某隧道特殊地质地段施工浅析

1、某隧道特殊地质地段施工浅析（1）某隧道全长11070m，是渝怀线的重点、难点和控制工程之一；（2）主要的工程地质问题有高压富水、岩溶及断层、高应力软岩大变形、煤层瓦斯、石油天然气等，施工难度极大；（3）毛坝向斜区域存在两层承压水、静水压力高达4.42MPa4.6MPa，预计正常涌水量55000m3/d，最大涌水量83000m3/d； 1 某隧道水文地质概况 （4）铜麻岭背斜可溶岩段长4868m，其中冷水河浅埋段，存在地表水渗漏。隧道位于岩溶水季节变化带和水平循环带，岩溶和岩溶水发育；（5）隧道穿越二叠系下统栖霞组、茅口组深灰色中厚层灰岩与灰黑色中厚层状沥青质灰岩互层带，沥青质灰岩裂隙中储存少量

2、原油，发育蕴气构造，伴生有瓦斯、石油气等可燃性有害气体逸出；（6）在施工中共揭示五个溶洞体和两段天然气储气层，均给施工造成了很大的困难。 1 某隧道水文地质概况 1 某隧道水文地质概况 2 某隧道岩溶涌水突泥及施工措施 某隧道毛坝向斜核部溶洞分布纵剖面图 2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.1 平导1#溶洞涌水突泥及采取的施工措施平导1#溶洞位于PDK354+255+280段，在揭露前，超前地质预报准确地探测到了该溶洞的存在、填充介质及规模。溶洞充填介质为淤泥，无自稳能力。并且在溶洞体和岩层交界面有大量地下承压水存在，施工中最大涌水量为12000m3/d。该溶洞在平导中横断面及平面布置如

3、图3所示。在施工中采用了“全断面超前预注浆+超前大管棚+超前小导管支护”综合支护技术。依靠注浆加固（范围为开挖轮廓外3m），将溶洞充填物改造成稳定构造体并阻水，然后在大小管棚的强力支护下进行开挖支护并顺利通过。 2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.1 平导1#溶洞涌水突泥及采取的施工措施 平导1#溶洞在施工中采用了“全断面超前预注浆+超前大管棚+超前小导管支护”综合支护技术后顺利通过。 平导1#溶洞全断面超前预注浆效果2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.2 正洞1#溶洞涌水突泥及采取的施工措施正洞1#溶洞位于DK354+230+290段，该溶洞体充填介质为淤泥质粉质粘性土，夹杂部分

4、漂石和砾石。距溶洞20m处揭露了一直径为23m的大型岩溶管道，最大涌水量10000m3/d，由于该岩溶管道泄水作用，使得正洞第一溶洞填充介质受水的影响不大，有一定的自稳能力。 施工原则是“以堵为主，限量排放，排堵相结合” 。2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.2 正洞1#溶洞涌水突泥及采取的施工措施施工方法主要是 “台阶开挖、型钢网喷支护、超前注浆加固、底部树桩加固”等综合施工措施顺利通过。 软塑状淤泥,有一定的自稳能力2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.3 平导2#溶洞涌水突泥及采取的施工措施平导2#溶洞于2002年4月21日8时被发现，在超前地质钻孔时，从钻孔处射出高压水，射程

5、约30m，4小时后压力减小，但含沙量高达20，水质是铁锈色。停工后做C20砼止浆墙，后确认平导溶洞里程为PDK354+435+490。 平导2#溶洞超前探水时被发现2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.4 正洞2#溶洞涌水突泥及采取的施工措施2#溶洞位于正洞DK354+460+490段，充填大量的水和粉质粉细砂，核部存在高压富水，为向斜东翼最大的蓄水构造,是某隧道施工中难度最大的，是“难中之难”。经过多次专家会议论证及方案比选，确定了以“泄水洞汇水降压、全断面帷幕注浆、以堵为主”的排堵相结合施工方案，在施工中采取了“泄水洞泄水降压、施工迂回导坑形成溶洞两端夹击、顶水注浆封堵大型岩溶管道、全

6、断面超前帷幕注浆加固砂体、超前大管棚实现刚性支护、CRD分步开挖稳扎稳打”的综合施工措施。2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.4 正洞2#溶洞涌水突泥及采取的施工措施2#溶洞充填物:粉细砂2#溶洞充填物给施工造成了极大的困难2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.4 正洞2#溶洞涌水突泥及采取的施工措施2#溶洞突水洞内表状2#溶洞突水洞口表状2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.5 正洞3#溶洞涌水突泥及采取的施工措施正洞3#溶洞是灾害最严重的一个溶洞，中心里程为DK354+879。在正洞下导坑施工时，TSP202、红外线，以及5m超前风钻探孔均未探测到该溶洞的存在。2002年9月

