胡子平

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

宜萬鐵路齊岳山隧道選線、施工與管理

胡子平

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

宜萬鐵路橫穿南北向的齊岳山山脈,設(shè)計總長10528m的齊岳山隧道。隧道進(jìn)口至宜萬鐵路終點萬州站航空直線距離40km,高差約900m,地面坡降達(dá)0.023。隧道進(jìn)口段穿越齊岳山背斜,為灰?guī)r地層,占隧道長度的47%,巖溶、巖溶水極其發(fā)育;出口段為碎屑巖地層,節(jié)理裂隙發(fā)育,富含高壓裂隙水。區(qū)內(nèi)發(fā)育有15條斷層,其中F11斷層規(guī)模宏大。隧道灰?guī)r地段、可溶巖與非可溶巖接觸帶、灰?guī)r地段斷層破碎帶等極可能發(fā)生涌突水突泥等地質(zhì)災(zāi)害。針對坡降大、巖溶發(fā)育、穿越規(guī)模宏大的F11高壓富水大斷層等3個不利條件,通過對單面坡和人字坡方案從安全、投資、運(yùn)營等多方面考慮,最終確定了單面坡方案。齊岳山隧道工程實踐證明,選線方案是正確的。施工過程中,針對極其復(fù)雜的巖溶及巖溶水、高壓富水大斷層、砂巖段高壓裂隙水,研究并采取了注漿堵水、注漿加固、先排后填、泄水洞排水、釋能降壓、信息化注漿、繞行規(guī)避等多項施工技術(shù),成功地解決了隧道施工難題,豐富了高壓富水巖溶及斷層區(qū)隧道修建技術(shù)。齊岳山隧道建設(shè)過程中,建設(shè)單位充分發(fā)揮了核心主導(dǎo)作用,組織參建各方?jīng)Q策方案、現(xiàn)場落實方案、建立系統(tǒng)的安全體系,這是齊岳山隧道獲得成功的關(guān)鍵所在。

宜萬鐵路;齊岳山隧道;選線;施工;風(fēng)險管理

1 概述

宜萬鐵路位于云貴高原東北麓長江與清江分水嶺的南側(cè)山區(qū),沿線河谷深切,地勢陡峻,地形極其困難,線路兩次跨越長江及多次跨越深澗峽谷。地質(zhì)構(gòu)造位于我國東部的新華夏系第三隆起帶的中南段和長江中下游東西向構(gòu)造西段延伸部分,以及兩者的交接、復(fù)合部位,沿線發(fā)育有滑坡、順層、危巖落石、巖堆等不良地質(zhì),特別是碳酸鹽巖廣泛分布,巖溶地貌發(fā)育,眾多隧道穿越巖溶地層、煤系地層及區(qū)域性斷裂破碎帶,埋置深度大,大型巖溶洞穴、暗河或管道流多。

動議于1903年的武漢、宜昌至重慶、成都鐵路(川漢鐵路),曾聘中國鐵路之父詹天佑為總工程師,因清廷出賣路權(quán)之事,引發(fā)四川保路運(yùn)動和武昌起義,結(jié)束了中國2000多年帝制。后因連年戰(zhàn)亂,技術(shù)、國力所限,1926年川漢鐵路停建。至今,在大巴山的溝壑里還能看見當(dāng)年先輩們留下的半截子橋墩和已做公路用的部分路基。

新中國成立后,黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人對川漢鐵路建設(shè)十分重視。1952年川漢鐵路西段成渝鐵路勝利通車。1956年以來,勘察設(shè)計單位進(jìn)行了大面積的方案研究和勘察設(shè)計工作,但由于川漢鐵路途經(jīng)長江南岸山岳地段,地形地質(zhì)復(fù)雜,工程艱巨,受當(dāng)時技術(shù)水平和財力所限,改修襄渝鐵路,有了四川東出至武漢鐵路。1970年7月1日,焦枝鐵路建成通車,后又修建了26km從焦枝線的鴉鵲嶺至宜昌支線。2002年10月8日,重慶達(dá)州至萬州163km的達(dá)萬鐵路建成。至此,國人百年夢想的川漢鐵路只剩下湖北宜昌至重慶萬州這377km尚待建設(shè)。改革開放后,隨著科技水平的飛越發(fā)展,國家綜合實力的不斷提高,“蜀道難”已不再是東西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展交流的障礙。

