隧道岩溶

隧道岩溶（精选十篇）

隧道岩溶 篇1

岩溶是面临的施工难题, 岩溶对山岭隧道的危害主要表现在:洞害、水害、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表塌陷。在岩溶区山岭隧道的施工过程中, 采用合理的施工技术对隧道安全施工有着重要的作用。大独山隧道溶洞冒顶处理技术论述了隧道溶洞冒顶的处理设计、施工方法和技术措施。

1 工程概况

大独山隧道全长11882m, 最大埋深380m。大独山隧道可溶岩长度为9063m, 洞身断层破碎带发育, 发育区域断层7处, 物探解译断层11处, 可溶岩与非可溶岩接触带6处, 下穿暗河1处, 隧道最大涌水量为170000m3/d。隧道通过可溶岩段岩溶、岩溶水及断层破碎带极可能发生突水突泥现象、地表塌陷等现象。

2 塌方冒顶情况描述

2013年5月1日, 大独山隧道平导施工至PD1K854+257时, 掌子面溶蚀破碎岩体局部挤出, 并引起拱部软弱围岩滑溜, 形成一高约10~15m, 环向长约4m, 纵向长约2m的空腔, 地表出现塌陷。5月5日~6月8日当地降雨较大, 大量地表水涌入洞内, 掌子面围岩软化, 呈块状及泥土状, 掌子面涌出泥土达1000方左右, 将平导掩埋长约350m, 地表陷坑进一步扩大, 深度分别约为15m及30m, 直径20~45m不等。地表陷坑观察, 岩体挤压揉皱严重, 多呈碎块及粉末状。

3 塌方及冒顶发生原因分析

①岩溶及岩溶水发育是主因。此塌方段地质为灰黄色薄~中层状泥页岩, 节理裂隙发育, 溶蚀破碎严重, 基岩裂隙水发育, 地表沟水顺节理裂隙下渗与平导洞内连通, 洞内多呈股状及淋雨状流出, 围岩呈饱水状态, 岩体遇水浸泡后软化较快, 部分泥化, 围岩稳定性差。②持续降雨对隧道施工影响较大。由于隧道上方岩体节理裂隙发育, 地表水很容易渗入, 尤其是出现地表裂缝后, 地表水可以迅速渗到洞内。又正处于雨季, 连续的降雨增加洞顶荷载, 使洞顶围岩自稳能力变差。

4 塌方冒顶处理

4.1 总体方案

按照先地表后洞内的顺序处理。在处理地表前用洞碴对掌子面进行回填反压以防止塌陷进一步扩大。先对塌陷区上游地表水进行引排并将塌陷区内的积水抽排干净, 在塌陷内积水抽排后对塌陷穴进行分层压实回填并对回填体进行注浆加固。洞内清淤后对塌方腔内松散土石及掌子面前方进行周边注浆补强加固。然后再采用不开挖工作室的跟管大管棚及预留核心土工法开挖等技术方案, 同时加强超前地质预报、监控量测等措施确保安全顺利通过。

4.2 地表处理

地表水临时引排:在既有河沟上游100米处采用沙袋堆码挡水墙, 并埋设3根准600PVC管, 将冲沟水引至下游。塌腔处理:①先将塌腔内积水抽排干净后对塌腔填充物进行整平, 并对填充物进行Ⅰ期钢花管注浆加固, 钢花管采用准75钢管, 钢花管施工至拱顶以上4m。钢花管采用60cm×60cm梅花型布置。大约长29.5m。注浆采用1:1水泥浆。②将附近的山包移挖做填, 分层压实回填至原有水沟顶面。回填后对开挖段边坡进行防护, 并在堑顶修截水沟。边坡防护采用喷锚网护坡。③陷坑回填至改移沟顶后, 进行Ⅱ期沟底注浆固结止水。注浆采用准75钢花管, 钢花管长9m。钢花管采用60cm×60cm间距梅花型布置。注浆采用1:1水泥浆。④水沟铺砌:由于上游汇水面积较大, 有两条沟的水汇集到此处, 采用底宽3m, 1:1边坡, 高1.5m的水沟。水沟先做一层10cm厚的喷射C25混凝土, 然后铺设一层防水板, 然后采用30cm厚的浆砌片石铺砌。待洞内开挖通过后拆除临时排水管道恢复地表水沟。

4.3 洞内处理

4.3.1 注浆加固

PD1K854+247~+297段采用超前周边注浆加固。①注浆参数:单孔有效扩散半径2m, 孔底间距3.0m;注浆范围为隧道开挖轮廓线外5m;注浆终压为1.5~2.0MPa;注浆开孔直径不小于108mm, 终孔直径不小于90mm;每循环注浆段落30m, 每循环搭接5m。②注浆材料及配合比。注浆材料主要为水泥浆液, 水泥水玻璃双液浆主要在封孔或涌突水时用。水泥:32.5号普通硅酸盐水泥;水玻璃:波美度Be'=40;水泥浆水灰比=0.8~1:1;水泥浆:水玻璃浆液=1:0.8。③超前周边注浆施工。注浆采用前进式分段注浆施工。在施工过程中总体上按照先外圈后内圈、先浅孔后深孔、由外而内的顺序进行施工, 钻孔开孔直径不小于108mm, 终孔直径不小于90mm。第一循环钻至12m进行注浆作业, 第二至四循环分别钻进为19mm、24.5m和30m, 注浆一次。

4.3.2 加强超前支护

PD1K854+257~+297段拱部设置2环25m大管棚加强支护, 钢管采用准108钢花管, 管棚壁厚6mm, 环向间距50cm, 搭接5m, 每环18根。采用水泥浆注浆, 注浆压力控制在1.0~2.0MPa。

大管棚施工技术要点:①不开挖管棚工作室。由于塌方冒顶级地质情况较差, 为确保施工安全, 不开挖管棚施工的工作室, 而是采用在临近塌方冒顶掌子面的拱架内侧通过支架安装管棚的导向管, 导向管下设置拱架作为管棚套拱。②导向管安装。测量放线定点后进行导向管定位, 安装1m长导向管, 导向管与钢拱架焊成一体, 保证导向管稳固牢靠, 并用全站仪准确测量其角度及方向, 确保与设计值一致。③套拱施工。在导向管下面安装I16拱架作为套拱拱架, 将I16套拱拱架焊接在初支的I16拱架上, 在焊接处增加锁脚锚杆, 对PD1K854+257~PD1K854+258段进行喷射混凝土施工, 形成整体。④根管钻施工。1) 大管棚作业平台及施工角度。根据大管棚角度, 将通过钻杆向后延伸在确保钻机操作空间的前提下确定钻机的位置、方向, 利用方木搭设作业平台。钻机选用MK-5型钻机, 钻孔直径最大可达到130mm。注浆泵采用双缸双作用注浆泵, 选用YZB-100/9液压注浆泵, 其排浆压力可在0~9MPa调节。2) 利用跟管钻施工准108管棚, 管内设钢筋笼 (4根准18钢筋) 增加大管棚刚度, 注浆浆液采用水泥净浆, 注浆压力控制在1.0~2.0Mpa。

4.3.3 锚喷支护加强

PD1K854+257~+297段采用Ⅰ16型钢钢架锚喷封闭成环, 间距50cm, 每榀钢架拱角设置2根Φ42锁脚小导管, 单根长3m。

4.3.4 预留核心土工法开挖

因塌方回填体较高并且自稳能力较差, 塌方跨度较大。PD1K854+257~+297段采取预留核心土工法开挖, 将开挖断面变小, 在开挖过程中支撑拱架尽早封闭成环。开挖时每循环进尺控制在0.5~0.6m之间, 锚喷支护做到随挖随支。塌方段通过后再根据掌子面围岩情况确定开挖工法。

4.4 施工安全注意事项

①加强监控量测。②未塌方地段加固时不破坏原有支护结构。③做好地表沉陷处的安全防护, 专人看守, 杜绝非施工人员进入塌陷区域。④开挖严格按照预留核心土工法进行。

5 实施效果

大独山隧道平导塌方冒顶处理历经90天完成了塌方段的开挖及锚喷支护, 整个施工过程安全顺利, 最大拱顶下沉量为85mm。

6 结语

本文介绍的喀斯特地质条件下高速铁路的塌方冒顶处理技术对于今后地质复杂条件下的铁路隧道建设具有一定的指导和参考意义。

摘要：本文以大独山隧道平导溶蚀破碎岩体塌方冒顶处理为例, 介绍了塌方原因及处理方案, 为今后同类型的隧道塌方冒顶处理的施工技术提供指导依据。

关键词：岩溶隧道,塌方,冒顶,处理技术

参考文献

[1]孙连伟.通过隧道塌方冒顶段施工技术[J].隧道建设, 2009, 29 (3) :229-341.

[2]何成滔, 王小林, 肖鹏飞.浅埋偏压段隧道塌方综合处理技术[J].铁道建筑, 2010 (11) :54-56.

铁路岩溶隧道的投资控制 篇2

岩溶隧道地质复杂,突泥突水、溶腔等现象频发,这使岩溶隧道成为高风险的工程建设项目.如何保证岩溶隧道工程有序施工并合理控制投资成为建设各方高度关注和深入思考的.问题.此文通过分析岩溶隧道的投资组成,指明岩溶隧道在勘察设计阶段、招投标阶段、施工阶段的投资控制要点并提出相关建议.

