶洞溶腔内存水情况，可以较为准确地预测溶洞动静水量。地质预报在复杂地质隧道施工中是不可或缺的重要环节。有了这些较详实的数据，我们准确判断前方地质水文，拟定适宜的对策。这对于在保证安全的前提下，成功突破不良地质是很有必要的。

2．对于干涸洞穴，首先判断其与隧道关系及溶腔大小。对于处于拱部的溶洞，先用小导管或管棚支护过去，预留填塞口，待初支完成后通过予以注浆填满。位于墙部的，则先填塞石块等，先填满，后支护通过。

3．填充物为饱和水的溶洞采用限排降压处理是非常有效的。首先，开挖前对掌子面进行与加固：对溶洞进行周边帷幕注浆加固堵水，同时在帷幕外侧打设数个泄水孔。此过程中，随时监控水压力的变化，如遇特殊情况，及时采取相应对策。待隧道开挖完成后，及时将钻孔进行注浆封堵。打设泄水孔，缓缓适量释放溶腔内应力，再配合帷幕注浆通过是处理富水型溶洞的好方法。这样一来，有效的保护了溶腔壁的稳定很好的预防了突水突泥的发生，确保施工安全。

4．对于充填型溶洞，小导管及大管棚施工是解决充填型溶洞开挖安全、快速的好方法。

判断溶洞填充物性质后，对小导管或大管棚注浆，方可进行开挖。通过注浆，使得溶腔内填充物得到加固。而小导管及管棚周围的填充物则与其固结，加大了支撑体系的刚度，同时阻隔充填物或岩溶水涌入隧道。施工中应注意控制注浆质量，确保其作用的发挥及注浆对掌子面围岩的影响。

5．超前帷幕注浆是解决充填型溶洞开挖常用的手段。隧道充填型溶洞采用超前帷幕预注浆堵水加固措施，可以保证施工安全。开挖后的径向补充注浆和局部补强注浆等措施的采取，可以有效提高注浆质量，对于隧道结构的稳定有着重大意义。注浆过后，填充土体中的孔隙得到填塞，同时也改善了填充物的物理力学性质。

6．遭遇大、超大型溶洞时，一般采用迂回绕行的方法。当一次性不能通过时，采用前后夹击。与一次通过相比，最大程度地减少了溶腔壁及隧道的稳定，大大减小了处理难度。当隧道遭遇多个大型溶腔后，通过增加横通道及时绕开溶洞，在隧道开挖继续的情况下，给溶洞处理留下了足够的时间。同时通过增加的横通道反向掘进接近溶腔，正反向两面夹击处理溶腔。这样一来，有效地缩短了溶腔处理的时间，同时减少了隧道的工期投入。

六、施工组织及注意事项

1.根据隧道总工期的需要，富水岩溶地段应尽可能顺坡施工，或将其作为主要掘进工区。

2.当设有平行导坑的隧道反坡施工时，不宜将平导与正洞掌子面的距离拉的太长；不宜利用超前的平导开辟过多的掌子面；正洞掘进慎用小导坑，宜适当缩短横通道的间距。

3、反坡施工的隧道应配备满足排水需要的机具设备，并确保设备处于良好的运行状态。

4.反坡施工的隧道应间隔一定距离设置集水仓，并根据超前地质预报成果适时加大集水仓的尺寸。

七、结束语

我国地源辽阔，隧道中溶洞出现的几率较大，所以对溶洞处理研究显得尤为重要。施工

中要严格遵循处理原则，执行处理方案，根据工程的实际地质情况进行合理的施工参数调整，保证施工安全，创造最佳经济效益。