齊岳山是中國南方最大的山地草場,位于湖北省恩施的利川市西部,距利川市僅30km,318國道從景區(qū)穿過。齊岳山自重慶石柱進(jìn)入利川境內(nèi)后,由西南向東北綿延,莽莽蒼蒼,長達(dá)125km,總面積562km2,主峰1911.5m,平均海拔1500m以上。齊岳山恰似一壁巍峨的城墻橫亙西天,成為古時荊楚、巴蜀中間地帶的一大屏障和軍事要地,山上曾設(shè)有7處關(guān)隘,明末李自成余部夔東13家首領(lǐng)劉太倉等在山上立營,堅守9年之久;后川楚白蓮教借助天險,大敗清軍;1934年紅三軍也曾在此安營扎寨,多次打敗前來圍剿的敵軍。故有“萬里城墻”之美譽(yù)。這里夏季綠草茵茵、牛羊成群,現(xiàn)有跑馬場3處,是南方人難得一見的草原風(fēng)光;冬季白雪皚皚、玉樹瓊枝,又是一派北國風(fēng)光,是度假避暑休閑的理想之地。

齊岳山古名極多,傳說明朝時采藥道人采百草煉長生不老之丹,采遍天下名山,所需幾味主藥終不齊備,后來,他無意中來到齊岳大山,發(fā)現(xiàn)他所需的幾味主藥,這里幾乎遍山都是,因此,古時人們俗稱此山為齊藥山。齊岳山山頂基本平齊,獨有黑大包、勘金大包、羅家大包、鄧家大包、萬家大包、大包、彭家大包等7個山包一翅兒擺開,儼如七星照耀,因此古人又叫它為七曜山。齊岳山地形地貌如圖1所示。

圖1 齊岳山地形地貌

齊岳山隧道選線是宜萬鐵路線上選線難度最大的地段之一。1964年9月3日,四川省委書記李井泉、鐵道部部長呂正操向中央呈遞《川漢鐵路選線報告》,請示修建川漢鐵路問題。鐵道部第四勘察設(shè)計院完成的《川漢鐵路勘察報告》,提出川漢鐵路取道長江北岸、清江、桑植、沅水五大方案。但中央認(rèn)為投資太大,國力不逮,同時,在技術(shù)上難以攻克利川境內(nèi)長達(dá)10km的隧道難關(guān),以及“文革”的到來,川漢鐵路建設(shè)再次被擱置,改修襄渝線?？梢?齊岳山隧道的選線問題,以及施工技術(shù)難題在川漢鐵路(宜萬鐵路)修建史上有著極其重要的地位。齊岳山隧道位置如圖2所示。

2 齊岳山隧道選線

2.1 選線時面對的三大難題

齊岳山隧道選線之所以難,主要是需要面臨3個技術(shù)難題。

難題一:宜萬鐵路線路穿越長江和清江的分水嶺齊岳山脈后,進(jìn)入川東紅層的構(gòu)造侵蝕剝蝕中、低山區(qū),地勢從東往西逐漸減低。齊岳山隧道進(jìn)口利川高程約1100m,而宜萬鐵路終點萬州站高程約210m,高程差近900m。兩者相距40km(航空直線距離)。解決高程差,如果不穿越齊岳山,或短距離穿越齊岳山,勢必就需要繞線,這樣會增加工程造價,同時,對今后鐵路的快速運(yùn)營是一大損失。