作 者：罗云腾 Luo Yunteng  作者单位：武汉铁路局,湖北,武汉,430071 刊 名：铁路工程造价管理 英文刊名：RAILWAY ENGINEERING COST MANAGEMENT 年，卷(期)：2010 25(1) 分类号：U457 F283 关键词：岩溶隧道   投资   控制技术  

★ 铁路既有线线路加固施工技术

★ 售地基协议书

★ 宁启铁路地下水路堑加固设计及施工要点简述

★ 地基处理工程施工合同范本

★ 铁路自荐信

隧道暗河段岩溶整治防护处理探讨 篇3

【关键词】隧道施工；岩溶；防护施工

1.工程概况

朱砂堡二号隧道位于玉屏东～三穗东车站区间，双线隧道，左右线线间距为5.0m，设计为20‰的单面上坡，进口位于半径为11000m的右偏曲线上，出口位于半径为12000m的左偏曲线上。隧道进口里程D2K473+452，出口里程D2K473+957，全长505m。隧道进口邻近朱砂堡中桥台尾，出口邻近克麻塘中桥台尾，最大埋深约49m。

本隧道原计划采用单口掘进施工，后受溶腔限制采用双口掘进。2011年1月25日开工，2011年5月8日上台阶开挖至里程D2K473+530（进洞施工约78m），上台阶开挖揭示1#溶腔，经测量发现溶腔底部以下40m发育暗河，暗河与隧道正洞在D2K473+780处相交，水流量约为21600m3/h。揭穿溶洞施工受阻后，在线路左侧40m处增设一条长度268m的迂回平导并新增隧道出口掘进面，对跨暗河段溶洞进行提前揭示，2012年8月20日在正洞（小里程侧）D2K473+748位置掌子面右侧施工揭示出暗河溶洞大厅，2012年9月1日在隧道出口端正洞D2K473+790处再次对暗河溶洞进行揭示。

2.暗河处理方案分析

本隧道溶洞大厅形状不规则，溶腔顺线路方向最宽约80m，隧道仰拱平面顺线路方向溶腔宽约42m，横线路方向最宽约120m，溶腔最大深度91m，线路方向最大深度79.3m，溶洞横线路方向成三角型、上窄下宽，顺线路方向呈“啤酒肚”型，溶洞埋深约40m，隧道二衬拱顶标高与溶洞顶标高基本持平，溶洞大厅容积约32万方，暗河沿溶洞大厅底部大里程侧由左向右、再向小里程方向流过，溶洞上部洞壁围岩线路左侧岩体较为松散，线路右侧岩体较为完整，从溶洞下部情况看，洞壁岩体破碎，极易坍落，底部有部分坍落的碎块土堆积，部分地段呈倒悬状，稳定性差。

由于暗河段溶洞大厅顶部岩体极其破碎，原设计搭设满堂脚手架进行喷锚防护并不能满足现场施工需求。需要做好以下措施：1）溶腔顶部防护前，对顶部不稳定岩块进行找顶排险，然后初喷一层丝纤维混凝土，最后进行锚网喷防护；2）施工期间加强地表的沉降监控和防护措施；3）施工过程中，根据溶腔洞壁稳定情况，局部加强防护措施；4）贝雷架底部设置柔性防护网；5）溶腔顶部线路左侧设置主动柔性防护网。以下将重点针对贝雷架底部设置柔性防护网施工而展开探讨。

3.暗河段隧道防护处理

3.1贝雷架底部柔性防护网施工

本工程在D2K473+748～+790设置柔性被动防护网，主要是对贝雷架过孔过程中进行安全防护。根据现场实际施工情况，采用条形基础作为钢丝绳锚固基础，锚固基础分别设置在暗河小里程端D2K473+748位置与大里程D2K473+790位置。条形基础为尺寸均为1.5×2×11m。条形基础内配置3层Φ20钢筋网，钢筋网格间距20cm，层距30cm，钢筋保护层10cm。基础混凝土采用C35现浇混凝土，钢丝绳固定预埋件采用U型的φ32圆钢，预埋件埋入基础深度为1m，预埋件与钢筋焊接牢固。基础浇筑完成待达到设计强度后，两端对拉Φ32钢丝绳（纵向间距0.3m）将钢丝绳安装固定在Φ32预埋件上，钢丝绳搭接长度按照1m考虑，钢丝绳搭接（1m）端头采用5个绳扣固定。在钢丝绳顶面铺设Φ8钢筋网片，网格间距5×5cm，平铺于整个防护面。

在D2K473+748位置采用人工配合挖掘机进行开挖，保证基底位于稳固的基岩上，清理平整后施工条形基础。大里程侧在D2K473+791处进行施工。条形基础均采用现浇C35钢筋混凝土，基础尺寸为1.5*2*11m，基础内设置3层Φ20钢筋网，网格间距20cm，层间距30cm，钢筋保护层厚度为10cm，条形基础内钢筋与仰拱端头纵向连接筋焊接，固定形成一个整体。钢筋之间连接均采用双面搭接焊接牢固。提前将加工好的Φ32预埋件与钢筋连接固定，保证预埋件的位置准确，基础预埋件横向间距30cm，同时向拉力方向倾斜65°埋入混凝土基础内，埋入深度80cm，露出长度为20cm。混凝土基础模板采用组合钢模进行浇筑，人工振捣密实。该防护方案设计防护面纵向防护长度为42m，横向宽度12m。钢丝绳布置宽度为11m，钢丝绳横向间距0.3m。

待条形基础混凝土达到设计强度后进行钢丝绳安装作业，将进场的钢丝绳放置在小里程条形基础位置，将成卷的钢丝绳支架牢固。大里程端通过小型卷扬机拉拽Φ32钢丝绳，卷扬机绳索使用人工拖拽至小里程端，卷扬机绳索端同时固定一根长度不小于100m的尼龙绳，为拉拽卷扬机绳索使用。小里程作业人员拉拽尼龙绳，将卷扬机绳索拉至暗河小里程段，并将尼龙绳另一端固定在牢固位置，防止卷扬机绳索下滑将尼龙绳带入暗河底部。钢丝绳索安装完成后，在钢丝绳面上人工铺设φ12钢筋网片，网格间距10×10cm，网格节点采用10#绑丝与钢丝绳连接牢固，形成临时防护平面。

3.3喷锚防护施工

对洞壁进行喷锚防护前先进行地质素描并留取断面情况，找顶清除危石后及时进行混凝土初喷（初喷采用C25丝纤维混凝土，厚度5cm）。初喷完成后进行喷锚防护，根据最新图纸锚网喷防护参数为：φ25中空注浆锚杆，L-4m，间距环×纵1.0m×1.0m，交错布置，φ8钢筋网片，20cm×20cm，C25喷微纤维混凝土25cm。喷锚防护范围为线路中线左右各9.1m，全宽18.2m。

3.4主动防护网施工

基于贝雷架作为施工平台，在贝雷架以上溶腔顶部左侧岩壁设置主动防护网防止岩石掉落影响贝雷架安全。主动防护网采用φ18钢丝绳。钢丝绳沿溶洞左侧洞壁铺设，间距0.5m。钢丝绳上满铺布鲁克网与钢丝绳进行连接。通长φ18钢丝绳两端锚固在溶洞纵向大小里程初期支护钢架上，采用紧线器张拉钢丝绳。中间岩壁突出位置采用锚杆进行锚固。完成全部钢丝绳锚固后满铺布鲁克网，形成主动防护。

3.5洞顶危石支顶作业

对D2K473+750～+760段溶腔洞壁易坍塌危险区域采用φ10cm圆木利用贝雷架平台进行支顶，防止后期在暗河溶洞处理过程中，洞壁坍塌危机贝雷架及底部作业人员安全。为了保证有效的对洞内暗河岩壁进行监控量测，洞内围岩监控量测采用徕卡全站仪进行测量。

4.洞内围岩监测

本工程暗河溶洞范围内沿隧道洞身方向每5m布置一个监控量测断面。每个断面监控量测点环向间距按照5m布置，对D2K473+750～+765段不稳定区域根据围岩情况进行加密布置。监控量测点采用钢筋锚固到岩体内，严禁只埋设在喷锚面内。

利用朱砂堡二号隧道出口洞口CPⅡ及施工加密点作为控制点对岩壁进行监控量测。所有测量数据均采用同一坐标系，每10天对洞内加密点与洞外CPⅡ点进行联测，复核洞内控制点是否位移，发现异常及时纠正。为及时掌握暗河段溶腔岩壁及地表沉降沉降变化规律，对岩壁坍塌进行预警，了解贝雷架的变形情况，保证暗河处理施工作业安全。

5.结语

针对该隧道溶洞大厅形状不规则，溶洞上部洞壁围岩线路左侧岩体较为松散，洞壁岩体破碎，极易坍落，底部有部分坍落的碎块土堆积，部分地段呈倒悬状，稳定性差情况，对其采取贝雷架底部设置柔性防护网等一系列防护措施。通过对洞内围岩变形采取监测表明，本隧道所采取防护措施的可行性，可为同类工程提供参考借鉴。

参考文献

隧道岩溶施工处理方案简述 篇4

1.1 岩溶的定义及发育条件

岩溶亦称喀斯特(karst),是在以碳酸盐为主的可溶性岩石分布区,由于水,特别是地下水,对岩石以溶蚀为主的作用所形成的诸现象的综合。通常情况下,岩溶发育的条件有三个:1)岩石的可溶性与岩石裂隙,可溶性岩石主要包括石灰岩、白云岩、岩盐等;2)水的侵蚀作用;3)水的流通条件。

1.2 岩溶发育的阶段划分

1)形成阶段:只要满足前述洞穴发育的三个基本条件,即可开始形成洞穴。在这个洞穴形成的初期阶段,洞穴空间规模一般较小,多呈孔隙状,主要表现为溶蚀现象;2)发展阶段:随着参与洞穴发育的水流流量流速的增加,洞穴空间逐渐扩大,发展成为具有一定规模的通道系统,主要表现为溶洞和地下暗河;3)衰亡阶段:由于地壳抬升,洞穴逐渐脱离地下水位进入包气带,失去了进一步发展的动力条件,崩塌现象显著,钟乳石类次生化学沉积大量发育,洞穴空间逐步壅塞减小。

1.3 岩溶对隧道的危害

1)洞穴的存在使建筑物全面或部分悬空,将极大降低隧道的使用可靠度;2)隧道中地下水流失,使隧道顶部地面岩溶塌陷,导致环境地质被破坏,造成隧道结构不稳定;3)洞穴堆积物因松软易塌陷下沉,改变洞穴周边的应力分布形态,影响隧道的稳定;4)严重的突水、突泥会影响施工进度,危及施工人员生命。

