关于公路隧道全填充、半填充型溶洞的处理技术

关于公路隧道全填充、半填充型溶洞的处理技术

岳崇

中铁上海工程局集团华海工程有限公司（上海  201101）

摘要：本文针对东北区域公路隧道中全填充型和半填充型溶洞的处理技术进行了研究。本文结合蜂蜜砬子隧道在处理全填充、半填充型溶洞的经验，阐述了全填充、半填充型溶洞隧道施工处理原则和现实运用的实例。首先介绍了溶洞的类型和分布情况，跟据溶洞的特点，最后提出了相应的处理方法和技术。研究表明，采用适当的处理方法可以有效解决全填充型和半填充型溶洞问题，可以有效保证东北区域全填充型和半填充型溶洞公路隧道施工和运营期间的安全。

关键词：公路隧道；全填充型溶洞；半填充型溶洞；处理技术

正文：

一、研究背景

公路隧道是现代交通工程中不可或缺的一部分，其安全性和可靠性对人们的生命财产安全具有重要意义。然而，在公路隧道的施工过程中，常常会遇到全填充型和半填充型溶洞的问题。这些溶洞不仅会严重影响施工进度和质量，还会对隧道的结构和运营安全构成威胁。因此，研究全填充型和半填充型溶洞的处理技术，有利于提高公路隧道的安全性和可靠性。

二、工程概述

蜂蜜砬子隧道为分离式隧道，位于辽宁省本溪满族自治县蜂蜜砬子村，左线长888m（起止里程：ZK40+419～ZK41+307），右线长856m（起止里程：K40+479～K41+335），为中隧道。本溪端、桓仁端均采用端墙式洞门。蜂蜜砬子隧道位于东北区域，地貌为剥蚀构造中低山地貌，地势起伏较大。隧道进口端山坡坡度较缓，自然坡度一般11°～18°；出口端山坡坡度较缓，自然坡度一般11°～17°。植被发育，水土保持良好。隧道穿过山体最大标高482m，最低标高在隧道右线进口，为404.28m，相对高差77.72m。 隧道区基岩出露情况较好，隧道区出露地层为地层主要第四系（Q3dl+pl）碎石、粉质黏土，石炭系本溪组 （C2b）细砂岩、页岩。奥陶系下马家沟组、上马家沟组（O2m）灰岩。灰岩为隧道主要围岩。隧道前段上部为细砂岩夹有页岩，下部为灰岩，石炭系细砂岩和奥陶系灰岩为不整合接触，接触带处岩体破碎。隧道中后段岩溶发育，钻孔揭示该段为岩溶极强发育区，溶隙、溶洞发育，地下水易富集，隧道经过该区域可能产生突水、突泥、坍塌等地质问题。综上所述，本隧道区域地质条件复杂，总体地质条件差。

在隧道施工过程中多次发现溶洞发育，溶洞主要为全填充型溶洞和半填充型溶洞，溶洞填充物主要为黏土夹杂块石。

三、岩溶处理原则

在本工程岩溶处理中，为最大限度上降低处理难度，保证处理质量，避免发生不必要的安全问题，需要严格遵循“探明情况、因地制宜、消除水患、综合治理”的原则。探测到溶洞，应根据其对隧道工程的影响程度，采取跨越、加固洞穴、引排截堵岩溶水、清除填充物或对软弱地基加固、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等工程措施对岩溶和岩溶水进行综合治理。

四、填充型和半填充型溶洞处理技术的应用

（1）半填充型溶洞处理

在蜂蜜砬子隧道右线K40+879~K40+897发现溶洞，经探查，溶洞是半填充式溶洞，溶洞隧道轮廓线位于填充物内，溶洞填充物超过隧道拱顶1.5m，空腔超高拱顶7m，溶洞内无水，填充物为黏土夹石块，无自稳能力。

图1 半填充溶洞位置示意图

处理措施：采用超前水平钻孔，探明溶洞内的填充物情况和水的情况，防止突水突泥的发生。对岩溶发育区段隧道初期支护和二次衬砌进行加强，采用溶洞段专用的衬砌。隧道按照短进尺要求，调整钢架间距50cm/榀，每循环开挖1榀钢架间距，采用台阶预留核心土法开挖，溶洞填充物采用挖机清理，开挖后及时喷射混凝土封闭前端填充物和溶洞顶部裸露的岩体。施工初期支护，在钢架间埋设注浆管，在初支外侧埋设泄水管。在初期支护的C25喷射混凝土强度达到25MPa，监控量测数据稳定后，进行泵送2m厚混凝土+2m厚的吹砂进行回填，混凝土是提供刚性的保护层，吹砂用于防止顶部石块脱落，形成一个缓冲层，防止运营期溶洞的安全。