圖2 齊岳山隧道位置

難題二:齊岳山隧道進(jìn)口約4km地段均為灰?guī)r,巖溶及巖溶水極其發(fā)育,施工難度和施工風(fēng)險極高。如圖3所示。

圖3 齊岳山隧道工程地質(zhì)圖

難題三:齊岳山隧道中間地段,需要穿越250余m的F11大斷層,斷層高壓富水,地質(zhì)條件極差,施工難度和施工風(fēng)險巨大。

2.2 區(qū)域地形條件

測區(qū)內(nèi)山勢連綿起伏,峰巒疊嶂,齊岳山山脈作為測區(qū)的主要山脈,控制著山勢的整體展布方向,且表現(xiàn)出與構(gòu)造線方向基本一致的特征;區(qū)內(nèi)海拔高度930～1911m,相對高差400～880m,自然坡度10°～25°,局部可達(dá)70°,是典型的構(gòu)造溶蝕剝蝕高中山區(qū)。東部以齊岳山脈為主體,山頂渾圓,漏斗叢生,和緩開闊,山坡呈陡斜的單面坡,幾乎無寬闊臺地條帶,卻零星分布有大規(guī)模漏斗洼地,坡腳槽谷、落水洞、溶洞、暗河發(fā)育,暗河或出露或深藏,屬前期碳酸鹽巖溶蝕地貌;典型的有得勝場溶蝕槽谷地貌。西部山坡陡峭,山脊尖棱,少有臺地,溝谷深切,呈雞爪狀展布,形成碎屑巖剝蝕地貌。受地殼間歇性抬升運(yùn)動的影響,區(qū)域上形成了多級夷平面,在測區(qū)內(nèi)分別發(fā)育形成了齊岳山平緩山頂、東翼山腰狹長平臺、兩翼山腳狹長槽谷和西部砂巖小型臺地、以及百丈溝深切溝谷等。區(qū)內(nèi)水系不甚發(fā)育,以齊岳山山脈為分水嶺將測區(qū)水系分成清江和施渡河一東一西兩個水系,但二者均隸屬長江水系。

2.3 隧道地質(zhì)條件

東西向的宜萬鐵路自利川至萬州,線路橫穿南北向的齊岳山山脈。

2.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

隧道測區(qū)處在新華夏系第三隆起帶和第三沉降帶之接合部位,具體跨越了鄂西隆皺帶與川東沉降帶的分界構(gòu)造——齊岳山背斜及以西的川東沉降皺帶東緣的次級褶皺——箭竹溪向斜,二者分屬北北東構(gòu)造和弧形構(gòu)造的構(gòu)造體系。影響線路的較大規(guī)模的斷層有15條,其中樂園溝逆沖斷層(F1)、二臺正斷層(F3)、石槽門正斷層(F4)、齊岳山斷裂(F5)、大花尖逆沖斷層(F6)、得勝場逆斷層(F11)等都造成隧道圍巖界別降低,可能導(dǎo)致隧道施工中的突水突泥。

2.3.2 地層巖性

隧道穿越了中、下侏羅統(tǒng)上、下沙溪廟組、新田溝組、自流井組、珍珠沖組和三疊系須家河組、巴東組、嘉陵江組、大冶組以及二疊系長興組、吳家坪組、茅口組等地層。其中可溶巖圍巖位于隧道進(jìn)口段,長約4.7km,占隧道長度的45%。

2.3.3 巖溶發(fā)育概況

本區(qū)巖溶地貌大體上分為三大區(qū):高原巖溶地貌、斜坡巖溶地貌、槽谷巖溶地貌,地表巖溶形態(tài)主要有溶隙、溶槽、石芽、消水洞(落水洞)、豎井、巖溶洼地、巖溶槽谷、溶丘與孤峰、巖溶塌陷等。本區(qū)巖溶發(fā)育具有如下規(guī)律:巖溶順層發(fā)育、巖溶沿構(gòu)造裂隙發(fā)育、巖溶沿斷層發(fā)育、溶崩角礫巖巖溶較不發(fā)育。