2 隧道岩溶的超前地质预报方法

2.1 地质类方法

地质类方法包括利用地面地质工作的全部资料以及隧道施工中的掌子面描述资料的分析,掌握隧道穿过段岩体的地质格局,概略地预报地质界线、大型断层、主要涌水段、破碎岩体、围岩级别等。

2.2 地球物理预测方法

1)地质雷达法;2)TSP地震反射波法;3)陆地声纳法;4)瞬变电磁探测技术;5)Beam超前探测技术;6)红外辐射测温法。

其中瞬变电磁探测技术和Beam超前探测技术是新近引入隧道的对水体较为敏感的两种超前预报方法,有着很好的发展前景。

2.3 水平钻探法

水平钻探法是超前地质预报最直接的一种方法,水平钻探法准确率高,在超前地质预报中占有很重要的位置。通过钻探对掌子面前方获取的地层岩性进行鉴别,确定其埋藏距离与厚度,溶洞及充填的性质,能查明钻探深度内地下水的赋存条件。

上述几种物探方法对隧道区溶洞、岩溶水的预报都有着各自独特的效果,但同时也有其自身的不足。只有将其综合地运用到隧道超前地质预报中,才可以准确且及时地预报出溶洞的存在位置及大小以及掌子面前方是否会出现严重的涌(突)水或突泥、突砂等地质灾害。同时结合超前水平钻孔进行验证,可以正确地指导施工,在很大程度上提高了施工进度,确保施工人员的生命安全,防患于未然。

3 隧道溶洞的处理措施

3.1 水处理

溶洞水处理应遵循采取“以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则。水处理措施基本可以分为以下三种:

1)泄水洞排水。当预测到隧道区域的岩溶水量大、水压大,而隧道确实无法避开时,需考虑专门设置排水隧洞,达到排除岩溶水,降低地下水位,保持隧道干燥和施工安全的目的。

泄水洞应位于地下水来向的一侧,为防止岩溶水突然袭击,施工中预备足够的抽水设备。泄水洞的设置可能对生态环境有不利影响,是否采用应从施工、环保、安全等多方面进行评价,以保证方案考虑周全,成本最低。

2)涵洞、倒虹管吸过水。隧道断面与岩溶水相交时,为保证岩溶水畅通,在隧道底部设钢筋混凝土圆涵或倒虹管,同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。

3)注浆止水。施工中遇到岩溶裂隙出水,采用“围截注浆法”止水,先在出水点周围适当的范围内布孔注浆,以形成封闭式止水帷幕,浆液填充与大裂隙连通的小裂隙,由远至近,由外到里,层层缩小包围圈,在注浆深度范围内使岩溶裂隙水成为管道型涌水,最后在集中出水口逆流注浆,这样浆液扩散更有方向性,沿大裂隙逆流而上到达更深远的部位,把水堵到更深层。

同时,隧道内的大股涌水多随降雨量变化,通过试验确定地表水和洞内水存在的水力联系,除在隧道内施以必要的工程措施外,在地表应拦截,引排地表水,并封堵地表水的下渗通路,从而减小地表水对洞内的影响。

3.2 小型溶洞处理

对溶洞规模较小、岩壁较为稳定、不发育、无水的溶洞,可采用浆砌(干砌)片石封闭、回填,护拱防护、加强衬砌、抛石吹沙注浆、隧道底板设梁通过等方案。对于无水和地下水小、充填较密实的小型溶洞,可采用小导管注单液水泥浆加固地层;对于有流水、充填情况不密实的小型溶洞,可采用小导管注水泥—水玻璃双液浆加固地层。

对于隧道底部已填充的小型溶洞,可用加设底板梁加强衬砌的方式通过。将隧道底板或仰拱设计为平板式,底板及边墙下部加布钢筋,灌注钢筋混凝土,使边墙和仰拱(或底板)共同形成钢筋混凝土梁,增强和改善受力性能(见图1)。

3.3 大型溶洞处理

1)采用支撑结构通过溶洞方案。

a.支承墙加固。若溶洞内填充物松散、厚度较小,清除填充物,用浆砌片石墙支顶加固溶洞顶板;水流通过该处设置涵洞,以利排水(见图2)。b.拱桥支顶加固。若溶洞内填充物松散、厚度较大,可选用钢筋混凝土拱支顶加固。c.挖孔桩支顶加固。对于深度较大的溶洞,可采用桩基础加固,通过人工挖孔,实现成桩,桩底面嵌入基岩内,桩顶钢筋伸入钢筋混凝土底板内,与底板联成一体,形成稳定的受力体。d.支承柱嵌补加固。根据溶洞形态不同,采用支承柱,嵌补加固溶洞顶板,回填空隙并注浆加固溶洞基底。

2)采用跨越式通过溶洞方案。

如果溶洞较大,采用封堵、加固、支承等方式处理时,费用较高;溶洞较小时又不宜回填堵塞,工作面小,不易操作;若溶洞填充松软时不易建造基础,可采用布设结构物直接跨越通过溶洞的办法处理。a.边墙梁及行车梁跨越。施工方法采用先拱后墙法,使边墙梁在拱圈保护下安全施工。道床行车部位采用钢筋混凝土预应力梁。b.支墩、悬臂梁承托纵梁跨越。采用钢筋混凝土板梁做底板,承托边墙,托梁分别支承于支墩和悬臂横梁上,悬臂横梁采用锚杆锚固于基岩内。c.边墙拱跨越。将边墙拱脚设在边墙底部,拱顶定位在衬砌拱圈的拱脚下,通过配置钢筋加强衬砌形成边墙拱跨越溶洞。

3)采用绕避方案。

在施工中遇到一时难以处理的溶洞,为不使工程陷于停顿,采用迂回导坑绕避溶洞,然后再进行处理。

必须强调的是,当采用迂回导坑绕避溶洞时,为避免再次遇到溶洞,选择迂回导坑位置前,应探明该范围内溶洞的情况后再决策。

3.4 岩溶地面塌陷处理

隧道中地下水渗流排泄,导致岩溶地面塌陷,使地质环境遭到破坏,造成隧道开挖时塌方、涌水、涌砂及突泥等危害。施工中可采用化学注浆和管棚支撑开挖,在地面采用钢筋混凝土锚固桩稳固塌陷体,同时从地表高压注浆,阻截突泥。

4 监控量测

隧道通过岩溶区后,应对重点洞段进行监控量测。及时的监控量测,可以直接为设计和施工决策服务。监测项目有钢架受力及应变、喷射混凝土受力、二次衬砌受力、锚杆的受力情况以及拱顶下沉和洞周边收敛等。

5 施工中的注意事项

1)在打眼时应注意前方地质变化,如发现空洞或突然岩层变软情况时应停止爆破,通知设计人员,拿出安全措施方案后方可爆破开挖。2)开挖方法宜采用台阶法。在Ⅱ级～Ⅳ级围岩条件下,且溶洞仅穿过隧道底部一小部分断面时,可采用全断面一次开挖。3)当隧道只有一侧遇到溶洞时,应先开挖该侧,待支护完成后再开挖另一侧。4)对于含水岩溶地区,应按富水隧道施工要求组织施工。

6 结语

1)做好隧道岩溶的治理工作,a.要综合运用各种探测手段对隧道区进行超前地质预报,进行动态设计及时指导施工;b.要根据溶洞的不同类型采用不同的治理措施;c.及时进行监控量测,为隧道工程提供安全信息。

2)溶洞的类型绝对不止以上几种形式,由于石灰岩、碳酸盐岩受地理环境、水文特征等条件的影响较大,存在方式、特征也不近相同,更多、更好的处理方式待在今后施工中不断总结提高。

参考文献

[1]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,2002.

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3]曲海锋,刘志刚,朱合华.隧道信息化施工中综合超前地质预报技术[J].岩石力学与工程学报,2006,25(6):1 246-1 251.

[4]何发亮,李沧松.隧道地质超前预报[M].成都:西南交通大学出版社,2006.

[5]冉平,刘辉.岩溶隧道病害处置方法探讨[J].西部探矿工程,2006(126):184-185.

隧道岩溶富水区施工风险管理论文 篇5

1秀宁隧道施工风险预控及管理

秀宁隧道全长13187米，隧道地质条件复杂、断层发育、围岩破碎、岩溶及裂隙水发育、地表环境脆弱，存在掉快坍塌、软岩变形、支护变形、涌水突泥、有害气体、工期及环境等风险，施工难度极大，是全路极高风险隧道之一，必须加强风险预控及管理。

1.1加强项目前期的风险评估与管理

在项目设计阶段，督导设计单位进行风险识别，分析风险源及相应风险因素，评价风险发生的概率和后果，确定初始风险等级，进行风险控制方案措施设计;对高度残留风险，进行补充地质勘查，优化设计方案和专项风险控制措施，在设计文件明确了施工及安全注意事项、风险控制措施及监测要求，保证了设计文件中风险处置和工程地质勘察深度符合有关风险评估管理的规定和要求。在项目招标阶段，确定了合同各方风险管理内容和责任，界定了风险分担的原则、措施，规范了合同文件的风险管理内容。

1.2成立风险管理组织机构，建章建制，明确职责

针对项目工程技术特点和项目存在的风险，建设指挥部组织成立了隧道施工风险管理领导小组，并邀请设计、施工单位的专家成立专家组，协助进行风险评估与管理，以安全风险管理为重点，高度重视具有突发性和灾难性的风险。建立了科学有效的识别评估、科学决策、技术应对、安全措施体系，明确了职责分工，并在建设管理过程中，组织设计单位进行风险预控专项设计、组织参建单位加强应急管理和关键环节过程控制，将风险评估与管理贯穿于设计和施工全过程，对工程实施动态、有效的风险控制和跟踪处理。

