西鐵車2號隧道特殊地質(zhì)段施工技術(shù)

范 亞 娜

(中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266061)

西鐵車2號隧道特殊地質(zhì)段施工技術(shù)

范 亞 娜

(中鐵二十局集團第四工程有限公司，山東 青島 266061)

結(jié)合西鐵車2號隧道不良地質(zhì)段的工程概況，對工程施工的重難點進行了分析，介紹了巖爆、大變形、突泥及涌水地段的施工方案，指出對特殊地質(zhì)段施工，應當提前進行地質(zhì)調(diào)查，并針對特殊地質(zhì)狀況制定與其地質(zhì)條件相適應的施工方案。

特殊地質(zhì)，隧道，施工技術(shù)

0 引言

西鐵車2號隧道地質(zhì)構(gòu)造復雜，先后穿越了12條斷層，有多條是富水斷層，施工過程中曾發(fā)生較大規(guī)模的涌水突泥等災害，而且隧道途經(jīng)高地溫，高地應力與軟弱巖質(zhì)結(jié)合地帶，給隧道建設(shè)帶來巨大挑戰(zhàn)。建設(shè)過程中，我們針對易發(fā)災害制定了詳細的施工方案，引入動態(tài)控制系統(tǒng)，確保施工質(zhì)量的同時，也對隧道的成本控制，通風技術(shù)，施工風險評估等作了研究，取得了一定的研究成果，為進一步明確特殊地質(zhì)段的施工方法作出總結(jié)。

1 工程概況

山西中南部鐵路通道西鐵車2號隧道位于山東省萊蕪市境內(nèi)，全長7 888 m，該隧道穿越山區(qū)，沖溝發(fā)育，地面高程296 m～565 m之間，相對高差最大約269 m，丘坡自然坡度較陡，縱向自然坡角一般為15°～50°，橫向自然坡角一般為15°～45°。Ⅲ級圍巖長度為2 240 m；Ⅳ級圍巖長度為1 108 m；Ⅴ級圍巖長度4 540 m；各級圍巖占隧道總長度的比例分別為：28.40%，14.04%，57.56%。隧道設(shè)置一座613 m斜井，斜井井口位于線路前進方向左側(cè)，斜井與正洞交角90°，綜合坡度10%。斜井進入正洞后雙方向施工，斜井為雙車道斜井，采用無軌運輸方式出碴。

2 工程重難點分析

西鐵車2號隧道施工難度大、施工技術(shù)要求高，導致這一問題的原因表現(xiàn)在如下幾個方面：

1)工程地質(zhì)環(huán)境復雜多變。

西鐵車2號隧道穿越多種復雜地質(zhì)段，如：洞身穿越了多條碎裂巖帶、裂隙密集帶，其中有3條為強富水性地質(zhì)段，易產(chǎn)生中涌水，易滲水、掉塊、坍塌；洞身穿越兩條節(jié)理裂隙發(fā)育帶；有三段為高地溫地段；部分地段可能處于中等～強規(guī)模巖爆區(qū)。這也使得確保工程的施工安全既是本工程的重點，也是本工程的難點。

2)軟弱巖質(zhì)偏多與高地應力結(jié)合。

西鐵車2號隧道穿越多種地質(zhì)帶，其巖石力學性質(zhì)復雜多樣，施工中應該著重加強監(jiān)測，做好專項施工方案和應急預案。主要表現(xiàn)為軟質(zhì)巖居多，部分里程段位于極高應力區(qū)，可能存在軟巖變形。隧道的構(gòu)造應力容易引起對隧道的擠壓使之大變形，所以高地應力隧道有著大變形的特征，增加了支護的難度。

3)高地溫段施工條件嚴峻。

西鐵車2號隧道具有特殊的地理和地質(zhì)條件，工程施工中穿越高地溫區(qū)域，在高地溫條件下如何綜合降溫，有效地在高地溫、高溫熱水隧洞中進行施工，降低高地溫、高溫熱水溫度的措施就顯得非常重要，也是該工程的一大難點。

4)涌水突泥對洞內(nèi)危害巨大。

涌水突泥現(xiàn)象在本工程中應當尤為重視，本隧道穿越多個地質(zhì)破碎帶和弱透水層，隧道施工過程中，有滲水對隧道施工造成影響，如不加以治理，最終導致涌水突泥現(xiàn)象發(fā)生，增加了隧道的施工難度。

因此，在開挖工程中盡量采用“短進尺”，減少對周邊圍巖的擾動，降低對周邊軟弱破碎帶的影響，從而降低事故發(fā)生的可能性。

3 關(guān)于特殊地質(zhì)段的施工技術(shù)

3.1 巖爆段施工技術(shù)

3.1.1 巖爆發(fā)生的特征

巖爆發(fā)生是隨著埋深的增加而增多，西鐵車2號隧道的巖爆以零星、成片、連續(xù)型巖爆，巖爆等級以輕微為主，少數(shù)段發(fā)生中等和強烈?guī)r爆。

3.1.2 巖爆段的施工手段

目前巖爆處理的常用方法歸納起來，不外乎兩種主要手段，即一是以防為主的方案：改善圍巖物理力學性質(zhì)、應力解除法、調(diào)整作業(yè)、待避；二是以治為主的加固圍巖方案：具體包括噴、錨網(wǎng)、超前支護、格柵鋼架等加固措施。