2.3.4 水文地質(zhì)條件

測區(qū)內(nèi)松散巖類孔隙水、碎屑巖裂隙水的補(bǔ)、徑、排較為單一,且對隧道影響小,本區(qū)內(nèi)對隧道影響最大的為碳酸鹽巖巖溶水。根據(jù)巖溶水補(bǔ)給、徑流、排泄特征,隧道區(qū)巖溶水系統(tǒng)可劃分為得勝場地下河系統(tǒng)與大魚泉、小魚泉地下河系統(tǒng)。得勝場地下河系統(tǒng)沿得勝場槽谷延伸,全長約25km,是齊岳山隧道巖溶區(qū)最大地下河系統(tǒng)。

根據(jù)隧道區(qū)段各地下河系統(tǒng)分布、地下水補(bǔ)、徑、排特點及各含水巖組富水性、巖溶發(fā)育特征,對隧道區(qū)進(jìn)行分區(qū)段涌水量預(yù)測,隧道預(yù)測正常涌水量值為67225m3/d,最大涌水量95078m3/d,單位長度最大涌水量260.5m3/(d·m),屬強(qiáng)富水段。

2.4 齊岳山隧道線路方案比選

2.4.1 線路平、縱斷面要求

根據(jù)本線在路網(wǎng)中的功能定位,結(jié)合運(yùn)量、運(yùn)能等綜合研究,并考慮沿線地形和地質(zhì)條件,本線宜昌至涼霧段速度目標(biāo)值按160km/h,涼霧至萬州段速度目標(biāo)值按120km/h考慮。線路平縱斷面等有關(guān)主要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下。

(1)鐵路等級:Ⅰ級。

(2)正線數(shù)目:宜昌東至涼霧段雙線,涼霧至萬州段單線。

(3)限制坡度:9‰,雙機(jī)加力坡18‰。

(4)最小曲線半徑:宜昌東至涼霧段一般2000m,困難1600m;涼霧至萬州段一般1200m,困難800m。

(5)到發(fā)線有效長度:850m,雙機(jī)地段880m。

(6)閉塞類型:宜昌東至涼霧段,自動閉塞;涼霧至萬州段自動站間閉塞。

齊岳山隧道進(jìn)口至本線終點萬州站一段線路,設(shè)計高程自齊岳山進(jìn)口的1127m至萬州車站208m,高差約920m,航空距離為54km,地面坡降大致為17‰。根據(jù)18‰限制坡度,并考慮隧道、曲線坡度折減和車站設(shè)置,理論上線路需要長度約70km,線路需展長約13km;且線路全段緊坡下坡,足坡使用率接近100%。

2.4.2 線路方案研究思路

線路需穿越的齊岳山隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷層破碎且寬張,巖溶發(fā)育,地下水、暗河系統(tǒng)發(fā)達(dá)。隧道地段平縱斷面選擇對隧道施工組織和施工安全以及齊岳山至萬州一段線路選擇影響頗大。一方面,隧道采用人字坡方案有利于施工中的排水,減少安全隱患,加快施工進(jìn)度,但采用人字坡后,損失高程,需要再展長線路,增加運(yùn)營長度,加大工程投資;另一方面,受齊岳山至萬州段線路地形條件的限制,該段線路盡量能用足限坡,縮短線路長度;兩方面既矛盾,又制約。為保證線路平縱斷面選擇的合理性,在齊岳山至萬州段線路方案選擇中,需結(jié)合地形、地質(zhì)條件,車站設(shè)置,施工安全,工程投資和運(yùn)輸效益等方面進(jìn)行綜合考慮。

(1)選擇較好的隧道進(jìn)出口條件

在隧道出口地段,充分利用百丈溝及其支溝地形條件,出口處地面高程在930m左右。

(2)合理選擇隧道人字坡方案的變坡點

一方面,人字坡越長,進(jìn)口施工面順坡地段就會越長,施工條件就會越好,施工安全越有保障,但帶來的就是因高程損失而展長線路;另一方面,人字坡短或單面坡,展線就會越短,但施工條件就會越困難,突水淹井的風(fēng)險越大。

