某山隧道環(huán)境水文地質(zhì)和施工風(fēng)險(xiǎn)控制探析

■何登華

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院 江西南昌330000）

某山隧道環(huán)境水文地質(zhì)和施工風(fēng)險(xiǎn)控制探析

■何登華

（江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院 江西南昌330000）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及社會(huì)各方面的需求。在工程建設(shè)方面，所涉及的隧道挖掘工作越來越多。為了保證整體的施工質(zhì)量，就必須對(duì)水文地質(zhì)和施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。下面就針對(duì)某一工程，對(duì)其的水文地質(zhì)情況和施工情況進(jìn)行分析，從中制定一個(gè)合理的施工方案，來控制風(fēng)險(xiǎn)的存在。

隧道環(huán)境水文地質(zhì)施工風(fēng)險(xiǎn)

在對(duì)隧道進(jìn)行挖掘過程中，其施工難度會(huì)受到地層巖層，地貌單元以及地質(zhì)構(gòu)造等情況的影響。因此在施工前，必須對(duì)隧道水文地質(zhì)條件，地下水賦存情況認(rèn)真的做好勘察工作。在此基礎(chǔ)上，才能有效控制隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)情況，下面就針對(duì)某隧道施工的整體方案進(jìn)行分析，希望給有關(guān)人士提供一些借鑒。

1　某隧道工程概況

該工程需要挖掘的隧道，全長16.111千米，需要跨越兩條河流的分水嶺，地面高度在1030到1486米，相對(duì)高差為230米，隧道要求的最大埋深為380米，最小的只有9米。其所在的水文環(huán)境比較復(fù)雜，在淺層的水文環(huán)境中。主要是潛水，在隧道的地下，具體的存水情況和巖體裂隙有緊密的關(guān)系。因此其是非常典型的非均質(zhì)各向異性特征，整體來看，地下水分布規(guī)律非常差。

2　隧道初始風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1環(huán)境水文地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)分析

該隧道附近有一個(gè)盆地，是居民聚集的地區(qū)，在進(jìn)一步的調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，這一地區(qū)有53個(gè)村莊，共計(jì)2896人居住，地下水和泉水是當(dāng)?shù)鼐用裰饕挠盟畞碓礊?。因此進(jìn)行隧道施工過程中，這一盆地將會(huì)影響居民用水情況，這一點(diǎn)是環(huán)境地質(zhì)的敏感點(diǎn)。如果還是用原來的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，那么很有可能造成當(dāng)?shù)鼐用裼盟щy，影響其正常的生產(chǎn)生活，隧道穿過這一地區(qū)的時(shí)候，存在較大的環(huán)境水文地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)問題。

2.2隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)分析

圖1　沿線地形地貌衛(wèi)星圖片

通過對(duì)該隧道所涉及的路段地質(zhì)和水文情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其存在很大的施工風(fēng)險(xiǎn)，不僅地點(diǎn)多，而且情況都很嚴(yán)重，屬于高度風(fēng)險(xiǎn)的地段長約5.821千米，因此必須對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。在初進(jìn)口的地段，其附近有嚴(yán)重老化和破碎的圍巖，同時(shí)已經(jīng)開始風(fēng)化，如果不及時(shí)處理，很容易發(fā)生塌方和變形，屬于高級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)入到洞內(nèi)后，需要穿過砂巖和泥巖交互的層面，但是勘察中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)結(jié)合差，巖層有掉塊和落石的風(fēng)險(xiǎn)。接下來穿過這一交互結(jié)合路段后，前方還有一段類似的地段，但是危險(xiǎn)程度比之前的嚴(yán)重很多，屬于高度風(fēng)險(xiǎn)。在處于土石分界的路段，在地質(zhì)下層分布的是長石英和長巖石，而上層分布的是Q2粉質(zhì)黏土，整體洞深都在地下水位以下，因此在施工過程中，很容易出現(xiàn)涌突水的問題，甚至出現(xiàn)塌方。在DK447+949—DK450+945的路段，隧道洞身需要穿過泥質(zhì)砂巖、泥巖夾層長石砂巖，但是發(fā)現(xiàn)砂巖互層和砂巖層沒有很好的結(jié)合，因此在施工過程中就容易發(fā)生落石和塌方。由于危險(xiǎn)地段很多，但大體都是上述情況，因此就不一一熬述了。經(jīng)過具體技術(shù)人員的研究和分析，該隧道有風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)是高度以上的初始風(fēng)險(xiǎn)，以塌方和突水，以及突泥尤為突出，評(píng)定結(jié)果是極高風(fēng)險(xiǎn)隧道，因此在施工中必須對(duì)其中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。

