某隧道巖溶地段施工安全技術(shù)措施

2011-04-17 00:06:34高成林

山西建筑 2011年5期

高成林

1 工程概況

某隧道基巖為中低山區(qū)溝壑侵蝕剝蝕地貌。區(qū)內(nèi)地勢(shì)總體中部高，東西部低，山巒疊嶂，溝谷幽深，地形崎嶇復(fù)雜，溝谷切割強(qiáng)烈。海拔標(biāo)高一般在500m～800m之間，最大高差659.7m。該隧道所在地區(qū)屬暖帶大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫13.37℃，年降水量600mm左右，土壤最大凍結(jié)深度68 cm。隧道洞身附近水溫在 9.77℃～14.97℃之間。本段地震動(dòng)峰值加速度為 0.05g(6度)。隧道區(qū)域地層主要為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組(02x)，奧陶系下統(tǒng)亮甲山組(01l)、冶里組(01y);寒武系上統(tǒng)鳳山組(ε3f)、長(zhǎng)山組(ε3c)、崮山組(ε3g)，寒武系中統(tǒng)張夏組(ε2z)、徐莊組(ε2x)，寒武系下統(tǒng)毛莊組(ε1mz)頁(yè)巖。

孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層中，埋深 15m～80m。巖溶水年水位動(dòng)態(tài)有明顯的季節(jié)性變化規(guī)律，受大氣降水系及地表水補(bǔ)給影響，地下水位隨季節(jié)變化幅度較大。本區(qū)地下水對(duì)混凝土不具有腐蝕性。

2 巖溶地段施工工藝流程

該隧道存在巖溶地段。根據(jù)設(shè)計(jì)文件的地質(zhì)資料、超前預(yù)報(bào)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，查明巖溶分布范圍、類(lèi)型情況(大小、有無(wú)水，溶洞是否在繼續(xù)發(fā)育，以及其填充物)、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況(有無(wú)長(zhǎng)期補(bǔ)給來(lái)源、雨季水量有無(wú)增長(zhǎng))等，對(duì)巖溶裂隙地層強(qiáng)富水地段，采用注漿堵水，限量排放，分部開(kāi)挖，及時(shí)封閉，襯砌緊跟，加強(qiáng)量測(cè)，注意安全。巖溶施工工藝流程圖見(jiàn)圖 1。

3 注漿堵水技術(shù)措施

采用綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)手段確定注漿地段，通過(guò)注漿封閉加固，提高巖體完整性使其成為具有一定承載能力的結(jié)構(gòu)體，形成圍巖注漿固結(jié)圈，以限制排水量，實(shí)現(xiàn)控制排放，并與噴錨支護(hù)一起共同保證施工期間洞室穩(wěn)定及安全。

注漿方式采用超前預(yù)注漿、后注漿、局部注漿、補(bǔ)注漿四種形式。在注漿實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)及揭示的地質(zhì)信息，注漿工藝，注漿效果及漿液的可能性，結(jié)石強(qiáng)度，耐久性及注漿前、后承壓，水量變化特征等注漿施工資料和相關(guān)科研階段成果適時(shí)對(duì)注漿方式、注漿范圍、注漿標(biāo)準(zhǔn)、注漿材料等予以調(diào)整。

