岩溶地层隧道施工中典型溶洞的处理技术与措施

浅谈岩溶地层隧道施工中典型溶洞的处理技术与措施摘要结合以往的岩溶隧道施工处理实践经验，在分析岩溶与隧道工程的关系及其影响的基础上，重点对不同大小的典型溶洞的施工处理措施及方法进行了阐述，并指出岩溶地层隧道施工中预报与合理施工相结合的重要性。

关键词隧道施工；岩溶；溶洞处理；施工预报

中图分类号u17 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）46-0155-02

0 引言

在岩溶地层中进行隧道施工，由于地下水和溶洞的存在，大大增加了隧道施工的风险和难度，容易引发工程事故甚至地质灾害；另一方面，由于岩溶地质的复杂性、差异性及高风险性，岩溶地层的隧道施工始终是隧道建设的一项关键技术。在岩溶地层隧道设计和施工过程中，应根据具体的岩溶类别和规模、岩溶水发育情况、溶洞围岩的稳定性，以及溶洞与隧道的位置关系等因素，综合考虑采用相应的处理措施。

1 岩溶与隧道工程的关系及其影响分析

岩溶的发育一般是不规则的，其与隧道工程线路的关系一般可简化为三种典型类型：嵌套型、相交型、环绕型。嵌套型岩溶溶洞，当其发育规模较小时，且其完全在隧道设计断面内，这种溶洞对隧道施工的影响可以忽略；当岩溶为发育规模较大的填充型溶洞，且

整个隧道在岩溶中穿过时，施工难度将非常大，必须根据填充物性质以及岩溶水发育情况采用相应的综合处理措施。相交型岩溶是指隧道与溶洞部分相交，溶洞分布在隧道周围，应采用适当的处理措施才能开挖施工。环绕型岩溶是指岩溶与隧道不相交，溶洞普遍分布在隧道周围，岩溶对隧道施工的影响程度主要取决于岩溶与隧道的净距、岩溶规模以及溶洞的稳定性。

岩溶对隧道工程施工的影响主要体现在空洞、岩溶水、溶洞填充物以及溶洞坍塌、洞顶地表塌陷等方面。当隧道线路需穿越岩溶地层时，隧道施工技术的设计处理会相对复杂，应根据岩溶地层中溶洞的具体情况，对隧道施工过程中的溶洞处理措施进行科学分析。

2 不同岩溶的处理措施及方法

2.1 岩溶处理原则

1）当岩溶溶洞规模较大且较深时，不宜直接采用堵填封闭的处理方法，或当回填的地基土体承载力较低不能满足隧道结构承载要求时，可采用梁、拱结构进行跨越设计，跨越的梁端或拱座应设置于稳定性较高的岩层上，必要时可设置相应的灌注混凝土基础进行加固处理。当隧道线路需穿越特大溶洞时，也可采用相应的明洞结构形式进行处理；条件允许时，可采用锚索结构对溶洞内壁与隧道结构的连接缝进行加固处理；

2）对于已经停止发育且规模相对不大的干溶洞，可直接采用混

凝土、浆砌块石或干砌片石进行封堵填充；

3）当隧道线路必须穿越岩溶地层的溶洞填充物地段时，可按实际情况采取相应的处理措施。如隧道结构底部的岩溶填充地基承载力无法满足要求时，可通过换填混凝土或浆砌块石等措施来提高隧道结构底部的承载力。

2.2 典型岩溶的处理措施及方法

2.2.1 小型溶洞的处理

1）浆砌封闭，回填压实：当隧道侧墙必须穿过溶洞时，经过调查确定溶洞水对隧道施工的影响可忽略时，隧道施工时可采用浆砌封闭，回填压实的方式进行处理。实际施工时，在隧道底部应采用片石混凝土回填密实，靠边墙一定范围内应采用浆砌片石回填密实，范围外可采用石渣回填，在石渣空隙中采用相应的水泥砂浆压注吹砂密实，如图1所示；