7、10日10点15分，爆破后掌子面右侧底部碴堆有轻微移动，至14点30分左右，突发巨响，溶洞中充填的硬塑软塑状粘性土瞬时以巨大的压力从掌子面向外挤压喷出，迅速塞满DK354+879+365计244m的下导坑空间，涌泥量高达4200m3，造成了严重后果2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.5 正洞3#溶洞涌水突泥及采取的施工措施 被3#溶洞爆喷突泥所掩埋的梭矿被3#溶洞爆喷突泥所掩埋的电瓶车2 某隧道岩溶涌水突泥及采取的施工措施2.5 4#、5#溶洞涌水突泥及采取的施工措施4#、5#溶洞位于出口端铜麻岭背斜区。4#溶洞为正洞里程DK356850960段多个岩溶管道群，由于相互连同性极好，设计上

8、只作了管道注浆堵水，而衬砌是普通衬砌，按设计施工后，于2002年雨季形成了较高的压力水将衬砌压裂，被迫钻孔泄压。5#溶洞里程为DK361752765,为一填充性溶洞，填充物是泥、沙、碎石、块石及水，2001年雨季施工期间多次发生涌水、涌泥、沙、石块，给施工带来了巨大的影响。鉴于此，决定在正洞右下方设1800m长的泄水洞，将4#、5#溶洞的水排出洞外。3 某隧道石油天然气突喷及采取的施工措施毛坝向斜东翼P1q+m层不仅地表5060m下封存有石油，而且在两翼栖霞组、茅口组下部沥青质灰岩中富存有石油天然气，均对隧道施工造成不利影响。01年9月18日，在进口PDK353+505.3进行超前探孔施工时，

9、钻至25米左右时，有压力较大的一股可燃气体突然喷出，瞬间起火，造成事故。表明隧道已进入了煤系瓦斯地层，实测瓦斯压力为0.2980.9MPa，瓦斯涌出量为0.1240.137m3/d。在施工中，由于高度重视，加强了瓦斯检测和施工通风能力，照明及电气设置均安装了防爆设备，并使用防爆机械进行施工。虽然瓦斯涌出量很大，可燃性石油气及有害气体含量丰富，但仍得以安全通过。瓦斯自动检测仪及报警仪4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术通过信息反馈及超前探测,我们决定：（1）打泄水洞，排水降压是必须的；（2）因平导开挖已进入雨季，必须永久衬砌紧跟；（3）在地表建立气象观测站，及时监测天气变化，同时根据监测数据进

10、行天气预报，指导平导开挖；（4）要求施工人员一旦挖开止浆墙后，必须快挖、快支、快喷、快封闭，确保开挖一米成型一米，稳扎稳打，步步为营；（5）对2#、3#溶洞绕行迂回贯通，两面夹击处理溶洞，以确保合同工期。4.1 信息反馈及超前探测利用信息反馈及超前探测技术，较为准确地得到了2#溶洞洞体形状、走向以及与隧道的位置关系 4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术在迂回绕行方案确定后，2003年4月30日于DK345+473处开挖迂回导坑，2003年6月15日1#迂回导坑与正洞下导贯通之后，立即在345500处做止浆墙封闭，2003年8月6日8时2#迂回导坑与出口工区对应在正洞DK354880处贯通，随

11、后又通过6-1#和6-2#横通道分别向2#和3#溶洞开挖。4.2 迂回绕行、两面夹击某迂回导坑胜利贯通4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.2 迂回绕行、两面夹击4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.2 迂回绕行、两面夹击 迂回导坑贯通后，形成了对两个溶洞夹击之势。平导3#溶洞采用全断面开挖、108大管棚、型钢支撑、网喷支护，2003年10月28日于PDK354919.5处贯通；平导2#溶洞采用台阶法人工开挖、108大管棚、型钢支撑、TSS关超前注浆、网喷支护、径向补注浆，2003年12月26日于PDK354469贯通，至此某平导全隧贯通4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.3 全

12、断面帷幕注浆堵水加固为确保溶洞区的安全施工，要进行超前预注浆施工，加固开挖面及开挖轮廓线外58m。首先施工止浆墙，注浆工艺采取前进式分段注浆，注浆分段长度5m。即钻孔5m，注浆5m，循环注入，直到完成整个注浆段。4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.4 大管棚超前支护小导管注浆补充加强超前大管棚采用外径108mm，=8mm的无缝钢管，每节长23m。布设时环向间距25cm，外插角1.5，每节管棚钻设8mm单向阀溢浆孔4个，施做成TSS模式，管棚布设完成后，对管棚进行全孔一次性注浆。此后，在工作面周边布置42mm超前小导管，长3m，环向间距15cm，外插角15o，每1m施作一个循环，进行补充注浆。4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.4 大管棚超前支护小导管注浆补充加强 大管棚全断面支护及超前预注浆2#溶洞超前预注浆效果4 某隧道穿越特殊地质地段综合施工技术4.5 隧道上方源头泄水降压正洞2#溶洞完成注浆之后恢复开挖，于2003年11月2日反向开挖面DK354493处又发生涌水、涌沙、流量为300m3500m3/h。为确保正洞开挖能通过2、3#溶洞，保证工程质量，研究决定再对正洞2#、3#溶洞各增设一泄水洞。4 某