摘  要：本文結(jié)合作者實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析了在隧道施工中遭遇巖溶后的情況，提出了采取正面處理溶腔同時(shí)實(shí)施繞行迂回小斷面掘進(jìn)的施工方案，供廣大施工同行參考借鑒。

 

　　關(guān)鍵詞：特殊地質(zhì)條件；隧道掘進(jìn)；施工方法

 

　　[ Abstract ] Combined with the practical work experience, this paper analysis the encounter Karst situation in the tunnel construction, and puts forward the construction scheme of taking the positive treatment cavity while implementing bypass roundabout small cross section tunneling, for the majority of construction peers reference .

 

　　[ Key words ] special geological condition; tunnel; construction method

 

　　中圖分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

 

　　在實(shí)際施工過程中通過對(duì)該隧道在遭遇溶巖地段時(shí)采取迂回繞行小斷面施工的方法，為在巖溶地區(qū)修建隧道過程中，當(dāng)遭遇溶腔而又工期緊迫時(shí)提供了一個(gè)安全、可行的工程實(shí)例。在實(shí)施迂回繞行過程中，要考慮到可靠的安全保障措施、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際謹(jǐn)慎繞行斷面及位置選擇、精細(xì)的勞動(dòng)力及機(jī)械安排等施工組織，再結(jié)合科學(xué)的治理溶腔，完善的預(yù)警逃生措施方案，最大限度的降低巖溶隧道的施工安全風(fēng)險(xiǎn)，盡可能的規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

 

　　1 工程實(shí)例

 

　　某公路是巖溶地質(zhì)較多、構(gòu)造較復(fù)雜的干線，某隧道是該段線路中最為復(fù)雜、施工難度大和控制性工程，屬于全線八座Ⅰ級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)隧道之一，全長(zhǎng) 10528 m，設(shè)置貫通平導(dǎo)在線路左邊，隧道進(jìn)口位于二、三疊系灰?guī)r的地質(zhì)段落，處于溶巖地質(zhì)層，地質(zhì)構(gòu)造以背斜為主，經(jīng)過 3 條暗河，預(yù)計(jì)正常涌水量為176000 m3/d，最大涌水量為743000 m3/d; 隧道最大埋深 670 m，進(jìn)口分別設(shè)置－13.5‰，－15.3‰的反坡進(jìn)行開挖掘進(jìn)。工程施工過程出現(xiàn)的主要問題巖溶段含水量大，經(jīng)常出現(xiàn)冒泥、冒水現(xiàn)象，施工尤為困難。

 

　　2 施工過程出現(xiàn)巖溶的情況

 

　　當(dāng)隧道進(jìn)口掘進(jìn)至約3000 m 時(shí)，多次遭遇巖溶，大小不等共約達(dá) 160處，其中規(guī)模較大的冒水冒泥的溶腔對(duì)隧道施工影響嚴(yán)重，大約有15處(其中正洞有8處).該段落巖溶腔發(fā)育位置情況見圖1。

 

　　正洞除2號(hào)和6號(hào)為壓力較大且含水量極高的溶腔外，其他均為淤積的泥沙填充的溶腔。施工過程不僅需要對(duì)這些溶腔進(jìn)行直接處理，同時(shí)還需對(duì)部分段落實(shí)施迂回繞行小斷面掘進(jìn)施工，以便進(jìn)一步為隧道施工和溶腔處理提供有利條件。

 

　　3 繞行施工實(shí)施

 

　　實(shí)施迂回繞行導(dǎo)坑施工時(shí)，往往距離不良地質(zhì)段不遠(yuǎn)，為確保繞行施工的順利實(shí)施，施工過程務(wù)必做好施工地質(zhì)要求的各項(xiàng)工作。尤其是在確定平行迂回導(dǎo)坑時(shí)特別注意主要地質(zhì)預(yù)報(bào)的長(zhǎng)度和范圍，地質(zhì)情況盡可能的準(zhǔn)確。在實(shí)施過程中應(yīng)加強(qiáng)各交叉口位置的施工支護(hù)，確保已施工地段的結(jié)構(gòu)安全。

