震旦系玄武巖與灰?guī)r接觸帶隧道施工技術(shù)分析

周雅

摘 要：本文以織納鐵路孫家坡一號(hào)隧道建設(shè)為實(shí)例，以區(qū)域地質(zhì)等資料為基礎(chǔ)，以玄武巖與灰?guī)r接觸帶為對(duì)象，首先介紹了圍巖工程地質(zhì)特性及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，然后闡述了可溶巖與非可溶巖接觸帶隧道施工技術(shù)，最后對(duì)安全防護(hù)措施進(jìn)行了探討，對(duì)指導(dǎo)類似工程設(shè)計(jì)施工具有相當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)尉€隧道 玄武巖與灰?guī)r接觸帶 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

1.項(xiàng)目概況

貴州省境內(nèi)的織金到納雍鐵路孫家坡一號(hào)隧道，全長(zhǎng)393 0 m（DK9+485～DK13+415），隧道為人字坡，縱坡分別為3‰上坡、7‰下坡、11.52‰下坡，隧道最大埋深227m。

隧區(qū)穿越中高山區(qū)，坡面覆蓋層較薄，部分地段基巖大面積出露，段內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，隧道穿越斷層有2條（孫家寨斷層、箐門口斷層），其斷層破碎帶巖體破碎松散，且為富含水層。洞身主要為玄武巖，軌底下一定深度范圍內(nèi)有茅口組灰?guī)r。

2.圍巖工程地質(zhì)特性及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

2.1圍巖工程地質(zhì)特性

孫家坡一號(hào)隧道洞身DK10+544～DK13+415段基底位于玄武巖與灰?guī)r接觸帶，隧底可能沿接觸帶巖溶發(fā)育。根據(jù)灰?guī)r產(chǎn)狀及隧道洞身玄武巖流面產(chǎn)狀推測(cè)，茅口組灰?guī)r下伏于玄武巖之下，隧道洞身多處于玄武巖中，根據(jù)孫家坡隧道1號(hào)深孔揭示，茅口組灰?guī)r位于隧道軌底以下，發(fā)育有大型巖溶現(xiàn)象，主發(fā)育方向近垂直于隧道往左側(cè)發(fā)育。

（1）玄武巖（P2β）為火山巖，綠色、灰黑色，多為拉斑結(jié)構(gòu)，可見斜長(zhǎng)石、輝石等礦物，具杏仁狀、氣孔狀構(gòu)造，柱狀節(jié)理發(fā)育，巖性以玄武巖、火山集塊巖為主，局部夾凝灰?guī)r。

（2）灰?guī)r（P1m）：灰色、深灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚層狀構(gòu)造，具縫合線及層紋狀構(gòu)造，局部含泥質(zhì)、含白云質(zhì)斑塊灰?guī)r，夾燧石結(jié)核，節(jié)理裂隙較發(fā)育，溶蝕較發(fā)育。巖體較完整，質(zhì)堅(jiān)性脆。

2.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法

（1）采取以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，物探法及鉆探法為主的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，當(dāng)物探探測(cè)掌子面前方發(fā)現(xiàn)異常，增設(shè)超前鉆孔驗(yàn)證；當(dāng)超前水平鉆孔探測(cè)掌子面前方水量較大時(shí)，在集中出水的水平鉆孔周邊增設(shè)超前排水孔，根據(jù)超前水平鉆孔出水的位置、水量、水壓等優(yōu)化調(diào)整超前排水孔的孔數(shù)、范圍及長(zhǎng)度。

（2）孫家坡一號(hào)隧道預(yù)報(bào)的重點(diǎn)段落為DK10+439～+569、DK12+784～+899，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的巖層破碎情況及地下水的發(fā)育情況，進(jìn)行綜合分析研究，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，調(diào)整防護(hù)措施：加強(qiáng)初期支護(hù)、加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)、超前預(yù)注漿等，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，確定注漿段落，注漿參數(shù)，注漿范圍等。

（3）DK10+544～DK13+415段基底位于玄武巖與灰?guī)r接觸帶，隧底可能沿接觸帶巖溶發(fā)育，該段仰拱施做前對(duì)隧底進(jìn)行超前探測(cè)，查明隧底是否有隱伏巖溶，采用回填、跨越等綜合處理措施。

3.可溶巖與非可溶巖接觸帶隧道施工技術(shù)

DK10+514～DK12+939段洞身或隧底以下一定深度遇溶蝕破碎帶、古巖溶溝槽、接觸帶風(fēng)化蝕變層（玄武土）的可能性大。針對(duì)玄武巖與灰?guī)r接觸帶的位置、接觸關(guān)系、接觸帶充填情況及富水程度等不全是隧道圍巖級(jí)別所能涵蓋的地質(zhì)問題這一地質(zhì)復(fù)雜性，施工過程中需通過補(bǔ)充地質(zhì)工作、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及開挖揭示情況將處理措施納入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

3.1接觸帶位于邊墻時(shí)

利用開挖及超前鉆孔揭示的前方地質(zhì)情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置，施作邊墻超前大外插角小導(dǎo)管局部注雙液漿堵水，待注漿完畢并達(dá)到注漿效果后，臺(tái)階法+臨時(shí)仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護(hù)，及時(shí)施作二次襯砌，如圖1所示。

3.2接觸帶位于拱部時(shí)

