獅子山隧洞地質(zhì)問題與施工技術(shù)*

劉俊峰，郝俊鎖，李 勇，張?jiān)?/p>

(1.中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 064000；2.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031)

0 引言

隧道及地下工程用于開辟人類生存和發(fā)展的第二空間，有廣闊發(fā)展前景。新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新工程理論和建造理念的不斷涌現(xiàn)，為特長隧道(洞)及地下工程建設(shè)提供理論與技術(shù)支撐[1-2]。同時(shí)，隧道(洞)及地下工程呈大埋深、長洞線、高應(yīng)力、強(qiáng)巖溶、高水壓、構(gòu)造復(fù)雜、災(zāi)害頻發(fā)的發(fā)展趨勢。王志強(qiáng)等[3]總結(jié)20項(xiàng)調(diào)水工程資料，論述區(qū)域地質(zhì)復(fù)雜環(huán)境問題、活動(dòng)性構(gòu)造及對洞室穩(wěn)定的影響、高地應(yīng)力與圍巖穩(wěn)定問題、高壓水頭引起的洞室涌水和外水壓力對隧洞襯砌影響等問題，以及常見工程地質(zhì)對工程建設(shè)的影響。田四明等[4]對鐵路隧道突水突泥、塌方、大變形、巖爆、有害氣體、高地溫、凍害等工程災(zāi)害、致災(zāi)機(jī)理及具體處置進(jìn)行歸納梳理。何振寧[5]以30多座在施工中發(fā)生與地質(zhì)因素有關(guān)的工程事件為例，將疑難工程地質(zhì)問題歸納為15類。吳國斌等[6]對滇西地區(qū)在建鐵路存在的工程地質(zhì)問題進(jìn)行總結(jié)。王朋等[7-8]分別基于CZ鐵路隧道和草海高速公路隧道，研究沿線重難點(diǎn)地質(zhì)問題對隧道建設(shè)的影響，并探討防治措施。

綜上所述，國內(nèi)研究總結(jié)了多座隧道中的地質(zhì)問題。滇中獅子山引水隧洞工程基本包括所有常見不良地質(zhì)問題。本文針對獅子山隧洞地質(zhì)問題及潛在致災(zāi)構(gòu)造，梳理工程地質(zhì)，對不同地質(zhì)問題和風(fēng)險(xiǎn)疊加段落，結(jié)合隧道及工程地質(zhì)問題處理的新思路、新方法、新設(shè)備和工程情況，提出相應(yīng)處治思路和措施，保證工程順利開展，預(yù)防與避免災(zāi)害發(fā)生，對指導(dǎo)隧洞安全施工具有重要意義。

1 工程概況

滇中獅子山引水隧洞工程位于賓川縣，全長29.42km。隧洞設(shè)計(jì)流量125m3/s，凈斷面為馬蹄形，直徑R為4.60m，寬9.20m，高9.20m，底坡為1/4 200。隧洞線路受巖性及構(gòu)造控制，發(fā)育多個(gè)地貌單元，并面臨突水突泥、高外水壓力、硬巖巖爆、軟巖大變形、有毒有害氣體、隧洞地下水環(huán)境、地表水體影響、穿越活動(dòng)性斷裂帶抗剪斷等工程地質(zhì)問題。部分洞段縱斷面如圖1所示。

圖2 隧洞穿越斷裂段縱斷面

圖1 獅子山隧洞部分洞段縱斷面

2 地質(zhì)問題及施工對策

2.1 穿越活動(dòng)性斷裂帶抗剪斷

2.1.1F16活動(dòng)斷裂帶參數(shù)

程海—賓川斷裂是隧洞沿線最主要的斷裂構(gòu)造，屬晚更新世活動(dòng)斷裂，屬于左旋—拉張運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，走滑運(yùn)動(dòng)速率為2.0～3.0(2.8)mm/a，垂直運(yùn)動(dòng)速率為1.0～1.4(1.2)mm/a(見圖2)。預(yù)測隧洞50年超越概率10%水平向地震動(dòng)峰值加速度為0.2g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，地震烈度為Ⅷ度。隧洞沿線再發(fā)生的地震震級為6.8級，計(jì)算得到的100年水平位錯(cuò)量為1.7m(范圍值為1.3～1.7m)，垂直位錯(cuò)量0.30m，影響帶寬度300～500m。

