滬昆客專哪旁隧道巖溶地段施工方法

閆宏斌(中鐵二十三局集團(tuán)有限公司，四川成都　610072)

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滬昆客專哪旁隧道巖溶地段施工方法

閆宏斌
(中鐵二十三局集團(tuán)有限公司，四川成都610072)

摘要:巖溶隧道施工過(guò)程中易出現(xiàn)可溶巖與非可溶巖接觸帶的突泥突水，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。本文首先介紹了哪旁隧道巖溶區(qū)段的施工難點(diǎn)和施工方法，然后詳細(xì)介紹了特殊地段的處理方法。對(duì)沒(méi)有水的空溶洞，采用迂回導(dǎo)坑進(jìn)行施工，然后再進(jìn)行溶洞處理;對(duì)富水破碎帶采用帷幕注漿的方法進(jìn)行處理;對(duì)斷層破碎帶采用超前鉆探，全封閉深孔注水泥漿液堵水，大管棚或小導(dǎo)管超前支護(hù)與初期支護(hù)，短臺(tái)階開(kāi)挖或弧形開(kāi)挖預(yù)留核心土等綜合措施。經(jīng)處理后，隧道順利通過(guò)巖溶區(qū)段，施工效果良好。

關(guān)鍵詞:隧道巖溶地段富水破碎帶斷層破碎帶施工技術(shù)

1　哪旁隧道概況

哪嗙隧道為滬昆客專的一部分，隧道全長(zhǎng)7 120 m，隧道進(jìn)口DK660 + 575，出口DK667 + 695，為單洞雙線隧道，海拔1 140.0～1 596.5 m，相對(duì)高差約450 m，25‰單面坡，最大埋深280 m。

沿線冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，氣候溫和，雨量充沛，陰雨天多，四季不甚分明，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。極端最高氣溫一般為34～37℃，極端最低氣溫一般為－7～－10℃。年平均降雨量1 200～1 500 mm。

隧道地段屬淺(中)切割低中山巖溶地貌，隧道正常涌水量43 559.4 m3/d，汛期最大涌水量87 118.8 m3/d。隧道巖層呈寬緩波狀起伏，構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖層中常沿節(jié)理裂隙發(fā)育溶蝕溝槽、巖溶洼地等?？扇軒r占隧道全長(zhǎng)的79%，常見(jiàn)溶蝕洼地負(fù)地形，多有黏土充填，溶蝕嚴(yán)重。地下巖溶多為溶洞、暗河等，暗河多從可溶巖接觸帶流出，洞內(nèi)分支極多，聯(lián)通性較好。施工過(guò)程中在可溶巖與非可溶巖接觸帶易出現(xiàn)突泥突水、地表失水的情況。

2　主要施工難點(diǎn)

1)巖溶

哪嗙隧道地形起伏，地質(zhì)情況復(fù)雜，尤其是巖溶發(fā)育。隧道洞身處于巖溶水平循環(huán)帶內(nèi)，DK665 + 900—DK667 + 695地表分布較多的溶蝕洼地、漏斗。在DK665 + 500左側(cè)650 m土地關(guān)、新場(chǎng)村附近溶蝕洼地、漏斗呈串珠狀發(fā)育，為地表水的主要下滲通道。DK664 + 000—DK667 + 000巖溶管道最為發(fā)育，主要在1 350～1 490 m垂直分布。有水流出的溶洞口分布在:DK663 + 170右742 m，高程1 335 m;DK665 + 000 右857 m，高程1350 m;DK665 + 860右900 m，高程1 372 m;DK666 + 500右630 m，高程1 370 m。隧道出口右側(cè)二十幾米出露一溶洞。可溶巖與非可溶巖接觸部位易發(fā)生突泥突水現(xiàn)象，設(shè)計(jì)及施工過(guò)程復(fù)雜。

2)破碎帶

哪嗙隧道進(jìn)口端地表巖層強(qiáng)風(fēng)化帶厚2～6 m，節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，局部已淺變質(zhì)。全隧道在洞身段存在極軟弱、極破碎、極富水或巖溶極發(fā)育巖體，長(zhǎng)度達(dá)1 860 m，占隧道全長(zhǎng)的26%，施工中易發(fā)生塌方風(fēng)險(xiǎn)。