利用開挖及超前鉆孔揭示的前方地質(zhì)情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置，施作拱部超前大外插角小導(dǎo)管局部注雙液漿堵水，待注漿完畢并達(dá)到注漿效果后，臺(tái)階法+臨時(shí)仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護(hù)，及時(shí)施作二次襯砌。

3.3接觸帶位于隧底時(shí)

用超前鉆孔及隧底開挖+基底探測(cè)揭示的隧底地質(zhì)情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置、深度及范圍，施作Φ75鋼管樁注漿加固，待注漿完畢并達(dá)到注漿效果后，臺(tái)階法+臨時(shí)仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護(hù)，及時(shí)施作二次襯砌。

（1）Φ75鋼管樁中間仰拱部分垂直施作，兩側(cè)邊墻分別按外傾5度、15度角施作。鋼管樁頂孔口段采用C15細(xì)石砼回填，鋼管樁長(zhǎng)度以嵌入完整基巖不小于1.0m且樁長(zhǎng)不超過10m控制。

（2）鋼管樁采用探灌結(jié)合的方法施工，利用部分鋼管樁鉆孔作為探測(cè)孔，對(duì)探測(cè)孔進(jìn)行取苡分析，確定隧底接觸帶深度及影響范圍，以確定鋼管樁加固深度及范圍，以達(dá)到工程措施安全、合理的目的。探測(cè)孔縱橫向間距5m左右，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)適當(dāng)加密探測(cè)孔，探測(cè)孔深度均不得小于設(shè)計(jì)加固深度。

（3）鋼管樁施工完成后，應(yīng)其注漿效果進(jìn)行檢查，檢查注漿是否飽滿，是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)檢查結(jié)果及注漿過程記錄，對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)定。襯砌。

4.安全防護(hù)措施

4.1突水突泥地質(zhì)災(zāi)害處理

可溶巖與非可溶巖接觸帶、涌水突泥概況：

①接觸帶。隧道巖溶中等～強(qiáng)烈發(fā)育，隧道洞身多處于玄武巖中，茅口組灰?guī)r位于隧道軌底以下，發(fā)育有大型巖溶現(xiàn)象，主發(fā)育方向近垂直于隧道往左側(cè)發(fā)育。巖溶古地貌不宜掌控及巖漿噴出后覆蓋接觸關(guān)系在局部范圍內(nèi)基本無規(guī)律可循，可能出現(xiàn)洞身不間斷遇巖性混雜的情況，隧道可能遇大型隱伏巖溶及"囊式巖溶水"突水突泥的可能。

②涌水突泥。隧區(qū)內(nèi)斷層破碎帶富水帶與地表沖溝水聯(lián)系密切，破碎帶地下水靜儲(chǔ)量較大本隧賦存著豐富的巖溶水。巖溶區(qū)通過洼地、豎井、落水洞、溶洞等形式匯集大氣降水補(bǔ)給地下水，后自西北向東南方向徑流，以巖溶下降泉、地下暗河形式排泄出地表，匯入洪家渡水庫。這類地下水含水量豐富。隧道開挖有產(chǎn)生突水、突泥的可能。

4.2預(yù)防措施

（1）隧道施工經(jīng)過斷層破碎帶、可溶巖地段（尤其是巖溶富水區(qū)、接觸帶、斷層破碎帶），施工中以超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，對(duì)巖體賦水、地表水與地下水連通性、巖體完整性及施工安全、環(huán)境保護(hù)多因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）注漿方案。根據(jù)地質(zhì)綜合評(píng)判，涌水、突水可能時(shí)進(jìn)行超前預(yù)注漿。巖體結(jié)構(gòu)性能極差，在水的影響下，開挖可能導(dǎo)致洞壁失穩(wěn)，誘發(fā)更大涌突水、突泥，采用帷幕注漿。帷幕注漿由超前預(yù)注漿逐步擴(kuò)大形成。超前探水未揭示而開挖后暴露的涌水溶洞采取補(bǔ)注漿對(duì)地下水進(jìn)行封堵。

4.3突水突泥時(shí)的應(yīng)急措施

（1）在掌子面后方設(shè)置逃生爬梯。逃生爬梯附近可放置救生圈、救生衣、保險(xiǎn)繩等設(shè)備。施工中采用臨時(shí)鎖腳錨桿（拉桿）等措施對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性加固。

（2）建立應(yīng)急疏散系統(tǒng)：應(yīng)急疏散標(biāo)志標(biāo)識(shí)最佳逃生路線、應(yīng)急照明等，并配備相關(guān)救援設(shè)備、設(shè)施等。建立各工區(qū)間及其與洞外生產(chǎn)組織調(diào)度中心的通信，保證通信暢通。

（3）安全警戒：每處施工掌子面至少保持有1名安全警戒人員。負(fù)責(zé)全隧道安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，負(fù)責(zé)預(yù)警系統(tǒng)和應(yīng)急照明系統(tǒng)開啟。安全警戒人員應(yīng)要確切掌握每處掌子面作業(yè)人員人數(shù)，避免人員逃生時(shí)發(fā)生遺漏等意外。

5.結(jié)論

綜上所述，本文圍繞隧道設(shè)計(jì)施工開展研究，分析了震旦系玄武巖與灰?guī)r接觸帶的地質(zhì)特性，有針對(duì)性的提出了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，對(duì)地質(zhì)狀況進(jìn)行探明，從而制定了有效的應(yīng)對(duì)措施；并且探討了突水突泥地質(zhì)災(zāi)害處理和相對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)類似工程建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

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