1.3加强施工阶段的风险评估与管理

根据风险评估管理计划和实施办法，在施工准备阶段，组织设计单位进行安全风险技术交底，对残留风险的风险等级和设计措施进行审查;对施工单位报送的风险管理实施细则和风险预案进行审核。在施工期间采用定期、不定期和定量相结合的方法进行风险预控及管理。一是抓好风险识别，组织参建单位依据设计文件、现场调查及施工揭示的情况进行风险评估，对项目各工点风险事件相关数据资料汇总，逐一进行核对，对风险事件、设计或施工应对措施进行再识别、再评价，分析风险事件发生的等级、概率和损失，综合制定监测和预控措施，督导参建单位加强风险评估管理工作，根据项目进展和风险监测结果，动态调整施工组织方案和风险控制措施，必要时组织参建单位进行变更设计;二是抓好登记建档，对所有重大危险源进行登记，建设、施工、设计、监理单位四方分别建档，并定期开展自评价，实行动态管理。三是建立应急预案，按照防范事故、高效快捷的原则，结合危险源的级别和特点，组织专家分别制定有针对性的预案和措施，一旦发生问题，确保能够迅速采取有效措施。四是加强风险的`动态管理，针对风险等级，进行重点监控，强化方案措施，科学规避风险。

2秀宁隧道岩溶富水区施工情况

2.1秀宁隧道岩溶富水区情况

秀宁隧道发育三个岩溶富水区，第一富水区位于DK994+140~DK996+000段，长度约为1860m，穿越断裂带溶蚀潜流-承压流谷地，主要的构造有象山向斜和大龙潭逆断层，象山向斜主要为昆阳群绿汁江组(Pt1lz)白云岩，受构造影响，岩体破碎，节理裂隙发育，网格状岩溶裂隙发育，发育岩溶管道系统，相互贯通，有较好的储水条件;大龙潭断切穿岩层，使上下有良好的贯通条件，富水性好。第二富水区位于DK996+900~DK997+400段，长度约500m，穿越夹层条带溶蚀潜流谷地，主要为昆阳群落雪组(Pt1l)灰岩，溶洞、溶孔、溶隙等岩溶形态发育，受两侧昆阳群鹅头山组(Pt1e)、因民组(Pt1y)板岩弱透水层阻隔，受大气降水影响，使得地表水汇集于落雪组灰岩中，地下水丰富。第三富水区位于DK999+100~DK1000+900段，长度约为1800m。穿越中村-丁家村夹层条带溶蚀潜流谷地，主要的构造有高寨-七贤村1#、2#断层，岩性为昆阳群因民组(Pt1y)、美党组(Pt1m)板岩和落雪组(Pt1l)灰岩，受断层影响，灰岩节理裂隙发育，岩体破碎，且灰岩位于断层下盘，岩溶发育，存在管道系统，地表水与地下水连通，径流条件较好。

2.2隧道穿越岩溶富水区施工情况

针对秀宁隧道岩溶富水区的特点，在施工过程中主要采取了以下措施：一是编制专项施工方案和应急预案并通过专家评审;二是加强地表调查、综合超前地质预报和地质补勘;三是根据调查、预报情况综合优化施工方案和应急预案;四是按预测涌水量设置抽排水设施，并做好应急储备;四是根据开挖揭示围岩地质情况，动态调整支护参数和应急措施，并加强支护结构;五是及时采取注浆堵水措施，减少地表环境的影响。隧道穿越第一富水区、第二富水区涌水时有发生，在DK995+500～900段、DK997+300～450段发生较大岩溶涌水，水压最高达0.8MPa，揭示围岩以灰岩、白云岩为主，局部夹有砂质板岩、变质砂岩、方解石，岩溶裂隙发育，溶隙间充填黄泥等充填物，地表水与地下水连通性较好，涌水造成地表沉陷，井泉干涸。施工中鉴于掌子面围岩自稳性较好，顺坡排水，采取“排堵结合、加强支护”的处理措施，先释能降压排水，加强超前和初期支护，快速进行开挖支护施工，径向注浆堵水、充填溶腔，抗水压衬砌，施工安全通过，同时减少了对地表环境的影响。隧道穿越高寨-七贤村1号断层、高寨-七贤村2号断层第三富水区施工揭示岩性主要为因民组板岩、砂岩夹透镜状灰岩，落雪组灰岩以及美党组板岩、砂岩，1#斜井井身施工中在X1K1+185处突发涌水，涌水量达3100m3/h，淹井360米，累计涌水量258×104m3，采取“加大斜井抽排水能力、封闭注浆堵水、加强支护”的方案通过。斜井进入正洞施工后，在DK999+530、DK999+548处发生涌水，涌水量40～80m3/h左右，水质初期浑浊，后变清澈，施工至DK999+563突发大涌水，水压达1.2MPa，喷射距离达18米，水质混浊，并携带泥石，该段位于设计第三富水区灰岩段，进入高寨-七贤村1号断层影响带范围，岩体破碎、溶腔发育、地下水与地表水连通性较好，涌水量随降雨进一步增大的趋势明显，根据掌子面综合超前地质预报和现场调查判断，掌子面前方存在高压岩溶富水构造，继续掘进有突发涌水灾害的可能。由于进口和1#斜井正洞广通端未贯通，斜井施工反坡排水，采取“1#斜井正洞昆明端掌子面注浆堵水、暂停掘进，优化施工组织和资源配置，加快进口和1#斜井正洞广通端施工进度，及早实现进口与1#斜井贯通，形成顺坡排水，减轻斜井反坡排水的压力”的措施。进口与1#斜井广通端贯通后，恢复1#斜井昆明端施工，主动揭露掌子面前方高压水体，以达到释能降压的目的，施工至DK999+566时，揭露岩溶管道和溶腔，涌水量高达11910m3/h，并携带有碎石、泥沙，水质浑浊，采取“自然排水、释能降压、支护加强、抗水压衬砌”的措施，并采取径向注浆进行堵水、充填溶腔和加固围岩，施工安全通过。

3岩溶富水区风险管理及施工效果

山区岩溶隧道坍塌处治方案 篇6

贵州作为多山省区, 是中国唯一没有平原覆盖的省份, 全省山区覆盖率达92%, 闭塞的自然条件严重制约着当地经济的发展。为此, 贵州省近年来加大交通基础建设力度, 便于招商引资、发展旅游。但是, 山区为建设带来诸多不便, 隧道需要穿越复杂地质环境的时候尤为如此。目前, 软弱围岩开挖中多采用全断面开挖、三台阶七步开挖法 (在文[5]工程案例中成功运用) 、中隔壁法和双侧壁导坑法等, 不同的施工方法在不同情况下各有优劣, 如何选择合适的工法及辅助工法, 对隧道开挖的安全性、经济性和施工进度有重要意义。文[6]对岩溶地区的处治技术进行详细的分析, 实际工程案例表明了多台阶法处治隧道坍塌是可行的。文章在充分调查和分析贵州山区高速公路某隧道塌方原因及特点的基础上, 采用了三台阶七步开挖法, 并对支护参数进行了优化加强设计。实践表明, 该方法通过改进可运用来处理岩溶较发育的隧道塌方问题, 为同类工程问题处理提供有益参考。

1 工程地质条件及坍塌基本特点

隧址位于贵州南部山区, 地处珠江流域红河水系, 场区无常年性地表径流, 雨季产生的坡面流汇集于岩溶洼地内, 沿基岩裂隙、落水洞排出场区。隧道通过段为可溶岩石分布区, 地表岩溶洼地发育, 局部见岩溶落水洞分布。

该隧道内轮廓设计高程距拱顶高度7.1m, 净宽11.1m, 开挖面积达110m2, 为分离式长隧道, 隧道左幅里程ZK31+754～ZK33+579, 长1825m, 最大埋深约112m;右幅里程桩号为YK31+795～YK33+600, 长1805m, 最大埋深约111m。2011年8月, 隧道掌子面ZK33+366左侧溶洞坍塌, 孤石、碎石、粘土等填充物大量涌出并伴有流水现象, 造成ZK33+366～ZK33+370左侧4m初支开裂破坏, 溶洞空腔形成横向7m×纵向6m×高7m的锥形体, 溶洞沿路线走向方向延伸。坍塌规模及位置详见图1所示。

2 隧道掘进工艺特点及辅助措施分析

(1) 掘进工艺的适用条件及工艺特点

隧道穿越区分布着多处岩溶洼地和溶洞, 穿越Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级围岩, 工程地质和水文地质条件复杂, 因此工法的选择非常重要。

全断面开挖方法一次爆破成形, 对围岩扰动小, 施工进度快, 适合Ⅰ～Ⅲ级围岩, 缺点是单循环支护面积大、耗时长, 闭合不及时, 要求掌子面有较长的自稳时间;台阶法主要适用于Ⅳ级围岩, 减小开挖面, 提高掌子面稳定性, 台阶长度一般不大于1倍洞径, 仰拱距掌子面距离不大于2倍洞径;中隔壁法 (CD法、CRD法) 施工稳定性高, 对控制沉降变形效果显著, 缺点是经济性差, 进度慢, 拆除中隔壁时会再次扰动围岩;三台阶七步开挖法在台阶法基础上, 预留核心土, 适合于开挖断面为100～180m2的开挖面, 施工空间大, 工作面多, 功效比较高。

鉴于各功法特点和隧道具体情况, 开挖方法选择中, Ⅲ级围岩稳定性较好, 为加快施工进度, 选择满足安全性和经济性的全断面开挖法;Ⅳ级围岩采用台阶法开挖;对于Ⅴ级围岩和岩溶段, 采用三台阶七步开挖法。隧道初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺, 二次衬砌采用整体模筑混凝土。环形开挖预留核心土法上部留核心土支挡工作面, 有利于及时施作拱部初期支护以加强开挖工作面的稳定性, 核心土以及下部开挖在初期支护的保护下进行, 环形开挖进尺不宜太长, 一般环形开挖进尺为0.5～1.0m左右, 不宜过长, 上台阶长度为洞径的1.5倍。隧道台阶法开挖上断面后, 下断面采用左右交错开挖, 每次开挖长度为1.0～3.0m, 且不大于3榀拱架间距。