3　施工方法

隧道采用鉆爆法施工，根據(jù)圍巖情況選擇全斷面法開(kāi)挖或臺(tái)階法分部開(kāi)挖。堅(jiān)持“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，施工防排水遵循“以排為主，防、排、堵、截相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，對(duì)于斷層破碎帶或發(fā)育溶洞、暗河等有可能嚴(yán)重突水突泥地段，采取綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)+超前支護(hù)通過(guò)。綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法:用地質(zhì)分析法進(jìn)行長(zhǎng)距離、宏觀觀測(cè)，TSP203作中距離預(yù)報(bào)，超前探孔和局部加深炮眼作較為準(zhǔn)確的近距離預(yù)報(bào)。超前支護(hù):洞口Ⅴ級(jí)圍巖地段采用φ108大管棚進(jìn)行超前支護(hù);洞內(nèi)Ⅳ，Ⅴ級(jí)圍巖地段采用φ42超前小導(dǎo)管進(jìn)行支護(hù);Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)圍巖不設(shè)超前支護(hù);臨時(shí)超前支護(hù)為φ22砂漿錨桿。

在解決施工及運(yùn)營(yíng)期間排水、通風(fēng)等問(wèn)題以及充分考慮施工工期、隧道巖石地質(zhì)條件后，隧道采用進(jìn)口平導(dǎo)(2 910 m)+洞身橫洞(1 100 m)+出口平導(dǎo)(2 450 m)的方案施工。Ⅲ級(jí)圍巖段采用全斷面法開(kāi)挖，Ⅳ圍巖段采用臺(tái)階(臺(tái)階長(zhǎng)3～5 m)法開(kāi)挖，Ⅴ級(jí)圍巖段采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法。Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)圍巖段初期支護(hù)采用噴混凝土和錨桿支護(hù);Ⅳ級(jí)圍巖段初期支護(hù)采取噴混凝土，架立鋼架，設(shè)鎖腳錨桿;Ⅴ級(jí)圍巖采取噴混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立鋼架，設(shè)鎖腳錨桿。

地表沉降觀測(cè)點(diǎn)和隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)布置在同一斷面上。地表沉降測(cè)點(diǎn)橫向間距為2～5 m，隧道中線附近測(cè)點(diǎn)適當(dāng)加密，地表有控制性建(構(gòu))筑物時(shí)，量測(cè)范圍適當(dāng)加寬。

4　特殊地段處理方法

4.1無(wú)水空洞

針對(duì)可能出現(xiàn)的各種情況，預(yù)先作出技術(shù)對(duì)策。對(duì)于沒(méi)有水的空溶洞，采用迂回導(dǎo)坑進(jìn)行施工，然后再進(jìn)行溶洞處理。其中，對(duì)于已經(jīng)停止發(fā)育且不大的溶洞，采用漿砌片石或片石混凝土回填;當(dāng)溶洞較深時(shí)，采用梁、拱跨越，但梁端或拱座要置于穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)上［1-3］。

實(shí)例:在上導(dǎo)掌子面DK667 + 627段，隧道拱頂揭示2個(gè)貫通溶洞，溶洞寬分別為6 m和5 m，溶洞內(nèi)填充飽和黏土及塊石，隨開(kāi)挖自溶洞口涌出，此處隧道埋深約18 m，并在DK667 + 612—DK667 + 627地表形成一個(gè)15 m×8 m×18 m的陷坑。

處理措施:在原地表陷坑外7～10 m修建臨時(shí)排水溝，防止地表水匯入陷坑;洞身周圍溶腔采用C20混凝土充填;DK667 + 597—DK667 + 627段上導(dǎo)180°范圍增設(shè)1環(huán)φ108 mm的大管棚，管棚環(huán)向間距40 cm，長(zhǎng)30 m，共50根，大管棚間增設(shè)45°大外插角注漿小導(dǎo)管，小導(dǎo)管環(huán)向間距40 cm，長(zhǎng)4 m;型鋼鋼架間距50 cm。

