隧道岩溶专项施工方案

1中渡隧道岩溶预报、处治、监测专项施工方案1工程概况中渡隧道进口进程DK451＋603，出口里程DK452＋327，全长724m。进口位于直线上，出口位于半径为5500m的右偏曲线上。纵坡为单面上坡，坡度为1.5‰。中渡隧道位于中渡镇西侧，隶属峰丛地貌，地形起伏大，高程170～285m，相对高差5～115m，山体陡峻，自然坡度10°～40°。基岩裸露，坡面植被多为灌木。主要地质为灰岩、白云质灰岩，其岩性为：浅灰、灰、灰白、深灰色，厚层～巨厚层状，隐晶质结构，块状构造，质坚硬。垂直节理发育，节理大多微张，延伸远，连通性好，内充填黄褐色黏土，方解石脉发育，岩体表面溶蚀现象发育，多发育小溶孔，山坡缓坡外多发育溶蚀峰林。地表岩体完整性较好，进出口段岩体较破碎。水文地质特征：隧道区地表水以第四系孔隙水为主，主要由大气降水补给，富存于第四系孔隙之中，水量微弱，向洛江排泄；地下水以基岩裂隙水、岩溶管道水为主，主要由大气降水补给，水量微弱，沿基岩裂隙及岩溶管道向下排泄，最终向洛江排泄。2隧道不良地质——岩溶2.1岩溶：隧道段内下伏基岩为灰岩，厚～巨厚层状，基岩表面发育小溶洞、溶沟及小溶槽。DK451＋914～DK451＋934段内右侧30～60m范围内发育一岩溶洼地，该洼地长轴约30m，短轴约15m，与基岩裂隙连通，为大气2降水补给岩溶水的主要通道；DK452＋012右侧240～270m范围内发育一岩溶洼地，该洼地长轴约70m，短轴约30m，与基岩裂隙连通，为大气降水补给岩溶水的主要通道2.2隧道进出口端发现多个岩溶形态，分述如下：DK451+610右侧40cm左右斜坡脚处发现一地下溶洞，该溶洞出水量大，供中渡镇约3000人使用，日出水量为1025m3/d，最小水量为840m3/d；DK451+600右侧60m处有一溶洞，约3×1.5m见方，深约1.5m，水位稳定，水质较清，见鱼游动，雨季时水质浑浊。据访问，该地区下暴雨时，该处有水涌出，且溢出地面；DK451+685右侧200m处，为一小溶洞，隧道出口DK452+370右120m，为一溶洞，洞口呈近半圆形，底宽3m，高2m，后向S65E斜坡呈15度向下延伸，长约10m，宽约1-3m，高约2.5m，洞底为一水井，水井呈矩形，长约3m，宽约1-1.5m，水深1-2m，未见流动，仅供一住户使用，据调查，暴雨水位上升约为1m，枯水期无水，井底沿S50W（洞外）为一小溶隙；DK452+370右280m坡脚低洼处，为一消水溶洞，洞口呈正方形，边长1m，井口为灰岩，井深约8m，水位深0.5m。未见明显流动。隧道穿过的山体为巨厚层状灰岩，产状倾向SE（线路左侧），倾角约30°～45°，地表岩溶形态发育，下部岩溶通道较发达，为大气降水向洛江等山下低洼处渗流提供了良好的渠道。从隧道山体进、出口之间溶洞水的径流条件分析，其线路标高以上基本无水平向浅部较大的岩溶管道相联通，即以垂直岩溶发育为主，总体看来，隧道区属岩溶强烈发育区。3岩溶隧道可能出现的问题分析由于岩溶发育的控制因素错综复杂，发育的形态千姿百态，以及岩溶3发育的不均衡性和不规则性，给岩溶隧道的设计施工带来一系列困难，特别是施工阶段的突水、突泥对施工安全和进度造成很大威胁。总结分析国内外隧道施工岩溶问题可分为三大类：第一类：隧道施工中的突水、突泥问题；第二类：隧道施工中顶板溶洞充填物陷落冒顶；第三类：隧道施工中底板塌陷。4岩溶预报4.1岩溶隧道超前地质预报的原则：“内外兼顾，内为重；长短结合，短为重；直间并用，直为重；综合集成、长期预报”。以此确保岩溶隧道的施工安全。4.2地面（洞外）地质调查法这种方法的主要工作内容如下：，特别是强溶岩(纯灰岩、白云岩、盐岩)的地层层位、展布范围及所处的岩溶水动力分带。，在可溶岩特别是强溶岩中分布规模较大断层的产状及其与地表隧道轴线的相互关系;特别注意那些两条或两条以上断层交汇的位置(它们是侵蚀性地下水的有利通道)。，在大小封闭的洼地内，寻找大型溶洞或暗河的入口。，用地面地质界面法和投射公式，求得可能出现的大型溶洞、暗河与隧道的相互关系。，并结合可能成为暗河通道的较大断层或较紧闭背斜褶皱核部的位置、产4状，推断暗河的大致通道，确定能否与隧道相遇或与隧道的大概位置关系。