 

　　4 小斷面掘進(jìn)方案的優(yōu)缺點(diǎn)

 

　　當(dāng)繞行迂回導(dǎo)坑恢復(fù)至正洞位置后，根據(jù)地質(zhì)條件、溶腔處理效果、進(jìn)度、隧道進(jìn)度等在正洞內(nèi)采用與迂回導(dǎo)坑相同的斷面進(jìn)行快速施工。主洞采取小斷面施工與采取全斷面施工的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下:

 

　　4.1 從隧道施工安全掘進(jìn)方面考慮。a.采用小斷面施工掘進(jìn)的方法，對(duì)巖溶段附近段落施工的安全有較大的保障，小斷面掘進(jìn)速度快，支護(hù)及時(shí)，有突發(fā)事件時(shí)處理比較方便快捷。b.主洞采取小斷面掘進(jìn)的方法施工，該方法可以提前探明地質(zhì)情況，加強(qiáng)了隧道施工安全，而且施工速度快。c.小斷面迂回后反過來處理溶巖地段可以從兩頭進(jìn)行，能夠快速打通通道，達(dá)到快速處理的效果，提高施工作業(yè)安全。d.若采用全斷面施工，施工速度慢，支護(hù)周期長(zhǎng)，開挖面長(zhǎng)時(shí)間臨空容易發(fā)生塌方，安全性低。

 

　　4.2 采用小斷面施工的掘進(jìn)斷面小，工程量少，工序相對(duì)簡(jiǎn)單，施工速度快，保證施工質(zhì)量。

 

　　4.3 采用小斷面施工方法時(shí)，一次開挖后需要進(jìn)行二次擴(kuò)挖，同時(shí)電纜、通風(fēng)、排水管線等均需進(jìn)行重新拆移，個(gè)別施工環(huán)節(jié)相對(duì)復(fù)雜。5.4 從施工成本投入方面考慮。a.小斷面開挖后結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，不需要新增二次襯砌臺(tái)車的費(fèi)用，大大縮減了成本投入。b.小斷面作業(yè)需要的施工技術(shù)人員和機(jī)械設(shè)備，完全可以將原來全斷面施工的作業(yè)人員重新組合利用?？蓽p少進(jìn)一步增加人員、設(shè)備相應(yīng)增加工程費(fèi)用。c.小斷面作業(yè)尚需二次擴(kuò)挖而產(chǎn)生新的費(fèi)用，與全斷面作業(yè)相比，會(huì)發(fā)生人工費(fèi)、材料、機(jī)械設(shè)備相應(yīng)增加的情形，經(jīng)估算約增加 20% 的費(fèi)用，當(dāng)巖層破碎嚴(yán)重時(shí)還需考慮小斷面臨時(shí)支護(hù)，也要增加部分費(fèi)用，但在個(gè)別特殊的施工段落用較少的資金來實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的安全是完全可行且必要的。綜上所述，在隧道施工遇到巖溶等特殊段落時(shí)，因地質(zhì)情況不能完全確定，拖延的施工工期長(zhǎng)，而采用小斷面施工導(dǎo)坑迂回繞行方法施工時(shí)，不僅能保證施工的安全，提高施工質(zhì)量，還能降低工程成本。

 

　　5 繞行迂回導(dǎo)坑的施工方案

 

　　當(dāng)隧道施工遭遇嚴(yán)重的不良地質(zhì)，通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)確定不良地質(zhì)地段僅僅通過隧道正面直接處理困難或影響時(shí)間很長(zhǎng)的情況下(處理時(shí)間超過1.5個(gè)月時(shí))，再考慮繞行施工方案。

 

　　6.1 繞行前探測(cè)

 

