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浅谈隧道溶洞处理方法与选择
【摘要】:随着社会的发展，科技的进步，隧道施工中的各个施工难点已呈现逐步瓦解的趋势，而隧道溶洞对隧道现行施工以及未来的行车安全都有很大的影响,而隧道施工中每次遇到的溶洞类型与出现的具体位置都不尽相同，所以针对各种类型的溶洞必须制定不同的处理方法。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失稳,降低隧道通车的安全性及施工的连续性，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。因此，制定合理、科学、有效的溶洞处理方法对隧道顺利穿越岩溶地段非常重要。
【关键词】:隧道 溶洞 处理方法
一、溶洞类型:
溶洞，也称岩溶洞穴，最易在西南片区卡斯特地貌中出现，是因在石灰岩地区溶性岩层长期受地表水和地下水的溶蚀作用而形成的溶蚀岩层，按照岩层分布的状况，岩溶的形成一般可分为以下五种。 （1）在石灰岩地区，沿着石灰岩层内的节理面或者渗裂面的地表水经过长期与之发生化学反应在表层形成溶沟，或者称溶槽,这样一来，原先层层分布的岩层便被溶沟分离开来形成柱状的石柱.
（2）经过上述所讲的化学反应，地表水沿石灰岩渗裂裂缝向下渗流发生溶蚀作用,在岩层超过80-100m左右深处便会形成落水帘洞.
（3）紧接着,在更深层的岩层下，从落水帘洞下落的地下水到达石灰岩岩层的含水层后发生流动，就会形成溶洞，溶槽。
（4）当地下水的溶蚀与岩层的塌陷作用长期相结合的作用，就会形成坡立谷.
（5）溶洞也会随地下洞穴的形成在岩层地表发生塌陷，如果塌陷的深度大面积小，这样的溶洞现象称漏斗,而深度小面积大则称陷塘.
二、处理措施：
隧道过溶洞处置方式有托梁、支墩、悬壁梁承托纵梁、拱桥、加大隧道净空宽度跨度跨越岩溶或对隧道周边岩体进行封闭、注浆加固、支顶加固、加强衬砌、内增设边墙梁及行车梁等.
溶洞按其中有无填充又可以分为有填充物溶洞和无填充物溶洞两大类。其中无填充物溶洞相对来说相对好处理，若溶洞位于隧道顶部，主要对溶洞内部做好加强处理，包括中空注浆锚杆和砂浆锚杆或钢轨都是可行的有效措施.处理至溶洞外边缘时，务必重视溶洞边缘加固引水措施，打设导管埋设盲管等都可以得到良好的效果。但是由于溶腔与隧道初期支护无法接触，可能造成安全隐患，所以常采取C20喷砼作为止浆墙，预埋注浆管，注浆回填或是直接吹沙回填.如果溶槽位于隧道边墙,则用浆砌片石浆砌回填,必须让初期支护在通过溶槽时起到加固作用。若溶槽位于隧道底板，一般采取直接弃渣回填，但是在弃渣之前必须检测溶洞最窄半径及隧道底板厚度,若是底板厚度影响行车安全，则需在仰拱底部做一定厚度底板桥，搭桥通过，厚度需根据现场需要多方确定。若是溶洞半径过小，必须对弃渣土石半径做好要求,避免由于弃渣半径过大而堵塞溶孔，造成底板下方空洞，从而影响通车安全及隧道整体稳定.