隧道區(qū)發(fā)育在得勝場槽谷下的得勝場暗河規(guī)模最大,對隧道的影響也最大。根據(jù)各項資料的分析,單面坡方案得勝場暗河的平面發(fā)育位置在DK364+835～DK364+ 880之間,距隧道進(jìn)口約3560m(隧道進(jìn)口DK361+275),埋深35～45m,位于隧道洞身上部約220m。

在選擇人字坡變坡點,考慮3.5km人字坡方案,該方案損失高程約64.1m(3.5×(3+15.3)),需要另外展線約4.2km(64.1/15.3)。

(3)在人字坡方案研究中,選擇合理的展線地段,以盡量不惡化線路平面條件和地質(zhì)條件。

(4)合理布設(shè)車站位置,包括站間距、站址條件和地方要求,以滿足運(yùn)營需要。

(5)綜合地質(zhì)條件、施工條件、工程投資、工程安全、運(yùn)營條件,推薦合理的線路平縱斷面方案。

2.4.3 方案研究

通過整合分析發(fā)現(xiàn)：獲得實習(xí)護(hù)生尊重和喜愛的帶教老師必定德才兼?zhèn)?，不僅應(yīng)具備扎實的專業(yè)知識、臨床能力、教學(xué)能力，還應(yīng)具備一定的教學(xué)熱情和人文關(guān)懷能力。優(yōu)秀的臨床帶教老師應(yīng)能有計劃、循序漸進(jìn)的講授臨床實習(xí)要點；安排基礎(chǔ)護(hù)理操作同時能抓住機(jī)會鍛煉護(hù)生的?？撇僮骷寄?，如骨脊柱外科軸線翻身、重癥監(jiān)護(hù)室(ICU)封閉式吸痰；在護(hù)生出差錯時換位思考，以激勵方式引導(dǎo)護(hù)生；多與護(hù)生溝通，關(guān)心愛護(hù)學(xué)生；注重培養(yǎng)護(hù)生交流能力，以身作則引導(dǎo)護(hù)生妥善處理護(hù)患關(guān)系。教學(xué)醫(yī)院應(yīng)根據(jù)教師準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)篩選臨床帶教老師，通過時刻督導(dǎo)、定期培訓(xùn)、適時獎勵帶動臨床帶教老師的教學(xué)熱情。

在1997年至2003年間,根據(jù)上述線路方案的選擇思路,在齊岳山至萬州段線路研究中,主要研究了兩大系列方案,即單面坡方案和人字坡方案。

(1)單面坡方案

在單面坡系列方案中,齊岳山隧道的平面走向基本一致,隧道進(jìn)口走在大魚泉暗河出口與小魚泉暗河出口之間,避開了兩暗河的影響。線路在齊岳山隧道后,研究了釣魚灘比較方案、羅田方案、大山嶺長隧道方案、大山嶺短隧道方案、別巖槽長隧道方案、別巖槽短隧道方案、譚紹溪方案、五橋方案。齊岳山隧道單面坡方案見圖4。

圖4 齊岳山隧道單面坡方案示意

上述方案,在歷次方案研究中,通過現(xiàn)場勘察、揭示的地質(zhì)資料和有關(guān)設(shè)計,經(jīng)綜合比較后,單面坡方案最后推薦羅田方案—大山嶺短隧道方案—別巖槽短隧道方案—五橋方案做為貫通方案。

(2)人字坡方案

在人字坡方案研究中,隧道進(jìn)口與單面坡方案一致,走在大魚泉暗河出口與小魚泉暗河出口之間,避開了兩暗河的影響;之后,研究了經(jīng)謀道鎮(zhèn)方案、經(jīng)大樹坪方案、大山嶺隧道展線方案。齊岳山隧道人字坡方案如圖5所示。