要想減少二胎政策下產(chǎn)科護(hù)理的風(fēng)險(xiǎn),首先就要加強(qiáng)對(duì)護(hù)理人員專業(yè)化培訓(xùn)力度。針對(duì)不同崗位、不同職責(zé)的護(hù)理人員制定相適宜的培訓(xùn)內(nèi)容。要定期派護(hù)理人員去上級(jí)單位或者單位技術(shù)水平高的單位進(jìn)修學(xué)習(xí),不管提升護(hù)理人員的專業(yè)技術(shù)水平,并為本單位產(chǎn)科帶回新的技術(shù)和方法,提升產(chǎn)科整體的專業(yè)化程度。同時(shí),產(chǎn)科科室要制定出一系列的應(yīng)急預(yù)案,并對(duì)操作流程進(jìn)行規(guī)范化、統(tǒng)一化,培養(yǎng)護(hù)理人員在遇到突發(fā)事件時(shí)能夠迅速采取有效的應(yīng)急措施,減少反應(yīng)事件,將對(duì)孕產(chǎn)婦及胎兒的傷害降到最低。

效果:處理后順利通過(guò)巖洞區(qū)段。

4.2富水破碎帶

對(duì)于富水破碎帶，采用帷幕注漿的方法進(jìn)行處理［4-7］。

實(shí)例:隧道DK665 +500左930 m(高程1 490 m)—DK666 + 600右600 m(高程1 352 m)有一暗河，暗河與線路呈55°夾角斜交，在DK666 + 100附近(高程1 350 m)相交。施工中如處理不當(dāng)，極易造成突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)。

處理措施:選用CS100L潛孔鉆機(jī)或多功能鉆灌一體機(jī)造孔與注漿，鉆孔的孔位、深度、孔徑、鉆孔順序、孔斜等按施工圖紙要求執(zhí)行，鉆孔遇有洞穴、塌孔或掉塊難以鉆進(jìn)時(shí)停止鉆進(jìn)，查明情況，處理后再鉆進(jìn)。鉆孔結(jié)束，檢查驗(yàn)收合格后布置灌漿孔，加固圈8 m，每一環(huán)注漿長(zhǎng)度為30 m，開(kāi)挖25 m，保留5 m止?jié){巖盤(pán)，必要時(shí)設(shè)置混凝土止?jié){墻。漿液擴(kuò)散半徑1.5 m，孔底鉆孔間距按2 m布置，每循環(huán)設(shè)8環(huán)注漿孔，孔長(zhǎng)40 m。灌漿孔的開(kāi)孔孔位符合施工圖紙要求，呈梅花形布置。灌漿孔的施鉆按灌漿程序，按序分段進(jìn)行，鉆孔過(guò)程中做好記錄。帷幕注漿鉆孔布置見(jiàn)圖1。

圖1　帷幕注漿鉆孔布置(單位:cm)

漿液采用水泥—水玻璃雙液漿，就近在灌漿工作面設(shè)簡(jiǎn)易移動(dòng)制漿系統(tǒng)供漿，純水泥漿液的水灰比為(0.8～1)∶1，水泥:水玻璃漿液比為1∶0.8，細(xì)水泥漿液從制備至用完的時(shí)間＜2 h，否則不能再用，漿液溫度保持在5～40℃，低于或超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)的視為廢漿，若用熱水制漿，水溫不得超過(guò)40℃。

注漿順序由外向內(nèi)，同一圈孔間隔注漿，灌漿壓力至少比滲水壓力大1.5 MPa(或是滲水壓力的1～2 倍)，灌漿管塞入巖石0.5～1.5 m，以便利用表面巖層作為止?jié){巖盤(pán)，并在灌漿前先噴一層厚度≥8 cm的混凝土層封閉，混凝土噴層中摻加適合噴射滲水圍巖壁的外加劑，如XPM外加劑。

效果:任意選取3～5個(gè)孔作為檢查孔。經(jīng)檢測(cè)，單點(diǎn)集中出水量≤1.5 L/s，隧道開(kāi)挖后滲漏水總量≤0.12 L/s。遠(yuǎn)小于堵水灌漿完成后的合格標(biāo)準(zhǔn)(單點(diǎn)集中出水量≤2.5 L/s、隧道開(kāi)挖后滲漏水總量≤0.2 L/s)。處理后，順利通過(guò)富水破碎帶區(qū)段。

