淺談不良地質(zhì)隧道富水淺埋地段施工處理方法

譚　劍（中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司，湖南 長沙 410001）

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淺談不良地質(zhì)隧道富水淺埋地段施工處理方法

譚劍（中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司，湖南 長沙 410001）

隧道工程一直處于是高風(fēng)險、高建設(shè)成本的狀況，無論是鐵路隧道還是公路隧道或者是水利隧道，隧道的大部分風(fēng)險源主要都來源于不良地質(zhì)和地下水?，F(xiàn)結(jié)合衡茶吉鐵路鵝嶺隧道施工現(xiàn)場實(shí)際情況，對不良地質(zhì)隧道富水淺埋段的施工處理方法進(jìn)行介紹。

不良地質(zhì)；隧道；富水淺埋；施工方法

1　工程概況

衡茶吉鐵路鵝嶺隧道位于江西省境內(nèi)羅霄山脈山區(qū)，是江西省內(nèi)第一長大隧道，起訖里程為DK6+625～DK17+070，長度為10445m，全隧道設(shè)置兩座斜井輔助施工。隧道地區(qū)位于韓江褶皺斷裂帶內(nèi)，它由一個近南北走向，呈一條東西寬闊，南北狹窄，地質(zhì)復(fù)雜。隧道進(jìn)口端位于拿山斷陷盆地的西緣，散布有丘陵及溶蝕谷地；出口端為構(gòu)造剝蝕花崗巖丘陵地貌，水系發(fā)育，兩端均存在較大的進(jìn)出洞風(fēng)險。隧道洞身穿越鵝嶺山區(qū)，其中共穿越1處褶皺帶（鵝嶺向斜）、8處斷裂帶（F1～F8），及240m的淺埋地段，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水豐富，施工風(fēng)險較大。

DK7+280～DK7+520段為該隧道設(shè)計淺埋段，長度為240m，為富水淺埋區(qū)。該段埋深為0～120m，DK7+400處為該隧道埋深最淺處，埋深僅為14m。該段地下水水位深度為3～6m，屬孔隙潛水；地表河流常年流水，豐水期水量約為70m3/s，枯水期水量約為30m3/s，隧道上方DK7+300有一處河流（拿山河）通過，地下水及地表水豐富。

2　富水淺埋段施工方案

考慮到富水淺埋段存在地表水、地下水，且地質(zhì)情況較差，先采用井點(diǎn)降水對隧道范圍內(nèi)地下水進(jìn)行抽排，采用河道鋪砌對既有地表水系進(jìn)行防堵；洞內(nèi)則加強(qiáng)支護(hù)類型，并在隧道四周施做徑向帷幕注漿，進(jìn)一步實(shí)施洞內(nèi)堵水；配合施工過程中的監(jiān)控量測，確保施工安全。具體見“富水淺埋段施工工藝流程圖”。

圖1　富水淺埋段施工平面圖

3　井點(diǎn)降水

井點(diǎn)降水范圍為隧道線路DK7+280～+520范圍，長度240m，采用深井管井降水，沿隧道兩側(cè)共布置31個井位，降水井施工設(shè)備采用沖擊鉆進(jìn)行鉆孔，成孔直徑65cm，深度32～36m。具體施工工序?yàn)椋航邓畧龅夭贾茫ń邓恢脺y量定位）→排水溝、泥漿池布置→降水施工試驗(yàn)→降水井鉆孔施工→井管安裝→抽水→使用完畢、回收鋼管、回填孔眼

降水管采用集中加工，按照6m/段分節(jié)。井管結(jié)構(gòu)要求：井管采用325×7.5mm熱軋無縫鋼管，并將井管下端600cm長度范圍進(jìn)行軸條形成慮水鋼管。濾水管在鋼管上分三段進(jìn)行軸條，管外纏80目尼龍布，縱向間距1m用12號鐵絲纏牢。濾水管最后1m內(nèi)填充碎石，作為過濾段。濾水管末端焊5號角鋼，底端用φ8圓鋼焊成2cm×2cm網(wǎng)片，圓鋼與角鋼焊接。

井管采用鉆機(jī)吊裝就位，井口焊接。在井內(nèi)填筑碎石砂子。降水管就位后采用粘土對將水管周邊井口進(jìn)行封堵。將水管口加蓋，避免雜物等進(jìn)入管內(nèi)。

4　地表河道防滲鋪砌

4.1河道改移

河道鋪砌前先開挖一條臨時渠道將河流改道，上游采用編織袋裝土筑壩攔截，確保施工范圍內(nèi)的河道無水流通過。河道鋪砌施工應(yīng)避開陰雨天及因雨導(dǎo)致上游來水較大的時間。河道防滲段處理長度為隧道中線向河道上、下游各200m范圍。

4.2河道清理

河道鋪砌前對河床進(jìn)行處理，采用挖掘機(jī)對河道防滲段河床內(nèi)的大、中型卵石進(jìn)行挖除，同時對河道進(jìn)行平整。如遇到較大塊無法挖除的大塊石頭或河床不規(guī)則，鋪設(shè)防水板困難，采用裝入土石的編織袋碼砌河槽。保證河床地面平整，流水縱坡平順，避免帶有尖銳角的石塊扎破防水板。挖除的大塊石頭應(yīng)堆積在河床兩岸河灘，不得亂棄，避免損壞農(nóng)田。

4.3河道鋪砌

采用厚度為1.5mm的EVA復(fù)合式防水板鋪砌河床。防水板連接采用隧道防水板焊接方式進(jìn)行，焊縫搭接不小于15cm，采用爬焊機(jī)焊接，焊縫兩道。防水板焊接在鋪設(shè)現(xiàn)場進(jìn)行，搭接為上游防水板壓下游防水板。

