摘  要：本文結(jié)合作者實際工作經(jīng)驗，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實施繞行迂回小斷面掘進的施工方案，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；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：TU7 文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）

 

　　在實際施工過程中通過對該隧道在遭遇溶巖地段時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，當遭遇溶腔而又工期緊迫時提供了一個安全、可行的工程實例。在實施迂回繞行過程中，要考慮到可靠的安全保障措施、結(jié)合現(xiàn)場實際謹慎繞行斷面及位置選擇、精細的勞動力及機械安排等施工組織，再結(jié)合科學的治理溶腔，完善的預警逃生措施方案，最大限度的降低巖溶隧道的施工安全風險，盡可能的規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

 

　　1 工程實例

 

　　某公路是巖溶地質(zhì)較多、構(gòu)造較復雜的干線，某隧道是該段線路中最為復雜、施工難度大和控制性工程，屬于全線八座Ⅰ級高風險隧道之一，全長 10528 m，設(shè)置貫通平導在線路左邊，隧道進口位于二、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，預計正常涌水量為176000 m3/d，最大涌水量為743000 m3/d; 隧道最大埋深 670 m，進口分別設(shè)置－13.5‰，－15.3‰的反坡進行開挖掘進。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

 

　　當隧道進口掘進至約3000 m 時，多次遭遇巖溶，大小不等共約達 160處，其中規(guī)模較大的冒水冒泥的溶腔對隧道施工影響嚴重，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號和6號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這些溶腔進行直接處理，同時還需對部分段落實施迂回繞行小斷面掘進施工，以便進一步為隧道施工和溶腔處理提供有利條件。

 

　　3 繞行施工實施

 

　　實施迂回繞行導坑施工時，往往距離不良地質(zhì)段不遠，為確保繞行施工的順利實施，施工過程務(wù)必做好施工地質(zhì)要求的各項工作。尤其是在確定平行迂回導坑時特別注意主要地質(zhì)預報的長度和范圍，地質(zhì)情況盡可能的準確。在實施過程中應(yīng)加強各交叉口位置的施工支護，確保已施工地段的結(jié)構(gòu)安全。

 

　　4 小斷面掘進方案的優(yōu)缺點

 

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

 

　　4.1 從隧道施工安全掘進方面考慮。a.采用小斷面施工掘進的方法，對巖溶段附近段落施工的安全有較大的保障，小斷面掘進速度快，支護及時，有突發(fā)事件時處理比較方便快捷。b.主洞采取小斷面掘進的方法施工，該方法可以提前探明地質(zhì)情況，加強了隧道施工安全，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行，能夠快速打通通道，達到快速處理的效果，提高施工作業(yè)安全。d.若采用全斷面施工，施工速度慢，支護周期長，開挖面長時間臨空容易發(fā)生塌方，安全性低。

 

　　4.2 采用小斷面施工的掘進斷面小，工程量少，工序相對簡單，施工速度快，保證施工質(zhì)量。

 

　　4.3 采用小斷面施工方法時，一次開挖后需要進行二次擴挖，同時電纜、通風、排水管線等均需進行重新拆移，個別施工環(huán)節(jié)相對復雜。5.4 從施工成本投入方面考慮。a.小斷面開挖后結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，不需要新增二次襯砌臺車的費用，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。可減少進一步增加人員、設(shè)備相應(yīng)增加工程費用。c.小斷面作業(yè)尚需二次擴挖而產(chǎn)生新的費用，與全斷面作業(yè)相比，會發(fā)生人工費、材料、機械設(shè)備相應(yīng)增加的情形，經(jīng)估算約增加 20% 的費用，當巖層破碎嚴重時還需考慮小斷面臨時支護，也要增加部分費用，但在個別特殊的施工段落用較少的資金來實現(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，因地質(zhì)情況不能完全確定，拖延的施工工期長，而采用小斷面施工導坑迂回繞行方法施工時，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 繞行迂回導坑的施工方案

 

　　當隧道施工遭遇嚴重的不良地質(zhì)，通過超前地質(zhì)預報確定不良地質(zhì)地段僅僅通過隧道正面直接處理困難或影響時間很長的情況下(處理時間超過1.5個月時)，再考慮繞行施工方案。

 

　　6.1 繞行前探測

 

　　首先需要進行繞行施工的可能性探測，一般采取物探和鉆探相結(jié)合的方法進行地質(zhì)探測，采用地質(zhì)雷達對異常地質(zhì)地段的兩側(cè)擴大半徑范圍進行探測，如有異常地質(zhì)情況則選取不明顯的一側(cè)進行鉆孔驗證，進一步判別有關(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，當初步確定了繞行的位置時，可采取選擇2個～3個探孔予以驗證。在掌握了繞行施工地段地質(zhì)情況的前提下，方可實施繞行方案。

 

　　6.2 合理選擇導坑角度、導坑位置及斷面形式。

 

　　根據(jù)隧道開挖掘進的施工工藝及施工選用的機械設(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坑角度和斷面形式，盡最大努力節(jié)約成本。該隧道進口主體施工采用有軌運輸方式，運輸設(shè)備采用 SD14 梭式礦車，挖裝采用ITC312 挖裝機進行，結(jié)合運輸及挖裝設(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坑與線路間夾角為 30°，而選取有軌運輸 4.0 m ×4.2 m 截面形式。迂回導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號溶洞選擇的迂回間距達到50m。

 

　　7 現(xiàn)場實施步驟

 

　　在實際施工時，結(jié)合各段落的施工特點對4號～8號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度見表 1。

 

　　表 1 正洞遭遇溶腔繞行小斷面掘進統(tǒng)計表

 

　　序號溶腔繞行橫通道長度/m小斷面施工情況備注

 

　　14 號4號橫通道238遭遇6號溶腔

 

　　25號6號橫通道遭遇509遭遇7號溶腔

 

　　36 號7號橫通道遭遇447

 

　　47 號6 號溶腔小斷面繞行時，繞行線路遇到 7 號新的溶腔，通過加強支護和對溶腔進行預注漿處理，全斷面擴挖至該里程時進行二次注漿處理后及時順利通過

 

　　58 號9 號橫通道14遭遇 9 號溶腔

 

　　施工過程中正洞繞行小斷面和迂回導坑累計繞行處理1346 m，對繞行過程中遇到新的溶腔段采取加強支護和預注漿處理的方式進行處治，為全斷面施工提供了有效的保障。

 

　　8 結(jié)語

 

　　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實施繞行迂回小斷面掘進的施工方案，為巖溶地區(qū)修建隧道遭遇大型溶腔時能夠及時恢復掘進提供了一種安全可行的處理方案，對今后同類工程的施工有一定的指導作用。

 

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