(2) 辅助施工措施

隧道开挖和支护过程中, 必须采用有效的辅助施工措施, 才能保证施工的安全进行。本隧道设计采用超前大管棚、超前小导管、超前预注浆等。

超前大管棚设于两端洞口, 防止隧道开挖塌方和仰坡变形, 管棚入土深度结合地形、地质情况确定。管棚钢管均采用Φ108×6mm热轧无缝钢管, 环向间距40cm, 接头用长15cm的丝扣直接对口连接。钢管设置于衬砌拱部, 平行路面中线布置。要求钢管偏离设计位置的施工误差不大于20cm, 沿隧道纵向同一横断面内接头数不大于50%, 相邻钢管接头数至少须错开1.0m。为增强钢管的刚度, 注浆完成后管内以M30号水泥砂浆填充;超前小导管适用于Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩段, 主要防止隧道开挖发生塌方, 采用Φ42×4mm的热轧无缝钢管。钢管环向间距约35～40cm, 外插角控制在10°～15°左右, 尾端支撑于钢架外侧, 每排小导管纵向至少需搭接1.0m;超前预注浆适用于岩体破碎、地下水发育且可能发生涌突水地段, 通过注浆提高围岩力学指标, 改善结构受力和开挖条件, 保证施工进度和安全。

3 隧道溶洞坍塌综合处治

根据上述对隧道掘进工艺的适用条件及特点, 结合现场实际地质条件及施工环境, 综合考虑形成隧道坍塌处治方案如下:

(1) 施作护拱后加固溶槽充填物。待溶洞充填物自流稳定后, 在拱顶以上浇筑混凝土护拱, 护拱之上用轻质泡沫混凝土灌注充填, 利用超前支护钻孔对隧顶溶槽充填物进行高压劈裂注浆加固后再进行开挖, 并加强隧道支护。

(2) 加固开裂初期支护。对左线ZK33+366～ZK33+370段采用Φ42×4注浆超前小导管, 长4m, 环向40cm, 拱部120°范围对开裂初支进行加固;该段二次衬砌增加钢筋采用S-Vb的参数, 厚40cm, 长4m进行加强。

(3) 调整掌子面掘进工艺及初期支护加强措施。综合考虑实际地质条件、投资、进度及安全因素, 掌子面的掘进工艺调整为三台阶七步法施工。左线ZK33+358～ZK33+366段将原设计支护类型由S-IVb调整为S-Vb加强, I18型钢间距调整为50cm, 其余参数按照S-Vb进行支护。

(4) 溶洞空腔处理措施。洞顶溶洞范围采用Φ72×4钢管形成桥架, 长度9m, 前方入岩1m, 环向40cm间距, 挂双层钢筋网 (20cm×20cm) , 再喷20cm厚混凝土, 预埋泵送管和导水管, 回填C20混凝土2m厚, 加快二衬, 及时跟进至掌子面。溶洞坍塌支护参数及三台阶七步法施工工序如图2和图3所示。

4 结论

通过对隧道工程地质条件、坍塌位置和特点及影响因素进行详细调查分析, 为便于提供现场施工操作空间、确保安全、不影响工程进度、有效控制投资, 综合采用如下处治方案:

(1) 施作护拱加固溶槽填充物;

(2) 超前小导管加固开裂初期支护;

(3) 对二衬钢筋及厚度进行加强设计, 提高刚度及承载能力;

(4) 掌子面掘进工艺调整为三台阶七步法进行施工, 并加强了初期支护设计。

该隧道岩溶地段运用此工法及处治措施, 在规定的时间内顺利安全通过, 隧道溶洞坍塌段得到成功处治, 此工程措施表明, 运用在大断面隧道中的三台阶七步工法, 在普通断面隧道溶洞坍塌中得到成功应用, 为同类工程问题的处治提供了有益参考。

参考文献

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隧道岩溶 篇7

研究区隧道位于浙江省衢州市开化县境内, 隧道区域地形地质条件复杂, 山岭险峻, 峰峦叠嶂。隧道设计为双洞分离式公路隧道, 全长3060米, 右线设计长度3057米, 左线设计长度3102米, 洞身最大标高663m, 洞口标高在189~220m左右, 高差大。

2 隧道区基本地质条件

2.1 地形地貌

隧道位于怀玉山脉芹源岭地区, 属低山地貌, 整个隧道沿N72°E方向展布。其进口处山脊走向为N45°E, 出口处山脊走向变为N0°~25°E, 山体最高点为高峰洞, 标高664.5米, 山脊两侧坡度陡, 沟谷深切。

2.2 地层岩性

隧道区地处杨子准地台东南部, 属江南地层区, 隧道主体处出露地层为海相硅质岩和碳酸盐岩沉积的寒武系上统华严寺组、中统杨柳岗组。下统荷塘组出露于隧道的北西向, 上统西阳山组出露于隧道的东南向。

2.3 地质构造

研究区位于华夏系褶皱带内, 隧道区在石门背斜东南翼通过, 石门背斜, 轴线呈北东60-70°方向展布, 核部地层为震旦系灯影组, 两翼地层为寒武系地层;受断层破坏较大, 宽约10km, 长约4km, 总体宽大于长, 为短轴背斜;枢纽产状240°∠20°。

隧址断裂构造较发育, 主要断裂为F34, F35, F36, F37。其空间位置如图1所示。其中F36、F37两条张性断层对隧道影响比F34、F35两条压性断层大。

根据野外调查, 受石门背斜及附近张性断层影响, 山顶处裂隙较发育, 主要发育顺层节理和倾向节理。实测一组顺层节理宽10-15厘米, 走向226°, 约1米/条。

3 水文地质条件

3.1 地下水类型

隧道通过区主要地下水类型为碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶水、裂隙水, 富水性弱, 含水层岩性为寒武系中统杨柳岗组 (ε2y) 深灰色中薄层状泥灰岩、白云质泥灰岩、条带状、饼状灰岩, 夹含炭硅质页岩, 上统华严寺组 (ε3h) 深灰色条带状灰岩夹饼状灰岩, 西阳山组 (ε3x) 深灰色中厚层状泥灰岩、饼状、瘤状、条带状灰岩。岩溶发育一般, 地下水赋存于岩溶裂隙中, 富水性不均一, 主要受构造及地貌控制。

3.2 补给、径流、排泄特征

综合来看, 区内岩溶地下水主要接受大气降雨补给。主要通过节理构造、溶蚀裂隙及极少数小型溶洞下渗补给地下水, 由于隧道沿分水岭方向展布, 两边坡度大, 水在自身重力的作用下, 易于形成地表径流, 大气降雨很大一部分无法有效补给地下水。

区内地下水径流主要受地势影响, 总体上应为上图所示四个方向, 向山下径流。又由于山顶处及山体北坡多出露岩层且顺层节理及切层节理发育, 在局部形成优势通道, 切层节理沟通多个层面, 使得地下水渗流方向改变, 在节理交汇处, 运动更为频繁。

本区地下水在山脚下以泉的形式转化为地表水或是以潜流形式侧向补给其他含水层, 最终汇入池淮溪、龙山溪。

3.3 隧道区岩溶发育状况

隧道区碳酸岩分布广泛, 寒武系除大陈岭组外均可见露头, 隧道区主要穿过中统杨柳岗组和上统华严寺组。从地表调查来看, 岩溶主要形式有溶纹、溶沟、溶槽等, 在上寒武统含泥质条带的泥晶灰岩中, 由于差异性溶蚀作用, 在断面上见到鱼鳞状或波纹状溶蚀沟纹。区内溶沟、溶槽等发育较浅。

溶蚀裂隙主要沿层面及一组与层面正交的节理面发育, 外部宽度可达15cm, 但溶隙规模受构造面控制, 延展性有限, 发育深度较浅, 对大气降雨的导入作用不甚明显。

总体来说, 野外调查表明芹源岭地区地表溶蚀现象并不明显, 多为溶隙和顺构造面方向的小溶洞, 规模和深度都十分有限, 唯一发现的一处大规模溶洞并不能说明该区域具备发育群发性大规模溶洞的条件。

3.4 涌水量计算

3.4.1 涌水量预测分段确定

根据隧道区段地下水补、径、排特点及含水岩组富水性、岩溶发育特征, 对隧道区进行分区段涌水量预测, 各分段控制面积确定以1∶1万地形图为基础, 结合野外调查并考虑隧道区高程的影响程度而圈定。

3.4.2 涌水量预测方法选择及参数选取

隧道涌水具有季节性变化, 预测隧道涌水量时应分别计算正常涌水量与雨季最大涌水量值。涌水量预测正确性, 主要取决对隧道充水条件的正确分析及计算参数和计算方法的合理选用。由于目前所获取的本区水文地质资料有限, 拟采取降水入渗系数法整体上预测涌水量。

降水入渗系数法:

式中:a-入渗系数;η-涌水系数;A-年均降水量 (mm) ;F-各区段汇水面积 (km2) ;Qa-采用大气降水渗入法计算的渗入补给量 (m3/d) ;Qy-采用大气降水渗入法计算的涌水量 (m3/d) 。

区内降水量数据通过开化县气象资料获取。对涌水系数来说, 本区内含水岩层均为弱富水性, 且岩溶水主要运移于岩溶裂隙中, η取值空间应在0.1到0.4之间。对入渗系数来说, 以区域水文地质报告已有参数为基础, 同时参考各分区段入渗特征, 确定最终参数取值。

3.4.3 涌水量计算

根据涌水量计算结果, 隧道区年最大涌水量444.8573m3/d, 年最小涌水量202.6685m3/d, 年正常涌水量304.8472m3/d。按开化县历年监测的日最大降雨量预测, 可能产生的最大涌水量为13007.1m3/d。