当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程修建困难、耗资巨大，或者溶洞虽小但水流较大时，可根据具体条件采用相应的梁跨等形式跨越溶洞地段。
此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越，梁体应该采用抗侵蚀混凝土，避免在施工完成后由于水流作用造成混凝土侵蚀,当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时，应先开挖围岩,再施工跨越结构，以确保安全，同时应注意不同受力结构间的断缝设置及连接措施的设放位置。
当隧道穿过淤泥土填充溶洞，填充物的松散密实程度不一致时，隧道底部应考虑采用钢筋混凝土底板加固，清除底板下松散体,回填碎石，并在底板下加设钢筋混凝土桩或者用型钢喷砼等形式进行支顶。
对岩溶水的处理通常原则是以“排”为主，截、堵、排、防相结合的综合处理措施，本人认为应该是以“通"为主，截、排、堵相结合的综合处理措施,“通”是指尽量保持原有过水通道，不能因为隧道的修建发生大的变化;“截”是指截断原有地下水通道，改走其他通道；“堵”是封死相交的地下水通道；“排”是特指引入隧洞，通过排水沟排走;“防”是指防止地下水进入隧道即可.排在本人的观念中，留做最后一步来考虑,由于排可能引起水文环境变化,淡水资源本来就匮乏，必须予以考虑。
岩溶水处理的较大工程措施有泄水洞和涵洞两类，泄水洞排水应该属于“排”和“截"的范围,采用涵洞过水属于“通”和“截”的范围。当预测到隧道区域的岩溶水量大、水压大,而隧道确实无法避开时，需考虑专门设置排水隧洞，达到排除岩溶水，降低地下水位，保持隧道干燥和施工安全的目的。
泄水洞应位于地下水来向的一侧,为防止岩溶水突然来袭，施工中要采用超前钻孔探测,预备足够的抽水设备，泄水洞的设置可能对生态环境有不利影响，是否采用应从施工、环保、安全等多方面进行评价，以保证方案考虑周全.
隧道断面与岩溶水相交时，为保证岩溶水畅通，在隧道底部设钢 筋混凝土圆涵,同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。
在采用此方案时要正确考虑涵洞过水断面，一般应按丰水季节流量考虑。
存在隧道溶槽的位置往往施工中是无法预知的，所以说地质超前预报的工作一定走在所有工作前面,当预测到前方有可能存在溶洞，则可采取超前地表注浆等方法避免出现突水,涌泥和塌方等情况。
三、考虑因素：
在溶洞处理环节，不能以简单的溶洞处理为主要目标,要考虑其可能影响的各个环节。修建公路或者铁路,地铁等各类交通设施，我们的主要目的是为了改善交通运输环境，提高交通方便性，如果我们处理溶洞时只考虑现行的施工方便及后续施工,那是不可行的.
处理溶洞时，我们必须首先考虑的是安全性，安全是生产的根源所在，不仅仅考虑施工安全,还必须考虑未来的行车安全以及环境安全。行车安全不需多说，环境安全便是各种生态资源是否破坏，例如发现溶洞，但是溶洞是当地的暗河通道,我们不能够一位的追求把地下水排干,排净，这样便会影响到当地的水资源平衡。
其次我们还必须考虑的因素是科学性与合理性.科学性是指我们不能改变其原设计和技术规范对我们主要构筑物（隧道)的要求,上述各种方法不一定是固定不变的，还需要根据我们施工现场的实际情况去确定，合理性是指溶洞处理施工必须符合法律法规的要求进行,要个按照法律规定施工建设
再次还要考虑施工灵活性和实践性，灵活实践是我们对一项工作的高级评价,各类溶洞的处理方法也可以相互结合，在一种处理方法失去作用时或者效果不明显，不可以一味的按照原制定方法去执行，这样可能会事倍功半，必须及时调整方案或者找到替换方案.同时也要求具体施工和管理部门能够近紧密结合起来，做到及时沟通，这样才可以处理好各类型难题。
最后再考虑经济性，在处理具体问题时，不能一味的追求高性能，以免造成功能浪费，在保证结构物安全及不破坏环境安全的前提下减少成本.
四、结语
本文主要阐述了隧道施工中容易出现的溶洞各类处理方法以及选择时需要考虑的因素，遇见溶洞后，现场确定应急方法后逐级上报,通过各方汇总确定处理方案，结合各种因素及施工现场生态地貌，通过各个部门及施工各级管理人员的及时沟通与配合，相信各种类型溶洞都会得到有效控制,达到安全施工与运输安全、环境安全的目的。
【参考文献】:
1、《中国水运（下半月)》2012年10期
2、《铁道部第二工程局铁路工程施工技术手册 隧道下册》
北京中国铁道出版社

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