圖5 齊岳山隧道人字坡方案示意

經(jīng)謀道鎮(zhèn)方案,齊岳山隧道長約17.75km,隧道在穿越德勝場槽谷處距隧道進(jìn)口約5.35km,考慮進(jìn)口有3.5km的順坡后,隧道反坡點起點處距德勝場暗河仍有約1.85km為反坡排水施工,齊岳山隧道的地質(zhì)條件未明顯改善;同時由于隧道增長約7.25km,條件更加惡化;由于隧道長,車站設(shè)置困難,站間距過大,難以滿足運(yùn)輸要求。

經(jīng)大樹坪方案,線路在穿越齊岳山隧道時,其平面基本與單面坡方案相同,除齊岳山為長隧道外,增加了1座長約8.7km的大樹坪隧道。齊岳山進(jìn)口3.5km人字坡,進(jìn)口施工面順坡排水,施工條件改善,但隧道所遭遇的暗河、斷層等與單面坡方案基本一樣,地質(zhì)條件未明顯改善;大樹坪隧道約有8km地段仍位于石灰?guī)r地段,該隧道為單面坡,所遭遇的斷層、暗河等仍然存在,條件繼續(xù)惡化。

大山嶺隧道展線方案主要在大山嶺隧道局部范圍內(nèi)展線,線路從齊岳山隧道進(jìn)口至羅田,平面位置、所遭遇的地質(zhì)、地形情況基本與單面坡方案一致,無本質(zhì)區(qū)別。該方案除齊岳山為長隧道外,增加了1座長約10.4km的大山嶺隧道,且大偏角、小半徑;該隧道大多處于碎屑巖地層中。

上述3個方案中,經(jīng)謀道鎮(zhèn)方案和經(jīng)大樹坪方案均需展線約4.7km,地質(zhì)條件沒有改善,大樹坪方案雖改善了齊岳山隧道進(jìn)口的施工條件,但增加的大樹坪隧道地質(zhì)條件差,兩個方案均無可取之處。大山嶺隧道地質(zhì)條件與單面坡方案基本一致,齊岳山隧道進(jìn)口的施工條件得到改善,但增加了1座長約10.4km的大山嶺隧道。經(jīng)研究后,將大山嶺展線方案與單面坡方案做進(jìn)一步比較。

(3)單面坡和人字坡方案的比較

①比較范圍

齊岳山隧道進(jìn)口至魚背山車站,貫通方案(單面坡方案)里程自DK361+250～DK400+750。

比較范圍內(nèi),扣除長短鏈后,單面坡方案(貫通方案)線路長度為38.905km;人字坡方案線路長度43.405km,較單面坡方案增長線路4.5km。

②地形情況及平縱斷面條件

兩方案線路走向基本一致,出齊岳山隧道后,線路均沿百丈溝西行,經(jīng)關(guān)倉坪、羅田、谷雨,跨駟步河至比較終點魚背山車站。人字坡方案在展線之前,線路設(shè)計高程較單面坡方案高57m,地形起伏稍大。人字坡方案在大山嶺隧道集中展線,平面局促,平面條件較差,增加了后期養(yǎng)護(hù)維修。

③地質(zhì)情況

兩方案地質(zhì)情況相似,沿途均遭遇暗河、斷層、巖堆、落石等。但由于人字坡方案線路高程大于單面坡方案,因此,線路在沿百丈溝一段,所遭遇的巖堆、崩坍、落石等地質(zhì)問題稍大于單面坡方案。

④車站設(shè)置情況

人字坡方案由于在大山嶺隧道展線,在羅田至魚背山之間無設(shè)站條件,其站間距約21.3km,難以滿足運(yùn)輸要求,這一點是本段線路人字坡方案最大缺點之一。遠(yuǎn)期需要在其中間雙插一段線路,工程上需要提前做好預(yù)留。

⑤隧道施工條件

人字坡方案改善了齊岳山隧道進(jìn)口工作面的施工排水,避免了施工遭遇突水淹井的安全隱患,但同時增加了順坡突水動能造成的安全隱患;單面坡方案齊岳山進(jìn)口工作面為反坡排水,施工難度加大、施工安全要求高。

