復(fù)雜地質(zhì)條件下鐵路隧道施工技術(shù)探討

李文利

中鐵十七局集團第五工程有限公司 山西太原 030032

1 工程概況

畹町隧道位于戛中車站與畹町車站區(qū)間，起訖里程DK322+645-DK328+640，全長5995m，全隧除DK322+645-DK323+300.58m位 于 半 徑R=1600m的 左 偏 曲 線 上、DK327+508.72-DK328+640 段 1131.28m 位于半徑 R=1600m 的右偏曲線上外，其余地段均為直線。隧道最大埋深約670m。

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通過法帕--畹町斷層。為盡量減小該段地下水涌出，避免對環(huán)境產(chǎn)生較大影響；同時避免斷裂段發(fā)生突泥涌水等地質(zhì)災(zāi)害，加固圍巖，減小涌水量，確保施工安全，本段采取超前帷幕注漿的方式進行施工。

2 鐵路隧道施工中出現(xiàn)的復(fù)雜地質(zhì)條件及危害

畹町隧道DK326+700-DK326+850段通過法帕--畹町斷層，該斷層位于可溶巖與非可溶巖接觸帶，且斷裂在平面上分別與線路DK328+900右側(cè)約500m處的法坡水庫和DK328+750右側(cè)705m處的Csh-WD-6號泉點（下降泉）相交，洞身與斷層相交處的線路標高低于水庫面約57m，低于泉點出水口約60m，地勘資料預(yù)測該斷裂導(dǎo)水性較強，貯水空間大，極易引起水庫和泉點失水。其破碎帶寬度50-100m，影響帶寬度100-200m，為富水帶，導(dǎo)水性較強，貯水空間大，且該段內(nèi)深孔DZ-WD-03地溫隨埋深增大而降低，該段下部可能有流動的地下水，在隧道掘進時，斷層破碎帶及其影響帶可能出現(xiàn)涌水、突泥現(xiàn)象[1]。

施工洞段地質(zhì)條件較復(fù)雜，斷層破碎帶與地下水系連通，地下水補給充足且于斷裂、裂隙發(fā)育部位相對富集，隧道施工過程中易引發(fā)隧道坍塌、突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害，對鐵路工程的危害程度大。同時會襲奪和疏干重要泉水點，造成重要水庫滲漏、誘發(fā)地面重要建筑物地基失穩(wěn)，對環(huán)境影響程度大。

3 針對鐵路隧道穿越斷層采用的施工方案

該段設(shè)計為V級圍巖抗震設(shè)防地段（地震動峰值加速度為0.2g），二次襯砌按承受0.5MPa的均勻靜水壓力設(shè)計，采用Vc3型復(fù)合式襯砌，拱部采用Ф60中管棚，拱部錨桿采用Ф25中空注漿錨桿，邊墻采用Ф22砂漿錨桿。

對該富水斷層地段采取“以堵為主、限量排放”的地下水處理原則，施工前必須先進行超前地質(zhì)預(yù)報及超前鉆孔排水，根據(jù)地質(zhì)材料分析結(jié)果采用超前帷幕注漿方式，注漿完成后再進行開挖、支護及襯砌施工。

3.1 超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

對于本段畹町隧道DK326+700-DK326+850穿越法帕-畹町斷裂地段地下水發(fā)育的實際情況，采取“地質(zhì)-物探-鉆探”的綜合預(yù)測預(yù)報方法，以地質(zhì)分析法為基礎(chǔ)，以物探法為普遍手段，以超前鉆探法對重點異常地段決策，建立施工超前地質(zhì)預(yù)報體系[2]。隧道超前地質(zhì)預(yù)報預(yù)測的工作要求主要有：地質(zhì)調(diào)查法、地震波反射法（TSP203）、地質(zhì)雷達、紅外探測、時域瞬變電磁法、超前地質(zhì)水平鉆孔。

對于各種預(yù)報手段獲得的分析資料進行歸納、分析、對比和相互印證，提出最終預(yù)報成果和工程措施建議，指導(dǎo)隧道施工，并確定下一步預(yù)報的方案和各項預(yù)報手段工作計劃。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報預(yù)測的結(jié)果，優(yōu)化調(diào)整注漿段落、注漿參數(shù)、注漿范圍及注漿方式等。

3.2 超前帷幕注漿技術(shù)

3.2.1 注漿方案設(shè)計

在透水巖（土）內(nèi)，以加固巖（土）體，封堵地下水運移通道為目的，通過注漿在隧道開挖輪廓周邊一定范圍形成“桶”狀注漿固結(jié)體的注漿方法。帷幕注漿后出水量控制在不大于5m3/m·d，以防止或減少隧道施工引起地表水庫和泉點失水。注漿擴散半徑按2m考慮。

3.2.2 注漿材料及注漿壓力

注漿材料采用水泥漿加水玻璃為主，漿液配比參數(shù)根據(jù)實際地質(zhì)情況及注漿的不同時段試驗確定；注漿壓力為靜水壓力+1MPa，終壓為2-3倍靜水壓力。

3.2.3 注漿工藝及要求

注漿前，先進行注漿試驗，初步掌握漿液充填率、注水量、漿液配合比、凝膠時間、漿液擴散半徑、注漿終壓等指標。鉆孔和注漿順序按由下到上、由外到內(nèi)、由遠水源處向近水源處、間隔跳孔四個原則進行。

3.2.4 注漿結(jié)束標準

單孔結(jié)束標準為注漿壓力逐步升高至設(shè)計終壓，并繼續(xù)注漿10min以上，且進漿速度為開始進漿速度的1/4，注漿結(jié)束時的進漿量小于20L/min。全段結(jié)束標準為所有注漿孔均已符合單孔結(jié)束條件，無漏注現(xiàn)象[3]。

3.2.5 注漿機具及連接方式

三缸高壓灌漿泵；灌漿孔采用孔口封閉器或液壓塞；三參數(shù)自動灌漿記錄儀；高壓鋼絲編織膠管、防震壓力表；

3.2.6 注漿效果評價

根據(jù)現(xiàn)場鉆孔涌水情況分析，注漿施工完成后，通過表觀質(zhì)量檢查，檢查孔無涌水現(xiàn)象通過超前帷幕注漿施工技術(shù)；達到并滿足“以堵為主、限量排放”的原則。為后續(xù)洞內(nèi)開挖、支護及襯砌施工創(chuàng)造良好條件，保證了施工進度要求。

該項方案在隧道工程后續(xù)斷層段落施工當中得到了廣泛的重視和應(yīng)用。

4 結(jié)語

隨著鐵路事業(yè)不斷發(fā)展，鐵路建設(shè)在收獲卓越成果的同時也暴露出諸多問題。特別是面對一些復(fù)雜地質(zhì)條件，鐵路隧道施工一旦出現(xiàn)安全事故或引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，必然造成不可估量的人身財產(chǎn)損傷，本文對復(fù)雜地質(zhì)條件下的鐵路隧道穿越斷層施工技術(shù)的分析和研究，從中可以總結(jié)出在鐵路隧道施工過程當中，如果必須要通過一些特殊地質(zhì)區(qū)域，那么相關(guān)施工單位需要對各種不同類型的地質(zhì)條件進行針對性分析，并且通過各項保障措施來保證整個鐵路隧道施工的質(zhì)量和安全。