空洞の探査には、確実性と効率性の面から穿孔探査とし、トンネルの外周方向（横断方向）と切羽前方に対して実施した。

トンネル外周方向の調査範囲( 探査長) について事前に検討した。特に、トンネル底盤方向に対しては、空洞が存在する場合、施工時の重機荷重や将来の通行荷重に対して岩盤自身の剛性で負担することになるが、計算から、空洞長６ｍまでは概ね岩盤の厚さが４ｍ以上確保されていれば安全であるとの結果を得た。

底盤以外の方向に対しても、４ｍ以上の岩盤の厚さがあれば安定するという計算結果となったことから、探査長を４ｍに決定し、ロックボルト施工範囲はその穿孔との兼用とした。

なお、底盤方向で空洞長が６ｍを超える場合は状況に応じた対応が必要であったが、該当するものはなかった。

また、施工時の安全を確保するため、事前に空洞を切羽前方で検知する必要性から、突発出水を回避するための穿孔と兼用として、切羽の左右２箇所（過去の実績から１箇所当りの探査長40ｍ）で実施した。うち１箇所は地山性状を定量的に評価・予測が可能なDRISS（Drilling Survey System）を採用した。DRISS はドリルジャンボを使って、各油圧データから削孔速度や削孔エネルギー，ダンピング圧（削孔反力）などの地山評価パラメータを求めるものである。図－４に穿孔探査パターンを示す。

探査の結果、No.35～No.15付近までは、数ヶ所において厚さ( 延長方向)30～50ｃｍ程度の小規模な空隙を示す値が観測され、掘削の結果、褐色の粘土で満たされた空隙が確認された。図－５に代表的な探査結果とその掘削状況を示す。

その後No.14+15.2地点で、写真－２に示すようなトンネルを上下方向に貫く比較的大きな空洞が確認されたため、直ちに現地調査を実施した。図－６に空洞と球泉洞鍾乳洞の位置関係を示す。

球泉洞の水は、球磨川沿いの大瀬洞から球磨川へ流れ出しており、当トンネルはその地下河川と直角に交差し約30ｍ上方に位置する。ちなみに、大瀬洞はコウモリの生息地としても知られている。

今回発見された空洞は、２つの鍾乳洞を結んだラインとの交差部に位置しており、それらの鍾乳洞やコウモリ等の生物への影響も考えられたことから、工事を一時中断し空洞の詳細な調査を実施した。調査結果を表－１、入孔による空洞内観察状況を図－７に示す。

今回出現した空洞は、雨水による浸食で生じたもので、大瀬洞付近に複数存在すると考えられる縦穴の１つと考えられた。

その下部や周辺は流入粘土や崩落土砂で閉塞していると想定され、また、入口の規模としてコウモリが出入りできる大きさではないと想定された。また、空洞内には溜まり水がないので空洞下部は水が抜ける構造になっていると想定した。

空洞の出現をはじめとする不測の事態に的確に対応するため、地学、岩盤、トンネル構造、振動（耐震）、文化財保護、環境（生物）等の専門家と地元代表者からなる「球泉洞トンネル鍾乳洞調査検討委員会」を設置した。

出現した空洞については、実施した調査結果を報告し、現地調査を含めて審議して頂いた。

球泉洞や大瀬洞のような規模・重要性を持つ空洞ではなく、また、周辺への影響も少ないとして了承された対応方針に基づき、空洞対策工を実施した。

対策工として、トンネルの安定性を確保するためには、アーチ部および底盤部ともに空洞を充填する必要があった。

したがって、図－８に空洞対策工を示すが、アーチ部にはエアーモルタルを充填し、底盤部には、ずり及びコンクリートによる充填を行った。

さらに、底盤部には将来的な沈下対策として、鉄筋構造の床版コンクリートを構築した。