⑥工程投資

本段線路主要是橋隧相連,三線橋、三線隧均有分布,工程投資較大,綜合比較后,人字坡方案線路增長約4.5km,有2座長度大于10km長大隧道,其工程投資較單面坡方案增加約2.935億元。

(4)研究結(jié)論

通過上述研究,人字坡方案地質(zhì)條件未得到根本改善,單面坡所遭遇的地質(zhì)如巖溶、暗河、崩坍、巖堆、落石,人字坡方案均有遭遇;同時人字坡方案均通過隧道地段展線,惡化了隧道平面,增加了長隧道,車站設(shè)置困難,難以滿足運(yùn)輸要求,線路展長,工程投資增加明顯,經(jīng)比較,采用單面坡方案。

3 不良地質(zhì)施工

齊岳山隧道的選線,是以地質(zhì)為基礎(chǔ),是對目前中國巖溶隧道施工技術(shù)水平的一次大考驗。齊岳山隧道施工過程中,遭遇多處不良地質(zhì),其中齊岳山背斜地段巖溶及巖溶水、德勝場暗河槽谷區(qū)F11高壓富水大斷層、砂巖夾頁巖與煤線地段高壓裂隙水是齊岳山隧道施工中所攻克的三大難題。齊岳山隧道施工過程遭遇不良地質(zhì)照片如圖6所示。不良地質(zhì)段處理方案見表1。

圖6 齊岳山隧道施工過程中遭遇不良地質(zhì)照片

表1 齊岳山隧道主要不良地質(zhì)段施工處理方案匯總

4 施工管理

4.1 建立風(fēng)險隧道管理體系

齊岳山隧道是宜萬鐵路8座Ⅰ級風(fēng)險隧道之首,自建設(shè)初期,建設(shè)指揮部組織參建各方就進(jìn)行了風(fēng)險管理,并隨著工程實踐的進(jìn)行不斷完善,形成高風(fēng)險隧道風(fēng)險管理體系,如圖7所示。

圖7 高風(fēng)險隧道風(fēng)險管理體系

4.2 抓好超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報和水文監(jiān)測工作

4.2.1 將超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報納入工序管理

(1)配備先進(jìn)的鉆機(jī)設(shè)備

由目前超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報技術(shù)水平來看,深孔鉆探是準(zhǔn)確預(yù)報不良地質(zhì)(特別是巖溶)的主要手段。為了將超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作做到位,施工單位購置了目前國外先進(jìn)的RPD -150C地質(zhì)鉆機(jī)。

(2)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理

在強(qiáng)化超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報管理,對超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報鉆孔設(shè)計、施鉆、驗孔、判釋實行分級管理,責(zé)任到人,做到“物探先行、鉆探驗證、有疑必鉆、不明不掘”及堅持“定人定孔定檢查、重探密探加深探”的“三定三探”原則。

4.2.2 加強(qiáng)水文監(jiān)測工作

巖溶隧道施工中,巖溶水對工程的危害性最大,為了保證隧道施工安全,水文監(jiān)測極其重要。水文監(jiān)測主要進(jìn)行降雨量、涌水點、涌水量、水壓、水位等水文項目的監(jiān)測及分析。

4.3 決策管理體系

(1)建設(shè)單位在重大技術(shù)方案決策上發(fā)揮核心主導(dǎo)作用

針對齊岳山Ⅰ級風(fēng)險隧道,成立以建設(shè)指揮部指揮長為組長的重大技術(shù)方案管理小組,在重大技術(shù)方案決策上,建設(shè)單位必須起到核心主導(dǎo)作用,組織參建各方進(jìn)行重大技術(shù)方案的論證。

(2)成立特別管理小組落實重大技術(shù)方案

重大技術(shù)方案確定后,成立以建設(shè)指揮部領(lǐng)導(dǎo)為組長的特別管理小組和工作組進(jìn)駐現(xiàn)場,主抓施工技術(shù)方案及安全措施的落實,現(xiàn)場研究、決策技術(shù)問題。