图2 半填充溶洞处理示意图

（2）全填充型溶洞处理

在蜂蜜砬子隧道右线K41+102~K40+115发现溶洞，经探查，溶洞是全填充式溶洞，填充物为黏土夹石块，溶洞在隧道区域内呈现不规则分布，填充物自稳能力较差。

处理措施：对岩溶发育区段隧道初期支护和二次衬砌进行加强，采用溶洞段专用的衬砌。对于在隧道拱腰以上发育有黏土或者碎石充填物的溶洞，在隧道初支开挖轮廓线外侧打设超前小导管作进行超前支护，并采用1:1水泥浆按照1MPa压力进行注浆加固，小导管注浆完成有一定强度后开始进行隧道开挖。开挖及时对裸露的填充物进行喷射5cm混凝土进行封闭，然后在隧道初期支护轮廓线外施工钢拱架、钢筋网及喷射混凝土作为护拱，并设置锁脚锚杆。在护拱的保护下开始进行下一步作业。在初支外侧埋设泄水管。在施工过程中按照规范要求的5m一个断面设置监控量测点，进行监控量测，关注监控量测数据。

图2 全填充溶洞处理示意图

五、总结

（1）对于全填充型溶洞，其主要问题是填充物的质量和强度。处理这类溶洞的目标是确保填充物的稳定性和隧道结构的完整性。在实践中，我采用了以下步骤来处理全填充型溶洞：

评估填充物的质量和强度：通过取样和试验，对填充物的强度、防水性能等进行评估。如果填充物质量不达标，有流塑性，需要进行清除或加固。

稳定填充物：在填充物中添加适量的固化剂（注水泥浆、水玻璃等），以提高其强度和稳定性。

加强隧道结构：在溶洞填充物表面上加铺一层钢筋网，并喷射混凝土，以加强隧道结构的整体稳定性。

（2）半填充型溶洞处理

半填充型溶洞的处理更为复杂，因为填料可能不均匀，有的地方填充物不足或者没有填充物。处理这类溶洞的目标是确保溶洞区域的稳定性，同时防止水分渗透。

在实践中，我采用了以下步骤来处理半填充型溶洞：

清理溶洞区域：清除多余的填充物和松散的岩石，确保区域内的整洁和安全。

填充溶洞：使用适当的填充物（如混凝土、吹砂等）填充溶洞，确保其密实度和稳定性。

加固隧道结构：在溶洞区域周边加铺钢筋网，并喷射混凝土封闭，加强衬砌结构，以提高隧道结构的整体稳定性。

防水处理：在填充物与隧道之间加设排水盲管，控制区域防水板、止水带施工质量，以防止水分渗透，同时提高隧道的使用寿命。

在公路隧道施工中，全填充和半填充型溶洞的处理是关键环节。通过科学评估、合理选择处理方法，能够确保隧道结构的稳定性和安全性。未来，随着新材料和新技术的不断发展，我们期待有更多高效、环保的处理方法应用于公路隧道施工。全填充型和半填充型溶洞处理技术包括对溶洞的分类和调查、制定相应的处理方案、在施工过程中和运营期间进行监测和维护等步骤。通过在蜂蜜砬子隧道施工中，运用全填充、半填充型溶洞的处理技术，我们采用了加强衬砌、增设护拱、增加排水管、溶洞回填等措施，取得了良好的效果。

参考文献：

[1]JTG/TD70-2010.公路隧道设计细则[S].

[2]赵伟刚.浅析铁路隧道工程岩溶段施工处理技术[J].太原城市职业技术学院学报,2020(1):177-179

[3]方仁应.青云山隧道出口左线局部涌水突泥处理方案研究[J].价值工程,2018(5):145-146

岳崇（1989-），男，汉族，安徽淮南人，本科，中级工程师，主要从事公路、铁路土建施工技术管理