2.1.2活動(dòng)斷層對工程的影響

1)極嚴(yán)重?cái)D壓變形 斷層帶物質(zhì)組成為斷層泥、糜棱巖、泥質(zhì)膠結(jié)角礫巖等，屬極軟巖。巖體結(jié)構(gòu)破碎(抗壓強(qiáng)度Rb<2MPa，完整性指數(shù)Kv<0.15)，圍巖強(qiáng)度應(yīng)力比0.03，巖石強(qiáng)度應(yīng)力比0.17。按擠壓性圍巖變形等級劃分標(biāo)準(zhǔn)[9]判斷變形潛勢為強(qiáng)烈。

2)坍塌、涌水突泥 斷層帶洞段地下水位高出底板67m，中等透水，滲透系數(shù)K為0.3m/d，外水壓力折減系數(shù)βe為0.3～0.5，涌水量qmax=35.4m3/d·m(246L/min·10m)。洞段巖體強(qiáng)度低，呈泥包石狀，結(jié)構(gòu)松弛，圍巖極不穩(wěn)定，存在坍塌、涌水突泥問題。

3)隧洞結(jié)構(gòu)錯(cuò)動(dòng)破壞 斷裂活動(dòng)導(dǎo)致隧洞結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，發(fā)展到一定程度便造成隧洞震害，主要表現(xiàn)為洞身段襯砌開裂、襯砌錯(cuò)臺、局部或洞體垮塌等，需進(jìn)行抗斷設(shè)計(jì)。

2.1.3主要工程對策

1)活動(dòng)斷層超前地質(zhì)預(yù)報(bào) 為探明斷層性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水情況、在隧道中的分布位置、斷層破碎帶規(guī)模、物質(zhì)組成等，遠(yuǎn)距離預(yù)報(bào)采用彈性波反射法，短距離預(yù)報(bào)采用瞬變電磁法+超前鉆探法。

2)極軟巖水平鉆芯取樣工藝 為滿足地質(zhì)設(shè)計(jì)要求的巖芯采取率，極軟巖(抗壓強(qiáng)度Rb<2MPa)鉆探采用金剛石繩索取芯工藝。對破碎復(fù)雜地層采用三級套管護(hù)壁，松散、完整地層鉆進(jìn)采用優(yōu)質(zhì)鉆井液(無固相泥漿)進(jìn)行護(hù)壁，以確保鉆孔施工的安全和高效。

3)隧洞結(jié)構(gòu)抗斷設(shè)計(jì) 國內(nèi)外對工程抗斷采用超挖、鉸接、隔離消能等設(shè)計(jì)理念，由于多數(shù)工程竣工時(shí)間距今較短，獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)有限，國際上尚未取得共識[10]。本工程采取超挖設(shè)計(jì)，在原斷面凈空基礎(chǔ)上加大0.5m擴(kuò)挖，襯砌厚度為80cm。斷層錯(cuò)動(dòng)時(shí)，預(yù)先擴(kuò)挖面積能抵消因斷層錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致的凈空縮減，從而保證有效凈空面積，維持隧洞正常使用功能。

2.2 軟巖變形地質(zhì)問題

2.2.1地質(zhì)概況

高地應(yīng)力是隧洞穿越軟巖地層發(fā)生變形的重要地質(zhì)條件。本工程軟巖變形地質(zhì)主要由高地應(yīng)力的控制，高地應(yīng)力軟巖分為自重高應(yīng)力軟巖和構(gòu)造應(yīng)力軟巖[11]。

圖3 隧洞巖爆段縱斷面

1)自重高應(yīng)力軟巖變形 外部荷載主要是山體重力，與深度有關(guān)，與方向無關(guān)。一般隧洞埋深>200m，軟巖發(fā)生大變形，但本工程埋深大、自重高、地應(yīng)力大，導(dǎo)致隧洞沿線多段發(fā)生嚴(yán)重變形。

2)構(gòu)造應(yīng)力軟巖擠壓變形 隧洞穿越高擠壓性巖體構(gòu)造區(qū)帶，地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，巖體被反復(fù)擠壓、揉搓，形成扭曲褶皺；變形與深度無關(guān)，而與方向有關(guān)。