4 溶洞處理技術(shù)措施

1)引排水。當(dāng)暗河和溶洞有水流時(shí)，不得堵塞水流通道。查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后，采用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施，宣泄水流或開(kāi)鑿泄水洞引排。排水作業(yè)應(yīng)考慮下列主要危險(xiǎn)源、危害因素:a.富水軟弱圍巖，巖溶隧道突水、突泥;b.排水設(shè)備不足或損壞，排水能力不夠;c.圍巖松軟地段，施工用水浸泡地基;d.洞口地表水滲漏及沖刷邊仰坡;e.有水地段電纜線破損漏電;f.施工排出的水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，污染環(huán)境。2)堵填。對(duì)已停止發(fā)育、跨徑較小、無(wú)水的溶洞，可根據(jù)其與隧道相交的位置關(guān)系及其填充情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉，根據(jù)地質(zhì)情況決定是否需要加深邊墻基礎(chǔ)。拱部以上空洞采用噴錨支護(hù)加固，或加設(shè)護(hù)拱及拱頂回填的辦法處理。3)跨越。當(dāng)溶洞較大較深時(shí)，采用梁、拱跨越。但梁端或拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時(shí)用圬工加固。隧道在不同的部位遇到溶洞的跨越措施:a.當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長(zhǎng)而較深的溶洞，則加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過(guò)。b.當(dāng)隧道底部遇到較大溶洞并有水流時(shí)，在隧道底部以下砌筑漿砌片石支墻，支撐隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻內(nèi)套設(shè)涵管引排溶洞水。c.當(dāng)隧道邊墻遇到較大、較深的溶洞時(shí)，在邊墻或隧道底部以下筑拱跨越。d.當(dāng)隧道中部及底部遇到深狹的溶洞時(shí)，加強(qiáng)兩邊墻基礎(chǔ)，并根據(jù)情況設(shè)置橋臺(tái)架梁通過(guò)。4)繞行。施工中遇到一時(shí)難以解決處理的溶洞時(shí)，采取迂回導(dǎo)坑繞行溶洞區(qū)，繼續(xù)隧道施工，再行處理溶洞。

5 施工安全注意事項(xiàng)

巖溶地段隧道施工應(yīng)主要考慮以下危險(xiǎn)源:1)專(zhuān)項(xiàng)施工技術(shù)方案不合理、開(kāi)挖方法選擇不當(dāng);2)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工作不到位，分析判斷不準(zhǔn)確;3)初期支護(hù)施作不及時(shí)，支護(hù)強(qiáng)度不足;4)量測(cè)數(shù)據(jù)失真，信息反饋不及時(shí)。巖溶地段隧道施工應(yīng)特別注意以下事項(xiàng):1)加強(qiáng)地質(zhì)探測(cè)與預(yù)報(bào)。施工過(guò)程中必須進(jìn)行綜合詳細(xì)的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，調(diào)查清楚巖溶的大小和其他發(fā)育情況，根據(jù)其類(lèi)型確定正確的處理方案。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作業(yè)應(yīng)注意下列主要危險(xiǎn)源、危害因素:a.工作面坍塌;b.鑿頂不徹底;c.高處作業(yè)臺(tái)(支)架失穩(wěn)、安全防護(hù)失效;d.突泥、突水。2)保證施工期間的安全。充分體現(xiàn)以人為本的理念，確保施工安全，在施工過(guò)程中，噴錨支護(hù)及開(kāi)挖面應(yīng)在無(wú)水壓和低水壓的狀態(tài)下施工。在進(jìn)入設(shè)計(jì)高水壓地段之前，進(jìn)一步加強(qiáng)工作面前方地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，施工中根據(jù)富水情況及水壓大小，采用超前帷幕注漿或限量管道排放等手段降低工作面水壓，并在開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格遵循“短進(jìn)尺、弱(不)爆破、早封閉、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、緊襯砌”的原則。3)保證隧道支護(hù)安全。施工中注意檢查溶洞頂板，及時(shí)處理危石。當(dāng)溶洞較高時(shí)，應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)排架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。在溶蝕地段的爆破作業(yè)，應(yīng)盡量做到多打眼，打淺眼，并控制藥量。在溶洞充填體中掘進(jìn)時(shí)，加強(qiáng)超前支護(hù)措施，必要時(shí)采取預(yù)注漿加固地層。溶洞未做出處理方案前，不要將棄碴隨意傾填于溶洞中。采用高強(qiáng)度抗水壓鋼筋混凝土圓形襯砌，在該段不設(shè)盲溝和泄水孔，防水層全環(huán)鋪設(shè)，并在襯砌兩端設(shè)止水隔離帶，使高壓水安全封堵在襯砌之外。4)保證地表生態(tài)環(huán)境不受或少受影響。為防止隧道施工可能造成的地下水嚴(yán)重流失，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，做好地表水、出水點(diǎn)的觀測(cè)工作，必要時(shí)對(duì)地表進(jìn)行處理。對(duì)暗河地段施工排水采用“以堵為主，限量排放”的原則，盡量維系巖溶暗河的既有通路，使地下水恢復(fù)到原有水位。