4.3斷層破碎帶

對(duì)于斷層破碎帶的處理遵循“超前探、預(yù)注漿、強(qiáng)支護(hù)、弱爆破”的原則，采用超前鉆探，全封閉深孔注水泥漿液堵水，大管棚或小導(dǎo)管超前支護(hù)與初期支護(hù)，短臺(tái)階開(kāi)挖或弧形開(kāi)挖預(yù)留核心土等綜合方法，循環(huán)進(jìn)尺控制在0.8～1.0 m［8-10］。

實(shí)例:在DK664 + 950—DK664 + 987，DK667 + 500—DK667 + 670洞身段，巖體受構(gòu)造影響，節(jié)理發(fā)育，呈破碎塊狀。施工中如處理不當(dāng)，極易造成塌方風(fēng)險(xiǎn)。

處理措施:①超前預(yù)報(bào)。采用超前水平鉆探與地質(zhì)預(yù)報(bào)相結(jié)合，探明前方地質(zhì)與水文情況，確定注漿起始位置以及水量、水壓、水質(zhì)等原始參數(shù)。②圍巖固結(jié)、堵水。采用水泥漿液全封閉預(yù)注漿，將隧道四周開(kāi)挖輪廓線外3～5 m圍巖固結(jié)成一個(gè)封閉的截水帷幕，以堵截地下水流入隧道。③大管棚或小導(dǎo)管超前支護(hù)。在一些特殊地段，采用大管棚與注漿相結(jié)合加固圍巖，開(kāi)挖前視情況施作小導(dǎo)管。④初期支護(hù)。采用型鋼鋼架、錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等多種支護(hù)手段，構(gòu)成強(qiáng)支護(hù)體系。⑤襯砌施工。開(kāi)挖后盡早施作仰拱，待圍巖和支護(hù)變形基本趨于穩(wěn)定后施作復(fù)合式襯砌。

效果:處理后，順利通過(guò)易塌方破碎帶區(qū)段。

5　結(jié)語(yǔ)

在滬昆客專哪旁隧道巖溶地段施工過(guò)程中，對(duì)特殊地段的不良地質(zhì)分類進(jìn)行了處理。即先采用迂回導(dǎo)坑進(jìn)行施工，然后處理無(wú)水空溶洞;采用帷幕注漿止水處理富水破碎帶;采用超前鉆探，全封閉深孔注水泥漿液堵水，大管棚或小導(dǎo)管超前支護(hù)與初期支護(hù)，短臺(tái)階開(kāi)挖或弧形開(kāi)挖預(yù)留核心土等綜合方法處理斷層破碎帶。采用該措施處理后，隧道順利通過(guò)巖溶區(qū)段，效果良好。在確保隧道施工安全質(zhì)量的情況下，滿足了隧道施工工期，取得了良好效益。

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(責(zé)任審編葛全紅)

Construction Method of Karst Section in Napang Tunnel on Shanghai－Kunming Passenger Dedicated Railway

YAN Hongbin

(China Railway 23th Construction Bureau Co.，Ltd.，Chengdu Sichuan 610072，China)

Abstract:M ud gushing and water bursting at the interface of soluble and insoluble rocks tend to occur at a regular basis amid karst tunnel construction，which poses a severe treat to engineering safety.T he paper points out the engineering difficulties and the correspondent countermeasures in the construction of karst section in Napang tunnel，and further elaborates on the special treatment required for challenging areas.For karst cave with no water，bypass heading method is deployed before cave treatment，while for water-rich fracture zone，curtain grouting approach is applied.Integrated approaches which include advance exploration drilling，full-face long-hole grouting，advance and primary supports using large-sized pipe roof and small duct，short bench excavation or curved excavation are introduced in treating the fault fracture zone.After treatment，the construction at the karst section has drawn to a conclusion，the results of which are applausible.

Key words:T unnel;Karst section;W ater-rich fracture zone;Fault fracture zone;Construction method

作者簡(jiǎn)介:閆宏斌(1970—)，男，高級(jí)工程師。

收稿日期:2015-06-10;修回日期:2015-12-28

文章編號(hào):1003-1995(2016)03-0083-03

中圖分類號(hào):U455

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

DOI:10.3969/j.issn.1003-1995.2016.03.20