，判断那些可能与隧道相遇溶洞、暗河的含水量;或推断那些不与隧道相遇的有水溶洞或暗河对隧道施工的影响程度。通过以上方法定性确定岩溶的空间分布，但此方法预报岩溶的精度远远满足不了隧道施工的具体要求，仅对具体预报的解释有指导意义。4.3洞内掌子面岩溶探测方法隧道掌子面的岩溶探测方法和地面（洞外）探测方法相比具有如下特点：，与地面相比具有更多的已知条件；，且要探测前方地质情况，因而，许多物探方法现场布置收到限制；如电极难以布置，地面的各种装置不能排布；线框大小受限，许多依靠线性的连续测量方法不能使用。；，地面物探的许多方法是测试地下半无限空间场的分量，当需测试掌子面前方地质情况时失效。因此，能用掌子面预报的方法较少。由于掌子面超前地质预报相对地面超前预报有许多的有优点，已知条件较多，精度相对较高。因此它是目前隧道施工超前地质预报的主要方法。4.4长距离超前地质预报长距离超前地质预报包括：隧道地震预报(TSP、VSP、TRT)、隧道电性预报、水平超前钻探等。4.5短距离超前地质预报5地质雷达法、BEAM法、水平声波剖面法、陆地声纳法、红外探水法、超前平行导坑(隧道)法、水平钻速法、充电法、自然电位法、隧道及井巷电磁导弹超前预报技术、掌子面地质编录预测法。掌子面超前地质预报常用方法方法内容掌子面超前地质预报常用方法TSP法VSP地质雷达陆地声纳法超前钻孔地质编录勘探范围200m100m＜30m＜30m200m10m（粗略）勘探布置掌子面50m掌子面30～50m掌子面掌子面掌子面掌子面勘探时间1.5hrs1.5hrs1hrs1.5hrs240hrs0.5hrs解释人员现场人员专业人员专业人员专业人员地质专业地质专业解释精度精度高精度高精度高精度高精度高精度较差局限性多解性多解性多解性多解性效率低、难度大地质专业技术要求高费用预算200元/M200元/M300元/M200元/M1000元/M50元/M岩土力学信息好（纵横波）好（纵横波）非直接类比好（纵横波）好好5岩溶处治5.1《铁路隧道设计规范》规定穿越溶岩、洞穴的隧道，应根据空穴大小、填充情况及其与隧道的关6系、地下水情况，采取下列处理措施：，采用截、堵、排结合的综合治理措施；，开采取堵塞封闭；有水且空穴较大，不宜堵塞封闭时，可根据具体情况，采取梁、拱跨越；，可能影响隧道结构安全时，应采取支顶、锚固、注浆等措施。5.2《铁路隧道施工规范》规定，可采用下列技术措施进行处理：，将溶洞积水或暗河水排走。，或由于溶洞规模大且溶洞填充物为含水量较大的岩溶泥时，可采用封堵的方法。当溶洞在隧道底部时可采用旋喷，在边墙及拱部时可采用注浆、管棚等，形成堵水墙（边墙）和防水帷幕（拱部）。，且无水的中、小型溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其填充情况，采用干砌片石、浆砌片石或低等级混凝土进行填充。，或者填充物松软不能承载结构物时，可采用梁或拱跨越，梁的两端或拱的拱座应置于稳固可靠的岩层上，必要时可用混凝土和石砌体加固。，且溶洞尽穿过隧道底部一小部分断面时，可采用全断面一次性开挖。，应采用超前钻孔探测。，应先开挖该侧，待支护完成后再开挖另一侧。5.3铁路规范规定的岩溶隧道的处治原则可总结为：“绕、截、排、堵、越与分部开挖，加强支护相结合”。7施工中若遇到特大和一时难以处理的溶洞，为使工程不陷入停顿，可以增加出口作业面或用迂回导坑绕过溶洞区，一面继续进行施工，一面进行溶洞处理。根据勘测资料和施工现场观测,当地表自然沟床,汇水洼地发现有溶穴、落水洞、漏斗、竖井等为隧道地下水补给来源，补给量随季节变化，则采用拦截地表水。如为自然沟槽，采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作浆砌片石排水沟。如地表为一溶蚀封闭洼地，则可采用截水沟，泄水暗管，泄水暗管将水引到隧道渗泄区以外。当隧道掘进遇到溶洞有流水时，宜排不宜堵，首先应查明水源，涌水量，流向及与隧道位置的关系，采取以排为主，截引相结合的措施常年流量大的采用开凿泄水将水排除洞外，流量小的可采用拦截引排将水引入隧道排水沟内，排出洞外。