3　地質(zhì)勘查結(jié)果分析

3.1盆地地質(zhì)構(gòu)造情況

通過有關(guān)部門的調(diào)查取證，盆地處于兩個(gè)村莊的向斜內(nèi)部，由四系盆地組成串狀結(jié)構(gòu)，是非常典型的向斜盆地（如圖1所示）。

3.2分析隧道地下水位和泉眼位置

在該隧道的出口位置，經(jīng)過技術(shù)部門的勘測，發(fā)現(xiàn)有很多大小泉眼，地下水位比之前設(shè)計(jì)的高度還要高很多，因此必須把這些泉眼的具體數(shù)據(jù)測量出來，在此基礎(chǔ)上，繪制有關(guān)水文地質(zhì)的剖面圖，以此來解決上述的各種施工風(fēng)險(xiǎn)問題。

圖2　隧道水文地質(zhì)剖面圖

4　隧道控制風(fēng)險(xiǎn)的最終方案

4.1施工方案設(shè)計(jì)分析

最終設(shè)計(jì)隧道線路長35.56千米，橋隧總長31.2千米，橋隧比例占到84.85%。隧道因此定于河流南岸的向斜構(gòu)造盆地和東向斜構(gòu)造盆地之間的分水嶺附近。由于隧道出口有很多泉眼，再加上實(shí)際的地勢非常陡峭，因此選擇這種方案，避開了村莊集中的地區(qū)，建在了環(huán)境水文地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)小的位置。

4.2初始風(fēng)險(xiǎn)的處理措施

在高度風(fēng)險(xiǎn)的地段，比如長度為1318米，占隧道長度的9.04% 的DK455+130—DK456+211路段，為了有效控制變形和塌方，因此在施工中，使用了三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，具體操作流程如下：使用直徑為42厘米的小導(dǎo)管，對(duì)超前支護(hù)進(jìn)行漿液的注入，有少部分地段，配合使用超前管棚支護(hù)，這樣因地制宜，針對(duì)變形的防護(hù)更可靠，同時(shí)還應(yīng)用了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，對(duì)所有的工程測量都能做到實(shí)時(shí)測量，在最大程度上避免了塌方變形的發(fā)生。有一地段有突泥突水的問題，因此能夠結(jié)合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)測定的結(jié)果，再根據(jù)實(shí)際情況，如果發(fā)生類似問題，可以使用超前注漿堵水措施進(jìn)行處理，經(jīng)過有效的實(shí)施，這些高風(fēng)險(xiǎn)都降為了中度的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)圍巖老化風(fēng)化問題，就必須使用外圍的支護(hù)技術(shù)，針對(duì)Ⅳ級(jí)圍巖地段，應(yīng)該使用臺(tái)階法進(jìn)行開挖，使用復(fù)合式襯砌進(jìn)行加固處理。而針對(duì)Ⅲ級(jí)緩傾的層圍巖問題，可以使用臺(tái)階法進(jìn)行開挖工作，應(yīng)用拱部格柵鋼架的方式進(jìn)行加固，保證不會(huì)塌方。

5　總結(jié)

通過對(duì)該隧洞的研究分析發(fā)現(xiàn)，其面臨著非常嚴(yán)重的環(huán)境水文地質(zhì)情況，同時(shí)施工風(fēng)險(xiǎn)也非常高，但是通過加深地質(zhì)工作，繪制盆地剖面圖，重新制定施工方案，不僅能降低或避免水文地質(zhì)條件對(duì)施工的影響，同時(shí)還降低了施工成本，保證了隧道的施工的質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)，也能在一定程度上降低施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

[1]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.新建山西中南部鐵路通道發(fā)鳩山改線補(bǔ)充初步設(shè)計(jì) [R].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,2010.93.

[2]中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司.新建山西中南部鐵路通道初步設(shè)計(jì)第十篇---隧道[R].北京:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司,2009.93.

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P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-255-1