(3)抓好超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報和注漿兩個重要環(huán)節(jié)

制定并落實《復(fù)雜巖溶隧道超前地質(zhì)預(yù)報管理制度》和《復(fù)雜巖溶隧道注漿管理制度》。

4.4 技術(shù)方案的選擇

通過超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報探明不良地質(zhì),如探明溶腔或斷層后,由建設(shè)指揮部組織參建各方進(jìn)行多方案論證,如繞避方案、注漿方案、分水降壓方案、釋能降壓方案等,各種技術(shù)方案都在齊岳山隧道得到了很好的應(yīng)用。

4.5 落實各項安全措施

(1)實行進(jìn)洞安全施工等級管理

根據(jù)日降雨量、水壓力、泄水洞日排水量等實行進(jìn)洞安全等級管理,確定進(jìn)洞施工警戒條件,確保施工人員絕對安全,齊岳山隧道安全等級管理見表2。

表2 齊岳山隧道進(jìn)口安全施工等級管理

(2)建立防災(zāi)報警系統(tǒng)

建立防災(zāi)報警系統(tǒng),系統(tǒng)包括:視頻監(jiān)控、聲光報警、應(yīng)急通訊、應(yīng)急照明、逃生線路、逃生設(shè)備、應(yīng)急排水、應(yīng)急供電共8個部分。圖8為齊岳山隧道洞內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)照片。

5 結(jié)論與體會

圖8 齊岳山隧道洞內(nèi)施工全過程監(jiān)控系統(tǒng)

(1)齊岳山隧道選線時,面臨高程差、巖溶水發(fā)育、高壓富水大斷層3個技術(shù)難題,通過加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作,通過對單面坡和人字坡的方案比選,同時,考慮到長期運(yùn)營的需要,選擇了單面坡方案,進(jìn)口從兩個暗河體系中間穿越,實踐證明選線是成功的。

(2)針對齊岳山Ⅰ級風(fēng)險隧道施工中所遭遇的巖溶、巖溶水、高壓富水大斷層,根據(jù)地質(zhì)條件特征,施工中研究并采取了注漿堵水、注漿加固、先排后填、泄水洞排水、釋能降壓、信息化注漿、繞行規(guī)避等多項施工技術(shù),成功地解決了隧道施工難題,豐富了高壓富水巖溶及斷層區(qū)隧道修建技術(shù)。

(3)齊岳山隧道歷經(jīng)5年,施工中揭示大小溶腔183處,其中規(guī)模較大的巖溶22處,遭遇了F11高壓富水大斷層,以及砂巖地段高壓裂隙水,在工程施工中,安全基本可控,這與成功的施工管理是分不開的。在齊岳山隧道管理中,建設(shè)單位充分發(fā)揮了核心主導(dǎo)作用,組織參建各方?jīng)Q策方案、現(xiàn)場落實方案、建立系統(tǒng)的安全體系,這是齊岳山隧道獲得成功的關(guān)鍵所在。

[1] 鐵道第四勘察設(shè)計院.宜萬線長大巖溶隧道專項地質(zhì)勘察—云霧山隧道工程地質(zhì)勘察報告[R].武漢:2004.

[2] 鐵道第四勘察設(shè)計院.宜萬鐵路宜昌至萬州段新建工程施工圖-齊岳山隧道設(shè)計圖[Z].武漢:2004.

[3] 鐵道第四勘察設(shè)計院.新建鐵路宜萬線宜昌至萬州段可行性研究報告[R].武漢:2003.

U452.1+3

A

1004 -2954(2010)08 -0012 -08

2010 -05 -17

胡子平(1964—),男,教授級高級工程師,1984年畢業(yè)于上海鐵道學(xué)院鐵道工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士,主要從事鐵路勘察、設(shè)計和技術(shù)管理工作,中鐵四院宜萬鐵路建設(shè)指揮部副指揮長兼總工程師,E-mail: tsyhzp@vip.163.com。