常年流量大的岩溶地下水，即隧道排水沟无法正常完全排走的水，隧道可设平行导坑排水。地下水出露在平导一侧，比较好处理，可自平导凿泄露水洞，将水引入平行导坑排走。当地下水出露在平行导坑的另一侧，则需将水排引到平行导坑一侧，再由平行导坑开凿至正洞的泄水洞将水引入平导排出至洞外。下面介绍地下水出露在平行导坑的另一侧排水情况：当地下水出露在平导另一侧，拱顶上部，或隧道拱顶以上时,可在拱顶以上设渡槽，横跨隧道，将水引至平导一侧由泄水洞排至平导。渡槽两端8置于拱顶以上的岩帮上，然后用竖向暗沟，将水引至泄水洞，再引入平导，排出洞外。当地下水出露在平导另一侧，拱顶至隧底标高，可采用竖向间沟或在隧道衬砌范围外用浆砌片石拦水墙拦截地下水，当地下水出露较高时用间沟，出露较低时用拦水墙，然后用暗沟或暗管将水引至平导一侧，再由泄水洞排往平导排至洞外。当隧道未设平行导坑时，其在隧道部位的处理方法，基本同有平行导坑，但泄水洞要选择适当位置将水排除至洞外。一般涌水即利用隧道排水沟能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到的是一般涌水。仍以引排为主，其处理方法是：涌水在隧道顶上部出露的，采用在衬砌范围以外，拱部设渡槽和墙部竖向暗沟，将水引至墙脚外侧，在衬砌边墙脚留一暗洞或理设钢管将水引入隧道排水沟，当涌水出露在边墙部位，在边墙衬砌以外可设竖向盲沟或暗沟、将水引至边墙脚外侧，在边墙衬砌时，墙脚留一暗洞或理管将水引入隧道排水沟排出洞外。，径跨不大，无水或渗水较小量，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用浆砌石或砼回填封闭，并辅以适当的引排水。隧道防水堵水措施主要有三种方法：第一，衬砌堵水：利用复合式衬砌或防渗混凝土防水；第二、注浆堵漏：在衬砌背后注浆；第三、超前预注浆堵水：在掌子面前方未掘进地段超前预注浆，利用浆液结石堵塞岩溶裂隙及通道达到暂时堵水的目的，赢得衬砌封闭的时间。9溶槽位于隧道拱部，横穿隧道且有水，但溶槽不大，有部分充填物。采用浆砌石回填封堵拱顶，其宽度至拱脚外2m，并在涌水侧，作竖向暗沟或盲沟，将水引入隧道排水沟。溶洞位于隧道中部或一侧，仍采用浆砌石封闭，渗水引入隧道隧道排水沟。,下部为充填物,拱部以上空洞,可采用加强衬砌,拱顶以上设浆砌片石,浆砌片石以上设干砌片石封闭.如空洞过高,可视岩石破碎程度,对空穴岩壁可进行适当喷锚加固。下图为轿顶山隧道K58+167～K58+177一段,隧道洞身穿过溶洞充填物,充填物干燥紧密,拱顶为空洞的处理实例.衬砌改为Ⅰ类围岩,曲墙有仰拱,拱部增设钢轨骨架。当溶洞较深时,不宜采用堵填封闭的方法,可采用梁、拱跨越，但梁端或拱座要置于稳固可靠的基岩上，必要时用圬工加固。隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施：，可加深该侧的边墙基础通过；,可在隧底以下砌筑浆砌片石支墙,支承隧道结构,并在支墙内套设涵管引排洞水。，较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过。，可加强两边墙的基础。并根据情况设置桥台架梁通过。，情况较为复杂时。可根据情况，以边墙梁及行车梁通过。当隧道道边墙悬空时，设钢筋砼或钢轨托梁通过，隧道底部以钢筋砼10梁通过，易于施工，质量可靠。6岩溶监控量测及信息化施工技术6.1概述隧道施工过程中使用各总类型的仪表和工具，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，统称为监控量测。，受力特点与地面工程有较大的差别。，自始自终都存在受力状态变化这一特性。，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性；，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据；，以便及时采取措施，防患于未然；，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间；，为今后类似工程或该施工方法的发展提供借签，依据和