2.2.2變形特征

獅子山隧洞除拱頂下沉、坍塌外，還有片幫、底鼓、底圍隆破等問題，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的整體收斂和破壞，既有結(jié)構(gòu)面控制，又有應(yīng)力控制，尤以應(yīng)力控制為主。此外，隧洞拱頂下沉>10cm，部分高達(dá)50cm，兩幫擠入20～80cm，底鼓非常強(qiáng)烈，在常規(guī)無仰拱支護(hù)情況下，強(qiáng)烈的底鼓往往封閉整個(gè)隧洞。隧洞初期收斂速度可達(dá)3cm/d，即使施作常規(guī)錨噴支護(hù)后，軟巖隧洞收斂速度依然很高，可達(dá)2cm/d，而且變形收斂速度降低緩慢，且由于軟巖具有強(qiáng)烈的流變性和低強(qiáng)度，軟巖隧洞變形破壞往往持續(xù)1～2年。

2.2.3主要工程對策

目前，國內(nèi)外大變形隧道有及時(shí)強(qiáng)支護(hù)、分層支護(hù)和讓壓支護(hù)等[12-13]，針對斷層破碎帶及深埋軟巖擠壓變形問題,采取及時(shí)強(qiáng)支護(hù)，即加固圍巖、支護(hù)加強(qiáng)、變形留夠、底部加強(qiáng)整治原則。

1)超前加固措施 采用全斷面固結(jié)灌漿法，灌漿孔孔距為1.25m，共28個(gè)孔，排距2.5m，孔深入圍巖10m。

2)提高圍巖自穩(wěn)能力 采用短進(jìn)尺、分部開挖的方式，開挖后及時(shí)初噴混凝土封閉圍巖。初期支護(hù)及早閉合成環(huán)，按≤2倍洞徑進(jìn)行控制。

3)加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度 V類軟巖段采用I20a@50cm鋼架，噴射28cm厚C25混凝土；系統(tǒng)錨桿采用長5.0m的中空注漿錨桿，呈梅花形布置，間距0.8m×0.8m；φ8鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距為15cm×15cm。鎖腳錨桿采用5.0m長的φ48×3.5注漿錨管。

4)調(diào)整預(yù)留變形量 V類軟巖段預(yù)留變形為20～25cm。

2.3 巖爆地質(zhì)問題

2.3.1巖爆預(yù)測

隧址區(qū)域受印-歐板塊遠(yuǎn)程碰撞效應(yīng)影響，誘發(fā)強(qiáng)烈的構(gòu)造-巖漿活動(dòng)，且隧洞穿越烏龍壩向斜及次級扭曲構(gòu)造，最大埋深達(dá)694m，深埋脆性圍巖地段存在巖爆問題。預(yù)測隧洞巖爆段總長約8 302m，占總長的39.2%。其中，輕微巖爆洞段7 064m，占巖爆洞段長度的85.1%，占隧洞總長的33.4%；中等巖爆洞段長1 238m，占巖爆洞段長度的14.9%，占隧洞總長的5.8%；隧洞無強(qiáng)烈?guī)r爆，隧洞巖爆等級以輕微巖爆為主，局部中等巖爆(見圖3)。

2.3.2巖爆特性及危害

巖爆具有突發(fā)性、滯后性等特點(diǎn)，巖爆發(fā)生前沒有明顯征兆，難以監(jiān)測。目前，部分項(xiàng)目利用微震監(jiān)測技術(shù)預(yù)報(bào)巖爆，但受施工環(huán)境影響，難以確定巖爆具體發(fā)生時(shí)間、空間位置等，預(yù)測準(zhǔn)確率不高。且?guī)r爆發(fā)生具有滯后性。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)[14]，約 65%以上的巖爆發(fā)生爆破后5h內(nèi)，個(gè)別極強(qiáng)巖爆滯后最高可達(dá)20h，甚至數(shù)天；發(fā)生地點(diǎn)主要集中在開挖工作面5～25m處，最大達(dá)35m。

2.3.3主要工程對策

1)巖爆預(yù)測、預(yù)報(bào) ①宏觀預(yù)測 通過地質(zhì)觀察、素描，綜合分析埋深、巖性和地質(zhì)構(gòu)造特性等，初步預(yù)判巖爆發(fā)生的可能性。巖爆發(fā)生時(shí)，埋深>200m，且遠(yuǎn)離溝谷切割的卸荷裂隙帶；圍巖堅(jiān)硬新鮮完整，裂隙極少或僅有隱裂隙，具有較高的脆性和彈性；地下水較少，巖體干燥；巖爆大都發(fā)生在褶皺構(gòu)造的堅(jiān)硬巖石中；當(dāng)掌子面與斷裂或節(jié)理走向平行時(shí)，極易觸發(fā)巖爆。②超前探孔預(yù)測 在宏觀預(yù)測基礎(chǔ)上，通過超前鉆探和開挖鉆孔發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行判斷。采取超前鉆探時(shí)，分析鉆出的巖屑和取出的巖芯，若鉆孔排粉量為正常排粉量的2倍以上，即有發(fā)生巖爆的危險(xiǎn)。掘進(jìn)鉆孔時(shí),如果發(fā)生卡鉆或夾持現(xiàn)象，將產(chǎn)生輕微巖爆。③試驗(yàn)測試 根據(jù)研究資料[15]，由于巖石脆性系數(shù)B和最大儲存應(yīng)變能Es測定方便，作為巖爆傾向性判據(jù)指標(biāo)。取隧洞巖石試樣進(jìn)行室內(nèi)巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和巖石劈裂試驗(yàn)，按B=Rb/Rt，Es=Rb2/2E計(jì)算B和Es值，其中Rb為巖樣飽和單軸抗壓強(qiáng)度，Rt為抗拉強(qiáng)度，E為巖體彈性模量。