4 隧道岩溶问题综合分析

4.1 地层岩性对岩溶发育的控制

碳酸盐岩是岩溶发育的物质基础, 碳酸盐岩中的Ca O含量越高时, 则其可溶性就越强, 反之, 则越弱, 即白云岩类、泥灰岩类、硅质泥质炭质石灰岩类岩溶发育较弱, 纯灰岩类则岩溶发育最强。从岩性角度来看, 工作区上覆地层为寒武系华严寺组、杨柳岗组, 本地区寒武系岩层总体特点是泥质含量较高, 且碳酸盐岩常与非碳酸盐岩互层发育, 因此从岩性基础上分析, 本区岩溶并不发育。从实际野外调查来看, 除高峰洞附近出现一较大溶洞外, 也未见有其他群发性大型溶洞或地下暗河存在。

4.2 地形地貌对汇水条件的控制

在不同地貌条件下, 岩溶发育过程是不同的。因为岩溶发育在很大程度上受地表水和渗透条件的影响, 而这两者又常受地貌条件的影响, 如地面坡度、切割密度和深度、水系分布等。因此, 岩溶发育过程常和地貌发育过程联系在一起。地面坡度的大小直接影响渗透量的大小。在比较平缓的地方, 地面径流流速缓慢, 渗透量就较大, 岩滚较发育。反之, 地面坡度愈大, 径流流速愈快, 渗透量就愈小, 岩溶发育就较差。

从地形地貌来看, 由于隧道穿过两大流域分水岭, 地形坡度陡, 使得补给区面积较小, 径流速度较快, 不利于地下水补给。

4.3 地质构造与岩溶发育关系

从构造角度来看, 主要影响在于张性节理发育且张开度较好, 主要分为顺层节理和倾向节理, 其中顺层节理发育占主导, 为入渗提供了良好的通道, 而倾向节理沟通了多个层面的顺层节理, 在其交汇地带, 地下水循环活跃, 往往为岩溶较发育提供了有利条件, 调查中高峰洞附近的溶洞就是地下水顺着倾向节理垂直下渗, 在顺层节理面处发育的一个较大的溶洞, 其规模大小与此处节理大小密切相关。

5 结束语

通过本次调查, 基本查明了隧道区段的水文工程地质条件与岩溶发育特征, 对隧道区岩溶水文地质条件有了如下基本结论: (1) 受地层岩性及汇水条件影响, 本区岩溶地貌不发育, 主要以表面的溶痕为主。 (2) 本区岩溶发育规模主要受构造影响, 特别是张性裂隙, 区内唯一较大溶洞就是在构造影响下发育而成的。 (3) 通过初步估算计算, 区内涌水量并不大, 正常降雨条件下, 丰水年也仅为445m3/d, 按历史最大日降雨量来算, 则为13007m3/d, 对隧道整体工程影响不大。

摘要：基于对浙西隐伏岩溶区某高速隧道地质背景条件的详细调查, 文章系统总结了研究区内的地形地貌、地层岩性和地质构造特点;对研究区的地下水类型及赋存条件, 地下水补给、径流、排泄条件等做出了分析;总结了研究区内的岩溶发育特点, 计算了隧道的基本涌水量, 并对隧道的岩溶问题进行了综合分析。从而为该高速隧道的工程建设提供了可靠的地质依据, 也进一步保障了该公路后期的科学设计和安全施工。

关键词：隐伏岩溶,隧道,水文地质条件,岩溶

参考文献

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岩溶地区地铁盾构隧道设计风险控制 篇8

关键词：盾构隧道,风险控制,岩溶地区

1 概述

由于岩溶地区岩溶和溶洞分布具有不确定性，且不易准确勘察，给结构施工和后期运营安全带来难以预见的风险，因此加强岩溶发育地区城市地铁隧道设计风险控制，对减小工程实施难度，确保工程安全至关重要。盾构法施工因为施工速度快，对周边环境影响小，通常被作为设计推荐的施工方法。岩溶发育给地铁盾构隧道带来较大的工程风险与施工难度，本文就城市地铁隧道如何设计风险控制进行全面分析。

2 岩溶地区地铁盾构隧道建设工程风险辨识

地铁盾构隧道施工与运营过程中溶(土)洞在附加荷载或振动作用下会引起涌水突泥、地基变形坍塌、地面过大沉降，并造成建(构)筑物变形倒塌及周边管线爆裂等，给地铁盾构隧道施工和运营安全带来安全隐患。岩溶地区盾构隧道建设除存在很大的工程安全风险外，其处理费用往往难以有效控制，存在较大投资预算风险;同时由于岩溶处理效果难以控制，处理措施与技术参数需要在实施过程中不断调整完善，因此还存在较大工期风险。根据《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》相关要求，综合考虑岩溶对隧道工程的影响，盾构法城市地铁岩溶隧道一般可定为一级风险源。

3 岩溶地区地铁盾构隧道设计风险控制

3.1 盾构隧道设计方案要点

1)岩溶地区盾构隧道建设一般遵循尽量避让的原则。2)应在满足地铁使用功能前提下充分考虑地层特点和岩溶发育情况对隧道的影响，综合比较区间隧道与相邻车站的使用功能要求、工程风险、施工难度、经济性后，确定岩溶地区线路的平、纵断面方案。根据隧道施工方法特点合理确定隧道的埋深，并尽量避免将隧道设置在岩土分界线附近。3)应根据盾构法和岩溶发育特点采取有效措施对岩溶进行处理，以降低工程风险和施工难度。同时，还应综合考虑岩溶工程风险与其他工程风险之间的相互关系与影响。4)岩溶地区隧道工程设计方案与岩溶处理方案应进行专家咨询与论证，以尽量减小各项工程风险。

3.2 设计对勘察要求

设计宜结合岩溶可能对盾构隧道施工与地铁运营的不利影响，根据工程特点对地质勘察提出采取地质调查、大地钻探及物探等手段探明岩溶发育规律、空间分布、溶洞顶板结构、岩溶连通性、岩溶水与地表(下)水之关系以及环境效应等问题开展系统研究的相关要求。设计应认真研读岩溶地区勘察报告，提出存在异议的地方供各方讨论，勘察单位需对各参建单位提出的疑问进行解释，以加深设计单位对于岩溶对工程影响的认识。

3.3 岩溶处理目的

1)确保隧道施工期间隧道结构安全和人员安全;2)防止地面塌陷和过大沉降，影响周边重要建(构)筑物安全;3)满足隧道永久结构的承载力、变形、防水要求，预防岩溶进一步发展，减小后期运营风险。

3.4 盾构隧道岩溶处理方案

3.4.1 岩溶处理范围

岩溶处理的范围应综合考虑隧道施工对溶(土)洞的影响和溶(土)洞坍塌后对隧道施工与隧道结构的危害进行确定，受影响因素主要有施工方法、岩溶发育规模与大小、洞室稳定性、岩溶水情况等。部分城市地铁在结合地质条件与岩溶发育特点后，对岩溶处理的范围进行了适当的优化并进行专家论证，无锡地铁2号线岩溶主要位于隧道下方且溶腔普遍较小，岩溶处理范围为“隧道向两侧外放5 m后，隧道底板以下有大于2 m厚的可塑、可塑～硬塑粘土层和粉质粘土隔水层，其下方溶洞顶板(中风化、微风化灰岩)厚度大于1 m的岩溶原则上可不作地面处理，对溶腔较大(洞高较大)的岩溶需要加密钻孔探测其边界后再酌情处理”。

3.4.2 岩溶处理原则

1)岩溶处理采取地面超前处理和洞内处理相结合的方法，应尽量探明发育于隧道影响范围内的岩溶并进行地面处理后再进行盾构隧道施工通过。2)岩溶处理前应进行地质补充勘察工作，以进一步探明岩溶发育情况，岩溶处理注浆应尽量利用已有的地质钻孔。3)若填充物为全填充的可塑、硬塑粉质粘土，且承载力特征值大于160 k Pa或标贯大于15击时可不进行处理。

3.4.3 地面超前处理

1)地面超前处理方案。岩溶地面超前处理以钻孔注浆填充为主，在地面超前处理前需要根据已有地质资料对钻孔进行加密，广州地铁3号线，5号线及南京地铁3号线岩溶发育区补充钻孔加密后纵向间距一般为5 m～10 m。若某钻孔揭示有岩溶且需要进行处理，则以该钻孔为中心沿垂直隧道方向由内至外间隔2 m～3 m施作一排岩溶探查孔，直至基本找到岩溶边界。然后，沿平行隧道方向间隔2 m～3 m施作岩溶探查孔直至基本找到洞体边界为止。岩溶地面处理主要采用钻孔注浆填充，若岩溶为有限边界则以揭示岩溶的最外排钻孔作为最外排注浆孔，若垂直于隧道方向在岩溶处理范围内未找到洞体边界，在安全限界附近钻孔然后采用速凝型浆液注浆控制注浆处理边界，以有效控制注浆的范围与注浆量。2)岩溶注浆处理控制要点。岩溶地面填充注浆可采用花管注浆与袖阀管注浆，采用花管注浆应设置止浆塞。注浆施工时应采取措施保证浆液在有效的高度范围内进行填充和扩散。一般情况下先注周边孔再注中间孔，周边孔采用速凝型浆液，中间孔采用普通水泥浆或水泥砂浆。每处岩溶处理前应进行注浆试验，并及时调整注浆参数，注浆效果达到要求后再进行大范围的使用。注浆采取间歇式注浆，进行多次注浆，每次注浆间隔6 h～10 h。对于周边孔以相对小压力、多次数、较大量控制，注浆压力0.2 MPa～1.0 MPa，注浆3次～5次;中间孔注浆压力0.5 MPa～2.0 MPa，注浆3次～5次。