2）隧底回填，顶部护拱防护：当隧道必须穿越垂直且已停止发育的溶洞时，如果溶洞内部无填充物、干燥、洞壁有较大的溶蚀裂隙时，可在隧道底部结构以下区域采用块石、碎石等回填密实，当距隧底距离较近时，应采用浆砌片石回填密实。在隧道拱顶上部，浆砌片石护拱结构层厚度以1m为宜，上部区域内应回填一定厚度的干砌片石或碎石块，以在溶洞内有石块掉落时起到缓冲防护作用；

3）换填片石，加强衬砌：当隧道施工时需要处理的溶洞规模较

小，且沿裂隙发育的溶洞内部有充填物时，在隧道拱部及侧墙结构上的溶洞在衬砌隧道外缘时，应设置相应厚度的浆砌片石层；对于隧道底部的溶洞，应向溶洞方向扩挖相应的深度，再采用浆砌片石进行回填，其上再铺筑至少50cm厚度的混凝土垫层，混凝土内设置p43钢轨；

4）隧道底板梁处理：当隧道底部为充填物或可不进行处理的小型溶洞，可采用底板梁加强衬砌的方式穿越通过。将隧道铺底或仰拱设计为平板型结构，在浇筑隧道底板及侧墙时在其下部加设相应的钢筋，再整体进行钢筋混凝土灌注施工，形成整体式的钢筋混凝土底板梁结构。

2.2.2 大型溶洞的处理

1）支承墙加固：先清除溶洞内的充填物，采用浆砌片石墙支顶加固处理溶洞顶板；在溶洞底部地下水流处设置相应的小涵洞以引流排泄溶洞水；在隧道侧墙施工时应预留相应的检查孔，增加防护链或栅栏等结构防护设施，确保隧道施工及运行安全；

2）支承柱加固：根据大型溶洞的具体形态和特点，采用支承柱嵌补加固溶洞薄弱或不稳定的顶板区域，回填密实并压浆加固柱底基础。实际施工中，采用支承柱间隔加强溶洞顶板，可有效减少顶板的悬空跨度，增强溶洞顶板的稳定性。对于支承柱的柱间间距，应根据溶洞顶板的厚度，节理、溶缝发育情况，综合考虑顶板结构的稳定性及受力条件进行分析、验算。对溶洞采取混凝土基础的浆

砌片石柱子，应在支承柱支顶加固施工完成后进行隧道施工；

3）拱桥支顶加固：对于因岩溶地层中溶洞填充物松散，不宜采用支承墙、支承柱进行支顶加固的溶洞，单独采用注浆处理方式时工程费用相对较高，可采用钢筋混凝土拱进行支顶加固；

4）挖孔桩支顶加固：对于深度较大的溶洞，应采用挖孔桩进行支顶加固施工，桩底端部应嵌入基岩内足够深度，桩顶钢筋应伸入到隧道结构的钢筋混凝土底板内并与底板钢筋搭接，使其连成一体。在隧道范围内，也可采用钢管桩注浆技术进行加固，形成相应的复合基础；

5）边墙拱跨越：即采用拱脚下边墙部位设置相应的混凝土拱结构跨越。在拱结构内部，为防止堆积物内挤应另外增设相应的挡墙支挡，填充物可采取混凝土注浆进行加固处理。

对于其他特殊情况，应根据溶洞具体条件采用从结构上跨越溶洞的措施，如简支梁跨越、拱桥跨越、封闭式衬砌整体浮放等。

3 结论

岩溶地层隧道在勘察阶段必须进行详细的地质勘探，在设计阶段应提出具体的溶洞处理加固措施，制定切实可行的隧道施工方案，在施工阶段首先提前做好地质预测和预报工作，制定相应的施工应急处理预案，遵循预加固、短进尺、弱爆破、强支护、勤监测、衬砌紧跟的原则进行隧道施工。

参考文献