2)防治措施 誘發(fā)巖爆的內(nèi)在因素是圍巖應(yīng)力高度集中，可采取以下措施：①消除應(yīng)力集中 采用短進(jìn)尺、弱爆破的開挖方法,每循環(huán)進(jìn)尺控制在1.0～1.5m，開挖壁面噴水潤濕，洞壁環(huán)向鉆設(shè)應(yīng)力釋放孔，在隧洞設(shè)計(jì)斷面輪廓線外,包括邊墻和拱部,以間距40～60cm施打，孔徑90～120mm，孔深3.5～5.0m；②抑制巖爆 采用漲殼式錨桿抑制巖爆。周邊隨機(jī)安裝漲殼式錨桿，尤其是拱肩部位，利用漲殼式錨桿的迅速錨固作用抑制巖爆，中等巖爆區(qū)效果明顯，表明錨網(wǎng)噴支護(hù)系統(tǒng)結(jié)合漲殼式錨桿，能有效抑制巖爆發(fā)生。呈梅花形布設(shè)φ22mm@1.5m中空錨桿，長2.5m，緊貼巖壁布置φ6.5鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20cm×20cm；噴12cm厚C25混凝土。

2.4 Cl2超標(biāo)問題

2.4.1Cl2來源與成因分析

巖層有毒有害氣體按來源分為有機(jī)和無機(jī)[16-17]。本工程Cl2賦存于巖漿巖地層，主要是巖漿活動(dòng)、無機(jī)鹽類分解等產(chǎn)生的氣體，存儲在花崗巖納米級孔隙中，含量為0.4mg/L，規(guī)定限值為0.3mg/L，為規(guī)定限值的1.3倍。巖體受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖體風(fēng)化作用等，Cl2沿裂隙釋放或溶于地下水。

2.4.2危害

1)Cl2主要作用于氣管、支氣管、細(xì)支氣管和肺泡，導(dǎo)致相應(yīng)病變，部分Cl2又可由呼吸道呼出。人體對Cl2的嗅閾為0.06mg/m3，當(dāng)Cl2濃度達(dá)18mg/m3時(shí)刺激咽喉，達(dá)90mg/m3時(shí)引起劇烈咳嗽，達(dá)120～180mg/m3時(shí)接觸30～60min可導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p害，達(dá)300mg/m3時(shí)可造成致命性傷害，當(dāng)Cl2濃度高達(dá)30 000mg/m3時(shí)，一般濾過性防毒面具也無保護(hù)作用。

2)尚無Cl2對隧道及地下工程建影響的報(bào)道，對成因、賦存、危害防治等尚無研究先例。

2.4.3防治技術(shù)

1)Cl2超前預(yù)測預(yù)報(bào) 隧洞開挖進(jìn)入粗粒花崗巖地層，需對Cl2進(jìn)行超前預(yù)測。沿隧洞軸線方向布置超前探測鉆孔，孔深20～30m。根據(jù)鉆進(jìn)過程中的巖粉、鉆速、氣體成分和水質(zhì)，判斷前方水文地質(zhì)條件和有毒有害氣體情況。

2)建立智能化隧洞安全監(jiān)控系統(tǒng) 建立基于物聯(lián)網(wǎng)的適用于隧洞建設(shè)特點(diǎn)的安全監(jiān)控系統(tǒng)，融合Cl2自動(dòng)檢測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)(安全管理、進(jìn)度管理、設(shè)備管理、施工管理、資料管理)等子系統(tǒng)，全面感知隧洞施工人、機(jī)、環(huán)、管過程數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)智能化施工全面管理。