3.4.4 盾构隧道岩溶洞内处理

在管片底部标准块各增加2个预留注浆孔，新增预留注浆孔构造同吊装孔。盾构通过后在不影响正常掘进的情况下或监测显示隧道沉降、变形较大时，通过预埋注浆孔和管片吊装孔采用风钻钻孔以进一步探查是否仍然存在发育于隧道下方的岩溶。洞内钻孔揭示有岩溶时，采用钢花管注浆对岩溶进行填充处理;对未揭示有岩溶发育的钻孔，应及时采用水泥浆进行封堵。注浆过程中应注意压力控制，加强监测，防止压力过大造成管片发生过大变形或开裂。管片预留注浆孔布置图见图1。

3.4.5 岩溶注浆处理效果判断

应综合考虑注浆压力、注浆量与地面反应等因素判断是否需要结束注浆，注浆施工过程中若地面出现冒浆、冒水与地面隆起等现象，在排除未按照工艺要求进行施工等原因后，也可作为结束注浆的参考条件。在结束注浆后，需对岩溶处理效果进行钻孔取芯验证，查看注浆体是否连续，要求洞内全填充，在钻进过程中无明显掉钻，钻进过程中在溶腔填充范围内无明显的漏水与漏浆，达不到要求应补充注浆。同时应进行原位标准贯入试验，处理后溶(土)洞填充物标贯值应不小于15击，其承载力特征值不小于160 k Pa。

3.4.6 加强岩溶地区盾构隧道风险设计交底与施工配合

施工前设计人员应就岩溶地区盾构隧道设计与岩溶处理方案对施工单位进行交底，交底时应强调岩溶工程风险及可能引起的环境风险。制定重大风险预警控制指标与监测要求并进行交底，要求施工过程中加强对周边重要建(构)筑物、地下管线、地面的沉降变形监测与巡视。

同时还需参与制定岩溶地区盾构隧道施工注意事项及事故应急技术处置方案，配合可能发生的事故进度进行重大风险沟通与交流，参与建设单位风险管理，指导审查事故单位风险管理方案、处置措施与应急预案，协调实施现场施工风险跟踪管理。应根据现场施工反馈信息，对盾构隧道设计与岩溶处理方案进行必要的调整。

4 结语

我国可溶性岩分布广、面积大，岩溶将对城市地铁盾构隧道建设带来很大的建设难度与工程风险。岩溶地区盾构隧道工程作为重大风险源需引起建设各方的高度重视，在设计过程中加强风险控制可有效降低工程风险，同时也需要施工过程加强施工质量控制与工程管理。

参考文献

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[5]李广涛.广州地铁三号线北延段岩溶处理设计[J].隧道建设,2009(1):61-63.

高速铁路隧道基底岩溶处理技术研究 篇9

岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层进行化学和机械性侵蚀破坏、搬运、沉积作用形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。岩石的的可溶性和裂隙性以及水的侵蚀性和流通性是岩溶发育的基本条件。我国岩溶地区分布广泛, 随着我国高速铁路建设项目的不断发展, 在岩溶地区开展隧道工程施工已不断增加。岩溶地区的地质条件复杂, 溶洞发育, 通常在向斜构造比背斜构造岩溶发育强烈, 向斜构造的核部岩溶发育比两翼强烈, 背斜构造两翼比核部岩溶发育强烈。岩溶对隧道的影响主要表现为结构物部分及全部悬空, 大大降低隧道使用的可靠度, 溶洞填充物外涌, 给施工造成困难和安全隐患, 季节性的岩溶洞穴涌水, 给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素[1,2,3]。在岩溶发育地区修建隧道过程中, 如何保证工程安全、可靠、顺利的穿越岩溶区的处理技术方案是设计和施工技术人员必须研究和解决的重大课题。

对于隧道穿越岩溶问题, 特别是处理隧道基底岩溶问题, 已有较多问题进行了研究, 李治国[4]提出了岩溶处理原则和不同类型岩溶的处理方法;张民庆等[5]对宜万铁路的典型岩溶进行了总结, 并讨论了不同类型的岩溶治理实例;施政[6]、欧振祥[7]、马涛[8]对铁路隧道岩溶的处理技术进行了探讨;刘小兵[9]、夏桂云[10]探讨了隧道穿过大型溶槽地段时, 采用地基梁结构的处理方案。以岩溶洞穴与隧道的相对位置和距离而言, 岩溶位于隧道上方或侧翼时, 该类岩溶一般较容易进行处理, 但当溶洞位于隧道底部时, 则处理就较为棘手, 需谨慎处理。本文以云桂高速铁路东风隧道DK639+441~+459 m段的基底岩溶作为具体工程实例, 讨论基底岩溶处理的一般原则与方法, 具体的对该隧道以桩基跨越和筏板基础的方法可靠、安全的穿越岩溶危险区, 并满足隧道基底满足地基承载力, 保证列车安全运营。

2 工程概况

东风隧道位于云桂高速铁路, DK639+441~+459段隧道洞身穿过二叠系下统梁山组灰岩夹炭质页岩、砂岩 (P1l) , 岩质软硬不均。强风化区 (W3) , 层厚约为4~6 m, 属于IV级软石, 为C组填料;灰岩弱风化带 (W2) , 属V级次坚石, 为A组填料。炭质页岩、砂岩弱风化带 (W2) 属IV级软石, D组填料。对DK639+441~+459段隧道进行揭示时, 发现隧道底部岩溶强烈发育 (图1) , 隧道底部灰岩中发育串珠状溶洞, 溶洞可分为三层, 第一层溶洞大小为0.3~3.9 m, 第二层溶洞大小为3.1~6.5 m, 第三层溶洞大小为1.3~10.5 m, 溶洞充填物以黏土为主, 溶洞地层描述如下:

(1) 粉质黏土 (Q4ca) :溶洞充填物, 棕黄、棕红色, 软塑状为主, 局部硬塑状, 局部夹20~35%的灰岩质碎石角砾, 属II级普通土。该层厚度较大, 不能够满足隧道基底承载力的要求, 需要进行加固或换填等处理。

(2) 灰岩 (P1l) :灰色, 隐晶结构, 薄~中厚层状, 岩质坚硬, 局部节理及溶蚀裂隙发育, 岩溶强烈发育。溶蚀破碎带 (R3) 厚0~10m, 浅灰、棕黄色, 岩体破碎, 局部杂乱, 围岩呈强风化带和碎块石土夹软黏土, 黏土分布不均匀, 局部有软硬不均现象, 属IV级软石;弱风化带 (W2) 属V级次坚石, 为A组填料。

隧道施工中未见地下水发育, 该溶洞地段属于地下水季节变动带, 地表溶蚀洼地较为发育, 旱季涌水量一般较小, 丰水年地表溶蚀洼地雨水汇聚后沿溶洞及岩溶管道下渗形成临时性地下水流, 造成部分充填的软塑状粉质黏土流失, 同时雨季则以“过路水”为主, 运动方向以垂直运动为主。溶洞充填的黏土、隧道围岩及溶洞围岩的物理力学性质如下:

3 岩溶隧道处理一般原则与方法

3.1 岩溶处理一般原则

在岩溶隧道施工过程中, 首先需通过利用地质雷达进行超前地质预报来预测前方是否遇到岩溶洞穴, 判别其规模、大小、相对位置及与隧道的距离, 确定岩溶的工程地质及水文地质特征, 制定针对性的预处理的施工对策, 其处理方案必须以安全为主题, 兼顾经济、可靠性, 因此岩溶的治理方案必须严格遵从“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的3个基本宗旨, 坚持“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、紧衬砌、勤量测”的原则通过岩溶地区。根据国内外岩溶隧道的施工经验, 岩溶主要需遵循采取以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理的原则:

(1) 以疏为主, 始终坚持对岩溶水进行疏导, 尽量不改变岩溶水的渗流路径, 保持岩溶水的赋存状态, 以保证施工安全及隧道运营的可靠和安全。

(2) 堵排结合, 根据溶洞中的岩溶水与地表水的关系, 尽量切断地表岩溶水的补给, 改变其地表水渗入该溶洞, 同时提高隧道工程的防渗等级, 提高围岩的抗渗能力。在隧道外部地区修建岩溶水径流通道, 使水体能安全快速的通过隧道区, 防止其造成水压, 对隧道产生威胁。

(3) 因地制宜, 综合治理, 需根据隧道所处的工程地质和水文地质条件及周围环境条件, 采取多种方法进行综合治理。

3.2 基底岩溶处理方法

在岩溶隧道施工过程中, 应综合考虑岩溶的洞穴充填特征、所处位置、规模大小、水文情况、施工状态等因素进行因地制宜的采取处治措施。对于隧道底部溶洞的处理方法有多种, 主要包括换填封堵、注浆加固、桩基处理、复合地基处理以及筑梁或拱结构跨越等形式。通过对岩溶洞穴规模大小进行分类, 其基底岩溶的处理方式如下:

3.2.1 小型溶洞处理

(1) 当岩溶洞穴位于隧道基底位置且内部无充填物时, 当发育深度<5 m时, 可采用片石混凝土回填的处治方案, ;当发育深度>5 m时, 采用弃碴等进行回填至距基底5 m范围以下部分夯实, 并保证满足承载力及沉降要求, 隧道基底以下5 m采用混凝土回填处治方案, 整个回填过程中必须进行振捣, 保证密实。

(2) 当岩溶洞穴位于隧道基底位置且内部有充填物时, 应在清除岩溶洞穴内的充填物后, 采用C10混凝土或M7.5浆砌片石回填。

3.2.2 大型溶洞的处理

(1) 托梁+板跨方案, 隧道基底必须采取弃碴回填后, 采用“托梁+钢筋混凝土板”的跨越结构, 同时需加强初期支护和二次衬砌的形式。

(2) 型钢混凝土+板方案, 当隧道基底溶洞很深, 而溶洞在隧道纵向的跨度小于3 m时可进行选用。

(3) 钢管群装方案, 当隧道基底溶洞大于较深, 约5~20m时, 可采用钢管群桩加固处理方案。

(4) 桩基+承台方案, 当隧道基底溶洞的纵向发育范围较大, 溶洞发育深度距基底为20~30m时, 可采用桩基+承台方式进行处置, 但必须计算溶洞底部桩基承载力和承台承载力, 确定承台厚度和隧道基底承载力。