實際操作可按圖1程序判斷并組織施工。

技術(shù)室必須與當班工作人員作好方案交底工作，現(xiàn)場班組必須嚴格按程序組織施工。對于不同程度的巖爆地段，采取不同的方法處理。

3.1.3 不同巖爆段的處理方法

1)對于微弱巖爆地段，以降低開爆巖體的脆性、提高巖體的塑性為主，具體措施是施工中采用向開爆巖體表面用高壓水槍噴水，待巖體充分吸水軟化具有一定的塑性之后再開挖，可有效降低巖爆。

2)對于中等巖爆地段，以加速周邊巖體的應力釋放，降低應力的集中釋放為主，具體的施工方案為在圍巖內(nèi)部中鉆孔并采用高壓注水的方式，增加圍巖的含水率，以此加速原巖應力的釋放。

3)對于強烈?guī)r爆地段，以打設(shè)應力釋放孔的方式對巖體應力進行解除，并加大監(jiān)測頻率，保證施工過程的安全。

3.2 軟巖大變形段施工技術(shù)

軟巖大變形隧道施工中主要以預測為主，目前軟巖大變形預測方法主要采用強度理論中普遍應用的工程巖體分級標準判別法進行定性評價。

對軟巖和破碎結(jié)構(gòu)，應遵循縮短開挖進尺，降低爆破強度，開挖之后及時支護，加強監(jiān)測頻率，及時施作襯砌，盡快閉合成環(huán)的原則。在西鐵車2號隧道施工中，因地制宜，制定合理的施工方案，確保隧道安全穿越。

3.3 高地溫段施工技術(shù)

高地溫段的施工應當加強超前地質(zhì)預報工作，對工作面溫度監(jiān)控。在西鐵車2號隧道高地溫地段施工中，溫度超標時及時采取降溫措施：

1)通過兩個風機加強通風，及時更新洞室內(nèi)空氣環(huán)境，避免發(fā)生安全事故，采用溫度差的方法，將洞內(nèi)空氣與外界形成對流，將洞外涼爽空氣壓入洞內(nèi)，高溫氣體排出洞外。

2)降低掌子面附近的溫度，可采用物理降溫的方式，如在掌子面灑水，或者放置冰塊以吸收熱量，改善工作人員的工作環(huán)境。

3.4 突泥、涌水段施工技術(shù)

西鐵車2號隧道穿越多處斷層和水資源富裕區(qū)，通過地層地下水資源豐富，容易發(fā)生突水突泥現(xiàn)象，對施工機具和人員安全造成威脅。因此，提前預測前方地質(zhì)情況，針對不同的地段，采取不同的技術(shù)措施進行施工。

3.4.1 涌水地段施工技術(shù)

1)易發(fā)涌水的地段。采取“預防為主”的原則，加大監(jiān)測頻率，制定相應的應急預案。

2)發(fā)生涌水的地段。堅持“以堵為主，堵排結(jié)合”的原則，在加大監(jiān)測頻率的基礎(chǔ)上，對周邊圍巖進行注漿，提高周邊圍巖的抗?jié)B性。

3)即將進入設(shè)計富水地段。加強超前地質(zhì)預報，增加對隧道前方及周邊巖體水的調(diào)查，并且備足抽水設(shè)備，做好排水措施及突水預案。

3.4.2 突泥地段施工

涌水和突泥會對隧道產(chǎn)生較大的危害，若不加以治理，會導致更大的施工危險，嚴重時甚至會坍塌。

1)水量豐富的地層。

做好隧道前方20 m范圍內(nèi)的地質(zhì)預報工作，加強監(jiān)測頻率，提早應對，做好防范工作。提前制定好防災應急預案，一旦發(fā)生險情，及時做好防災減災工作。

2)發(fā)生有危害的突泥。

采取以堵為主的原則，盡快將口堵住。用堵口材料將出漏口堵住后，及時噴混凝土將其封閉，對周圍巖體進行注漿加固，必要時輔以鋼支撐等。同時在此斷面附近設(shè)置監(jiān)控量測點，監(jiān)測圍巖收斂變形情況。

4 結(jié)語

施工中秉承安全第一的目標，提前進行地質(zhì)調(diào)查以增加對未知危險因素的把控，針對巖爆、軟弱圍巖大變形、高地溫及突泥涌水等特殊地質(zhì)條件，在總結(jié)以往工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，穩(wěn)中求變以適應實際工程的需要，針對不同的地質(zhì)條件制定與其地質(zhì)條件相應的施工方案。

施工中重視過程控制、加強施工的監(jiān)管、進行必要的監(jiān)控量測，將發(fā)生災害的可能性降到最低，從而保證施工安全進行；并減少了對周圍環(huán)境的影響和破壞，在保證施工安全與工程質(zhì)量的前提下，按期完工。該工程的成功經(jīng)驗，可為類似工程提供有益的借鑒。

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Abstract: Combining with engineering conditions of poor geological tunnel section west rail car No.2 tunnel, the paper analyzes the engineering construction points and difficulties, introduces the construction scheme of roc-burst, large deformation, mud bursting and water bursting sections, and finally points out that: it is necessary to formulate suitable construction scheme in light of special geological conditions in the premise of carrying out geological investigation.

Key words: special geology, tunnel, construction technology

The construction technology of special geological section in west rail car No.2 tunnel

Fan Yana

(ChinaRailwayTwentyBureauGroupFourthEngineeringCo.,Ltd，Qingdao266061,China)

1009-6825(2016)15-0185-02

2016-03-11

范亞娜(1986- )，女，工程師

TU455

A