為避免因水流沖刷及洪水中夾雜的石塊對防水板造成損壞，設(shè)防滲段范圍防水板上采用裝有土石的編織袋進(jìn)行鋪砌，鋪砌厚度30cm。在防滲段與非防滲段接頭處防水板需埋入河床下不小于1m，并用裝入砂石的編織袋壓實(shí)。

5　洞內(nèi)支護(hù)

5.1開挖方法

開挖采用三臺階留核心土環(huán)形開挖法施工。臺階長度控制在3～5m，中、下臺階開挖時左右側(cè)交錯開挖。仰拱一次開挖長度控制在3～5m。由于進(jìn)入淺埋段隧道埋深較小，為確保隧道施工安全，該段開挖盡量減輕對圍巖的擾動，主要采用機(jī)械進(jìn)行開挖，局部巖層相對硬度、完整性較高的圍巖采用挖掘機(jī)開挖較為困難的，再進(jìn)行爆破處理。爆破炮眼布置嚴(yán)格按照多布眼、少裝藥的原則，以降低圍巖擾動程度，充分發(fā)揮圍巖的自穩(wěn)性，確保隧道施工安全。

5.2支護(hù)措施

（1）采取雙層超前小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)支護(hù)，超前小導(dǎo)管采用φ42無縫鋼管制作，長3.5m，壁厚3.5mm。在前部鉆注漿孔孔徑8mm，孔間距15cm，梅花型布置，前端加工成20cm的錐形，尾部長度不小于30cm，作為止?jié){段。采用拱部設(shè)置雙層小導(dǎo)管，外插角分別為10°和30°，并注水泥-水玻璃雙液漿進(jìn)行圍巖預(yù)加固。雙液漿采用25Be的水玻璃，水泥漿液：水玻璃漿液（體積比）=1：0.4，注漿壓力控制在1～2MPa。經(jīng)過試驗(yàn)該雙液漿配合比凝膠時間較短，早期強(qiáng)度適中，能滿足圍巖加固要求，可在地下水豐富時采用。

（2）隧道全斷面設(shè)置I18型鋼鋼架，鋼架間距為0.6m/榀，并縱向每2榀鋼架（縱向間距1.2m）設(shè)置一道I18臨時橫撐。臨時橫撐設(shè)置于上臺階拱架拱腳處。

（3）系統(tǒng)錨桿采用L=3.0m砂漿錨桿，間距 1.0m根×0.8m環(huán)；鋼筋網(wǎng)采用φ8鋼筋，間距20cm×20cm；噴射混凝土采用C25噴射混凝土，厚度25cm。

（4）二次襯砌段按照“Ⅴ級圍巖復(fù)合式加強(qiáng)襯砌斷面圖”相關(guān)設(shè)計參數(shù)組織施工，厚度45cm。

6　徑向帷幕注漿

徑向帷幕注漿施工采用風(fēng)機(jī)鉆開孔，孔徑為52mm，注漿孔按漿液擴(kuò)散半徑2m布設(shè)，注漿孔按梅花型布置，每環(huán)設(shè)21孔，孔底環(huán)向間距約300cm，開孔環(huán)向間距1.6m，縱向間距2.6m。

注漿管采用φ50mm，壁厚3.5mm的熱軋無縫鋼管，鋼管長1m，孔口管應(yīng)埋設(shè)牢固，并有良好的止?jié){措施，防止?jié){液外泄。注漿加固范圍為拱墻開挖輪廓線外5m，環(huán)向注漿順序由下到上，隔孔鉆進(jìn)逐步加密，縱向由小里程向大里程方向進(jìn)行。

注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿，即25Be的水玻璃，水泥漿液：水玻璃漿液 （體積比）=1：0.4，注漿壓力控制在1～2MPa。

徑向帷幕注漿加固施工與正洞開挖支護(hù)同步進(jìn)行，其作業(yè)面距離開挖控制在20m左右，在二襯施工前完成。

7　監(jiān)控量測

7.1監(jiān)控量測方案（如表1）

7.2監(jiān)控量測管理（如表2）

當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到管理基準(zhǔn)值的70%時，定為警戒值，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測頻率。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到或超過管理基準(zhǔn)值時，應(yīng)立即停止施工，修正支護(hù)參數(shù)后方能繼續(xù)施工。

8　結(jié)論

不良地質(zhì)隧道富水淺埋地段的施工，著重需要注意的是處理好防、排水工作及淺埋所導(dǎo)致的較差地質(zhì)情況給施工帶來的風(fēng)險。在本工程中，洞外通過井點(diǎn)降水抽排地下水，河道鋪砌防堵地表水，使得施工期間地下及地表水未對工程造成隱患；洞內(nèi)則采取超前小導(dǎo)管、鋼拱立架、徑向帷幕注漿等措施，保障圍巖穩(wěn)定；施工過程中，通過監(jiān)控量測工作來規(guī)避富水淺埋條件對隧道施工的危害，最終確保了隧道安全通過富水淺埋地段，取得了良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

表1

表2

［1］《關(guān)于印發(fā)加強(qiáng)鐵路隧道工程安全工作的若干意見通知》（鐵建設(shè)［2007］102號）.

［2］《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》（TB10003-2005）.

［3］《客貨共線鐵路隧道施工技術(shù)指南》（TZ214-2005）.

［4］《鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》（TB10401.1-2003J259-2003）.

［5］夏明耀.《地下工程設(shè)計施工手冊》［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

譚 劍（1983-），男，工程師，本科，主要從事市政工程項(xiàng)目管理工作。

U455.4

A

2095-2066（2016）17-0195-02

2016-5-20