(5) 充填方案, 当岩溶纵向发育规模巨大, 发育深度大于30m时, 可采用填筑方案, 以路基形式通过岩溶地段。

(6) 梁跨方案, 当基底岩溶规模较大, 溶洞中充填松软充填物时, 要求不堵水, 需疏水时, 可采用本方案。

(7) 拱跨方案, 对于大跨度的过水型溶洞, 而且溶洞周围岩体相对比较完整, 具有拱跨墩的承载力是, 可以据地质条件进行选择。

4 东风隧道DK639+441~+459段基底岩溶处理措施

(1) 基底岩溶及衬砌处理。据溶洞形态与隧道关系, DK639+441~+459 m段共18m隧底采用桩+筏板基础, 具体如下:钻孔桩桩径1.0m, 桩长17m~22m, 桩间距纵向4m, 横向3.8m, 共14根, 采用C35钢筋混凝土, 桩底嵌入基岩深度不小于2m;桩顶钢筋伸入筏板1m, 桩长从筏板底面处算起;板厚1.5m, 宽13.92m, 长18m。

根据开挖揭示的地质条件及岩溶形态, 并结合隧底岩溶整治措施, 隧道DK639+441~+459 m段扩挖后重新施作喷射混凝土及钢筋网, 采用“直边墙+底板”型式, 同时需进行环向加固围岩, 洞身拱墙、仰拱均采用C35钢筋混凝土, 沟槽身C25混凝土, 盖板C35钢筋混凝土, 仰拱填充C20混凝土, 喷射混凝土采用C25混凝土或C25纤维混凝土。

(2) 防排水措施。隧道DK639+441~+459 m段的地下水对混凝土无侵蚀, 二次衬砌拱部、边墙及仰拱混凝土抗渗等级不低于P10。暗洞初期支护与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设EVA平面防水板加无纺布防水;暗洞衬砌拱墙环向施工缝设中埋式橡胶止水带加外贴式橡胶止水带, 仰拱环向施工缝设中埋式橡胶止水带;纵向施工缝设中埋式钢边橡胶止水带加遇水膨胀橡胶止水条;施工缝环向数量按10m一道计列, 纵向施工缝数量按2道计列;两侧边墙脚设φ80纵向透水盲沟, 并每隔5~10m将地下水引入洞内侧沟, 同时要求纵向盲管直接弯入隧道侧沟, 纵向透水盲沟明暗衬砌段分别设置且不得连通。

隧道DK639+441~+459段对地下水采取“以排为主”的设计原则, 对DK639+441~+459 m段环向盲管加密至每3m一环。

5 结论

(1) 岩溶是岩溶发育地区隧道施工过程中的常见不良地质现象, 岩溶处理过程中应因地制宜、综合治理, 对隧道基底岩溶需考虑岩溶规模、大小、充填物情况进行处理。

(2) 隧道基底溶洞处理必须满足隧道基底承载力, 并且应具有足够的刚度, 保证工后轨道沉降满足规范要求。

(3) 本隧道基底岩溶处理方法主要采用刚性比较大的桩+筏板基础通过岩溶区, 对衬砌进加固处理, 配合防排水措施来达到处理岩溶的目的。本文通过对高速铁路岩溶隧道的岩溶治理方案, 为以后类似岩溶隧道设计及施工方案积累经验。

参考文献

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岩溶地区铁路车站隧道施工技术 篇10

1 工程概况

白云山隧道位于宜昌市点军区的土城乡和长阳县的高家堰镇之间,东起杨岔沟,西至景阳沟,进口里程DK40+550,出口里程DK47+377,全长6.827 km。隧道进口段DK40+550～DK43+050坡度为5.9‰,出口段DK43+050～DK47+377坡度为15.3‰,整个隧道的坡度为单面坡。

白云山隧道为宜万铁路全线12座控制性隧道工程,属于Ⅰ级高风险隧道,地质条件复杂,技术要求高,施工难度大。隧道进口段DK40+550～DK41+803为车站隧道及燕尾式隧道,其中DK40+550～DK41+255段为四线双跨连拱隧道,DK41+255～DK41+437段为大跨双线车站隧道,DK41+437～DK41+803段为燕尾段隧道。

2 施工方案

1)车站隧道按照新奥法原理组织施工,四线双跨连拱车站隧道采用中导洞先行,两侧台阶法施工。考虑以后快速平行施工,中导洞断面可以适当放大,在不影响中隔墙施作的情况下偏右设置,以便为施工中隔墙以及以后的开挖预留行车通道(见图1)。

四线双连拱车站隧道开挖顺序为:①→④→⑤→⑥→⑦。

施工顺序:a.先开挖中导洞,方位偏右洞;b.中导洞支护;c.中隔墙浇筑并回填顶部;d.左洞上导坑开挖支护;e.左洞下导坑开挖支护;f.右洞上导坑开挖支护;g.右洞下导坑开挖支护。

四线双连拱车站隧道开挖工艺要点:确定中导洞开挖设置位置时,必须考虑下一步工序的开展。a.要保证中隔墙的浇筑不受影响;b.要保证道路畅通,掘进工作正常进行。

各道工序施工时间控制:中导洞开挖150 m左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150 m;在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。

2)大跨双线车站隧道采用CRD工法施工,由四线车站隧道中导洞(DK41+255)进入到大跨双线车站隧道时,先以双侧壁导坑法掘进10 m,即到DK41+265,然后由里往外扩挖大跨双线车站隧道的拱部,形成大跨双线车站隧道断面,完成工序的转换,而后以CRD法施工大跨双线车站隧道(见图2)。

四线双连拱车站隧道开挖顺序为:①→②→③→④。

先开挖上导坑左半断面①,而后开挖上导坑右半断面②,再开挖下导坑左半断面③,最后开挖下导坑右半断面④。

四线双连拱车站隧道施工工艺要点:中导洞开挖设置位置确定,必须考虑下一步工序的开展。a.要保证中隔墙的浇筑不受影响;b.要保证道路畅通,掘进工作正常进行。

各道工序施工时间控制:中导洞开挖150 m左右时开始中隔墙的浇筑,同时中隔墙顶部回填要及时;在中隔墙混凝土强度达到要求后,可以开挖左洞上导;上导坑开挖与下导坑开挖距离不要超过150 m,在全断面形成后,可开始洞身衬砌工作。

3)车站燕尾段连拱隧道采用中导洞先行,两侧台阶法施工,考虑以后快速平行施工,中导洞断面可以适当放大,在不影响中隔墙施作的情况下偏右设置,主要考虑同时施工中隔墙以及为以后的开挖预留行车通道(见图3)。

燕尾段开挖顺序为:①→⑤→⑥→⑤′→⑥′。

先开挖中导洞①,支护②,中隔墙衬砌③,顶部回填,开挖⑤,(6),再开挖(5)′,(6)′。

燕尾段施工要点:先开挖中导洞,断面可以考虑采用偏左或偏右,主要考虑平行作业。开挖后立即进行中隔墙的施作,中隔墙设计C25素混凝土,墙底可以考虑施作锚杆,a.可以钎探底部地质情况;b.可以作为加强底部承载力。

在中隔墙施作完毕,强度满足设计要求后,可以开挖右洞或左洞。开挖右洞,必须对中隔墙进行刚性支撑,以保证安全和质量。开挖一边后进行洞身衬砌,完工后再开挖左洞。

对中隔墙顶部回填要及时、饱满,强度要高。

3 车站隧道施工要点

1)超前地质预报必须按照设计要求作,探明前方地质情况,TSP203、超前地质水平钻、红外探水、超前炮孔、地质雷达等,必须借助科学的手段探明地质情况。2)中导洞的施工本身就起到了超前预报,探明地质情况,为后期施工打下基础。3)初期支护要及时、到位,要保证施工安全。4)全方位的进行监控量测,对隧道围岩变形要进行科学的观测和推算,通过围岩量测的数据,科学的指导施工。5)四线双连拱隧道中导洞的具体位置设置,尺寸大小,便于平行施工作业。在中隔墙施工完毕,强度达到要求后,可开挖左洞,洞身开挖采用上下导坑,开挖采用控制爆破及合理的爆破参数,经计算在中隔墙不影响的情况下可以不对中隔墙进行刚性支撑。6)大跨断面的施工,严格按照CRD法施工,以及从四线连拱到大跨的施工工艺的转变,从侧壁导坑法转入CRD法的施工转变。大跨断面中要注意左右上导的距离,中隔壁的拆除时间,临时仰拱的施作,左右下导坑以及与上导坑的开挖距离控制。开挖完成后立即施作仰拱,仰拱每次施作控制在10 m以内。7)燕尾段开挖按照中导洞施工法,先开挖中导洞,再施工中隔墙,在中隔墙混凝土强度达到要求后,可开挖左洞、右洞,在开左洞时要对中隔墙进行刚性支撑,具体支撑见图3。8)科学合理的施工组织设计,是保证车站隧道快速施工、安全施工的基础,严格的管理组织、严格遵循施工规范是车站隧道安全施工的保障。

4 结语

宜万铁路白云山隧道车站施工,为以后的大断面隧道施工积累了丰富的施工经验,提供了成熟的、可操作性的、快速的施工方法。通过这些行之有效的、科学的、合理的施工方法,有效地防止了隧道塌方、隧道净空收敛、拱顶下沉等安全质量问题,保证车站隧道的施工安全和质量。从施工方法而言,中导洞法、CRD法施工技术已经比较成熟,但是还要进一步做好中隔墙、左右洞、中隔壁、临时仰拱、各施工工序的转换与衔接等问题研究,只有这样才能增强中导洞法、CRD法技术在各种条件下的适应性。

参考文献

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