3)噴霧灑水溶解 隧洞開挖進(jìn)入粗粒花崗巖地層，安裝灑水噴霧裝置進(jìn)行全斷面封閉式噴霧。出渣前，對爆破作業(yè)后新暴露的巖面、巖塊、碎渣噴水灑水。

4)通風(fēng)稀釋 在原有通風(fēng)系統(tǒng)布置的基礎(chǔ)上增加通風(fēng)設(shè)施布置，進(jìn)一步加強(qiáng)有毒有害氣體洞段通風(fēng)能力。

5)采用濕式鑿巖機(jī)造孔 利用壓力水沖洗洞壁，爆破后應(yīng)利用噴霧器噴霧，出渣前宜用水淋濕石渣，并采用濕噴機(jī)噴射混凝土。

2.5 隧洞突水突泥

2.5.1突水突泥致災(zāi)構(gòu)造

隧道及地下工程施工過程中發(fā)生突水突泥約占隧道災(zāi)害事故的1/3，根據(jù)突水突泥致災(zāi)構(gòu)造的內(nèi)在條件和控制因素，將突水突泥致災(zāi)構(gòu)造劃分為3類11型[18]。獅子山隧洞沿線穿越斷層、向斜構(gòu)造及巖溶破碎帶等不良地質(zhì)，極易發(fā)生突水突泥災(zāi)害(見圖4)。

圖4 部分洞段地質(zhì)縱斷面

圖5 隧洞水文地質(zhì)縱斷面

2.5.2相應(yīng)工程對策

1)物探先行，鉆探驗(yàn)證 突水突泥預(yù)報(bào)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。地下水探測采用地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法、紅外探水法及綜合采用2種及以上的地下水綜合探測法。

2)先泄水降壓，后加固地層 采取定向鉆技術(shù)全面覆蓋探查隧洞周邊8m范圍，施鉆過程中采用探查-泄水-探查相結(jié)合的方法。對易發(fā)生實(shí)水實(shí)泥和存在高外水壓地段，采用鉆孔雷達(dá)超前探水等技術(shù)，探明可能發(fā)生突水突泥地段的位置、規(guī)模、物質(zhì)組成、水量、水壓等。

3)地層加固 對富水區(qū)破碎帶采取超前帷幕預(yù)注漿的方法，范圍為開挖輪廓線外約5m。注漿順序?yàn)橄韧馊髢?nèi)圈，同圈孔間隔分序施工。內(nèi)圈孔應(yīng)采用后退式注漿，外圈孔環(huán)采用前進(jìn)式注漿。

4)一般斷層破碎帶采用單液水泥漿，對復(fù)雜地質(zhì)采取以漿液復(fù)合、注漿工藝復(fù)合、注漿壓力動(dòng)態(tài)調(diào)控為核心的動(dòng)態(tài)信息化帷幕注漿技術(shù)[19]。注漿效果評定采用理論分析、現(xiàn)場試驗(yàn)等方法，如采用壓力p-流量Q-注漿時(shí)間t曲線分析法、檢查孔注水試驗(yàn)、鉆芯取樣、孔內(nèi)成像技術(shù)等[20]。

5)預(yù)留足夠厚度安全巖盤 防突影響因素包括圍巖特征和水動(dòng)力條件，如巖體質(zhì)量和完整性、節(jié)理狀態(tài)、巖石強(qiáng)度、地應(yīng)力、巖體透水性特征和巖層走向與傾角及水壓力特征、水源補(bǔ)給條件和水力連通性[21]。因防突影響因素多且?guī)r體破壞復(fù)雜，開挖接近突水突泥構(gòu)造或分段處理，預(yù)留≥5m的防突巖盤安全厚度。

6)建立突水災(zāi)害預(yù)警判識機(jī)制 建立突水突泥預(yù)警體系，劃分風(fēng)險(xiǎn)等級，確定風(fēng)險(xiǎn)因子及判識標(biāo)準(zhǔn)，制定應(yīng)對措施和應(yīng)急預(yù)案?，F(xiàn)場監(jiān)測監(jiān)控水壓、水量、水質(zhì)、初期支護(hù)及圍巖穩(wěn)定性，根據(jù)水壓、巖體位移變形等預(yù)警判識[22]。當(dāng)現(xiàn)場所測水壓p接近防突巖體臨界承載水壓pcr時(shí)(p>0.85pcr)，應(yīng)進(jìn)行突水臨災(zāi)預(yù)警。洞內(nèi)安裝災(zāi)害報(bào)警裝置，當(dāng)預(yù)判啟動(dòng)應(yīng)急撤離或突發(fā)事故，立即啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，進(jìn)行緊急撤離、洞內(nèi)與地面聯(lián)動(dòng)。