　　首先需要進(jìn)行繞行施工的可能性探測(cè)，一般采取物探和鉆探相結(jié)合的方法進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)異常地質(zhì)地段的兩側(cè)擴(kuò)大半徑范圍進(jìn)行探測(cè)，如有異常地質(zhì)情況則選取不明顯的一側(cè)進(jìn)行鉆孔驗(yàn)證，進(jìn)一步判別有關(guān)地質(zhì)情況。迂回繞行施工應(yīng)結(jié)合巖層產(chǎn)狀與隧道軸線之間的關(guān)系來選擇合適的繞行方案，當(dāng)初步確定了繞行的位置時(shí)，可采取選擇2個(gè)～3個(gè)探孔予以驗(yàn)證。在掌握了繞行施工地段地質(zhì)情況的前提下，方可實(shí)施繞行方案。

 

　　6.2 合理選擇導(dǎo)坑角度、導(dǎo)坑位置及斷面形式。

 

　　根據(jù)隧道開挖掘進(jìn)的施工工藝及施工選用的機(jī)械設(shè)備的操作空間的要求，盡量采用施工單位已有的設(shè)備的原則來選擇繞行導(dǎo)坑角度和斷面形式，盡最大努力節(jié)約成本。該隧道進(jìn)口主體施工采用有軌運(yùn)輸方式，運(yùn)輸設(shè)備采用 SD14 梭式礦車，挖裝采用ITC312 挖裝機(jī)進(jìn)行，結(jié)合運(yùn)輸及挖裝設(shè)備的需要選取線路半徑及斷面形式，在該繞行線路中選取導(dǎo)坑與線路間夾角為 30°，而選取有軌運(yùn)輸 4.0 m ×4.2 m 截面形式。迂回導(dǎo)坑與主線中線間距的確定主要依巖溶地質(zhì)的橫向發(fā)育寬度而定，本次施工在隧道PDK364 + 005 巖溶段選擇的迂回間距為15m；而在2號(hào)溶洞選擇的迂回間距達(dá)到50m。

 

　　7 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施步驟

 

　　在實(shí)際施工時(shí)，結(jié)合各段落的施工特點(diǎn)對(duì)4號(hào)～8號(hào)溶腔采取先繞行然后再采取小斷面開挖的方法施工。具體各溶腔迂回后小斷面施工長(zhǎng)度見表 1。

 

　　表 1 正洞遭遇溶腔繞行小斷面掘進(jìn)統(tǒng)計(jì)表

 

　　序號(hào)溶腔繞行橫通道長(zhǎng)度/m小斷面施工情況備注

 

　　14 號(hào)4號(hào)橫通道238遭遇6號(hào)溶腔

 

　　25號(hào)6號(hào)橫通道遭遇509遭遇7號(hào)溶腔

 

　　36 號(hào)7號(hào)橫通道遭遇447

 

　　47 號(hào)6 號(hào)溶腔小斷面繞行時(shí)，繞行線路遇到 7 號(hào)新的溶腔，通過加強(qiáng)支護(hù)和對(duì)溶腔進(jìn)行預(yù)注漿處理，全斷面擴(kuò)挖至該里程時(shí)進(jìn)行二次注漿處理后及時(shí)順利通過

 

　　58 號(hào)9 號(hào)橫通道14遭遇 9 號(hào)溶腔

 

　　施工過程中正洞繞行小斷面和迂回導(dǎo)坑累計(jì)繞行處理1346 m，對(duì)繞行過程中遇到新的溶腔段采取加強(qiáng)支護(hù)和預(yù)注漿處理的方式進(jìn)行處治，為全斷面施工提供了有效的保障。

 

　　8 結(jié)語(yǔ)

 

　　本文通過介紹隧道正洞遭遇巖溶后，除正面處理溶腔外同時(shí)實(shí)施繞行迂回小斷面掘進(jìn)的施工方案，為巖溶地區(qū)修建隧道遭遇大型溶腔時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)掘進(jìn)提供了一種安全可行的處理方案，對(duì)今后同類工程的施工有一定的指導(dǎo)作用。

 

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