2.6 高外水壓與水環(huán)境影響問題

2.6.1高外水壓問題

1)隧洞埋深大，穿越斷層區(qū)巖性差、結(jié)構(gòu)破碎，主要呈散體結(jié)構(gòu)，洞底板以上水位高，地下水動(dòng)力條件好，流動(dòng)暢通，強(qiáng)透水，外水折減小，存在高外水壓(1.15，1.04MPa)及涌水、突水問題。

2)隧洞巖溶段地層易溶蝕且局部洞段發(fā)育剪切破碎帶及溶蝕破碎帶，涌水量大，地下水頭高，為中等～強(qiáng)透水，外水折減小，存在高外水壓(1.9MPa)及涌水、突水問題。隧洞水文地質(zhì)縱斷面如圖5所示。

2.6.2隧洞開挖對水環(huán)境的影響

隧洞開挖導(dǎo)致地表與地下水循環(huán)系統(tǒng)被破壞，形成一定規(guī)模的降水漏斗現(xiàn)象，引起水位大幅下降、地表沉陷等負(fù)效應(yīng)，本段巖溶區(qū)域地下水系統(tǒng)相對獨(dú)立，水量交換作用較弱。區(qū)域干旱降雨較少，自然補(bǔ)給能力弱。隧洞開挖后如果長期不加以控制，區(qū)域含水層中地下水大面積疏干，導(dǎo)致地下水環(huán)境和地表生態(tài)環(huán)境惡化。

2.6.3應(yīng)對措施

1)對于存在水環(huán)境影響的限排洞段，隧洞固結(jié)灌漿圈厚度根據(jù)圍巖類別及外水壓力進(jìn)行綜合確定：①外水壓力<0.5MPa的洞段采用襯砌自防水，但Ⅴ類圍巖洞段需進(jìn)行全斷面固結(jié)灌漿，灌漿孔徑為50mm，孔深為5m，排距3m；②外水壓力為0.5MPa≤P<1MPa的洞段，灌漿孔深5～6m，孔距2m，排距2.5m；③外水壓力為1MPa≤P<1.5MPa洞段，孔深8m，孔距1.5m，排距2.5m；④外水壓力P>1.5MPa的洞段，孔深10m，孔距1.25m，排距2.5m。

2)高外水壓僅依靠襯砌限排不太合理。襯砌厚度增加可降低滲透性，但導(dǎo)致外水壓力增加，不利于襯砌穩(wěn)定，且增加工程造價(jià)。圍巖注漿降低襯砌外水壓力作用明顯，相對經(jīng)濟(jì)合理的注漿圈厚度可降低襯砌外水壓，緩解排水減壓與環(huán)境保護(hù)間的矛盾[23]。

3 結(jié)語

1)隧址位于青藏高原東南緣大理—麗江地區(qū)滇西北裂陷帶東部。F16活動(dòng)斷裂水平-垂直外移較大，地震活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)極高。工程防治對策主要是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及設(shè)計(jì)隧洞抗剪斷結(jié)構(gòu)。

2)由深埋和斷層-皺褶構(gòu)造導(dǎo)致的高地應(yīng)力軟巖大變形，圍巖強(qiáng)度極低，施工應(yīng)遵循快開挖、快支護(hù)、快封閉的理念，做好超前加固措施并預(yù)留變形量。

3)巖爆等級預(yù)測結(jié)果表明工程以輕微巖爆為主，局部中等，無強(qiáng)烈?guī)r爆。防治措施以預(yù)防為主，采取主動(dòng)控制巖爆和被動(dòng)保護(hù)人員安全相結(jié)合的方式。

4)隧址部分洞段巖層中有毒氣體含量超標(biāo)，采取超前預(yù)測預(yù)報(bào)、自動(dòng)監(jiān)測和人工檢測等綜合防治技術(shù)。

5)現(xiàn)場運(yùn)用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)查明災(zāi)害源賦存特征，通過排水降壓和注漿等措施改造地質(zhì)條件，分段驗(yàn)證加固效果，逐步開挖安全通過。高外水壓作用導(dǎo)致圍巖與襯砌劣化、地表與地下水環(huán)境破壞等，通過注漿限排等措施可有效改善地質(zhì)條件，阻止水環(huán)境惡化。