【中铁】广昆铁路秀宁隧道施工关键技术（共50）

广昆铁路秀宁宁隧道施工关关键技术中铁十六局集集团有限公司司2014年9月一、工程概况况二、施工关键键技术三三、体会一、工程概况况1.工程概况秀宁隧道为广广昆铁路（成成昆铁路广通通至昆明段））扩能改造工工程中的双线线单洞隧道，，全长13187m，设计行车速速度160km/h（预留200km/h），是全线的的控制性工程程。隧道位于于楚雄禄丰南南车站与昆明明安宁双湄村村车站之间，，出口段位于于半径为5000m的左偏曲线上上，其余位于于直线上。线线路为单坡设设计，进口端端11727m坡度为11‰，出口端1460m为9‰。秀宁隧道13187m一、工程概况况秀宁隧道地处处云贵高原东东南部，属中中高山构造侵侵蚀、溶蚀地地貌，地形陡陡峻、起伏较较大，最大埋埋深565m。隧址区地质质构造复杂，，主要通过强强构造带千枚枚岩、泥岩、、板岩和灰岩岩地层；隧道道穿越5个褶曲构造和和8个富水断层带带，其中罗茨茨－易门断裂裂带宽1000余米，属于川川滇南北向构构造体系中的的系列大断层层，隧道出口口段穿越该断断裂带核部550m，为糜棱岩，，围岩为VI级。一、工程概况况隧道穿越糜棱棱岩地层550m一、工程概况况罗茨—易门断层秀宁隧道一、工程概况况隧址区属金沙沙江水系，水水文地质条件件非常复杂，，区内各类型型地下水的埋埋藏、分布、、富水性受地地质构造、地地形地貌、岩岩性及裂隙发发育程度控制制。隧道穿越越近5km的富水区，地地下水主要为为岩溶及构造造裂隙水，岩岩溶较为发育育，在褶皱带带、断裂带、、可溶岩与非非可溶岩接触触带，极易发发生突水、突突泥等危害。。预测隧道最最大涌水量为为140,000m3/d，地表水主主要为溪水水、沟水，，隧道进口口附近有大大官田水库库，出口段段下穿龙潭潭水库，库库底到隧道道顶不足10m。隧址区水文文地质单元元划分（深深蓝为单元元边界，箭箭头为地下下水流向，红线为隧道道线）隧道出口隧道进口龙潭水库大官田水库库一、工程概概况秀宁隧道为为双线大跨跨隧道，按按照：隧道道进口、隧隧道出口、、进口平导导、1#~4#斜井进行施施工组织。。由于受突突水、突泥泥影响，开开挖受阻，，1#A斜井废弃，，改为1#B斜井，3#斜井废弃。。一、工程概概况2.隧道施工难难点（1）隧道出口口段550m位于罗茨－－易门断裂裂带核部，，地层为糜糜棱化的断断层角砾岩岩，即糜棱棱岩，富水水，围岩为为VI级，埋深4~63m，最大开挖挖跨度15.2m，最小覆跨跨比只有0.26。富水糜棱棱岩围岩的的稳定性极极差，隧道道开挖后自自稳时间不不足1个小时，极极易发生溜溜坍、涌泥泥现象，糜糜棱岩地层层的围岩稳稳定和变形形控制是秀秀宁隧道施施工的最大大难题。掌子面溜坍掌子面涌泥一、工程概概况（2）隧道下穿穿龙潭水库库段长60m，地层软弱弱破碎，VI级围岩，水水库水深5.4m，库底到隧隧道拱顶9.8m（含淤泥层层2.5m），水库水水向隧道排排泄的径流流途径很短短，在水压压的作用下下，产生渗渗漏和涌水水的可能性性很大。施施工稍有不不慎发生坍坍塌冒顶、、水库内的的蓄水会瞬瞬时涌入洞洞内，造成成重大施工工灾害。掌子面涌水龙潭水库一、工程概概况（3）隧道洞身身穿越由八八条断层破破碎带及岩岩溶发育区区组成的三三个大型高高压富水区区，总长达达5km，最大涌水水量14万m3/天，最大水水压2MPa，隧道开挖挖遇到富水水断层、暗暗河和溶洞洞时防治突突水、突泥泥危害极为为困难。此此外，隧道道施工排水水将对区域域内的地下下水环境造造成影响，，引起地表表水的漏失失、井泉干干枯等环境境问题。1#A斜井淹后废弃溶洞填充物隧道底突水大排量排水一、工程概概况（4）隧道穿越炭质板岩地地层约4km，占全隧的30%，其中1/3埋深大于400m，属高地应应力地层。。炭质板岩呈薄层状、层间基本无无胶结，由由于受到构构造应力作作用，板岩岩节理扭曲曲，大部分分呈破碎、、断裂状态态，结构松松散。遇水水后强度低低、极易失失稳，隧道道施工极易易产生滑坍坍、严重超超挖、大变变形、初支支侵限等问问题，围岩岩稳定性及及其变形控控制十分困困难。掌子面滑坍隧道严重超挖大变形超限二、施工关关键技术1.富水糜棱岩岩地层大断断面隧道施施工技术2.大断面隧道道下穿水库库施工风险险控制技术术3.高压富水断断裂带隧道道施工防突突涌技术4.薄层炭质板板岩大断面面隧道变形形控制技术术（1）糜棱岩工程程特性研究糜棱岩是韧韧性变形条条件下形成成的断层岩岩，由基质质和碎斑构构成。它是强烈破碎塑塑变作用所所形成的岩岩石，往往往分布于断裂带两侧，因为为压扭应力力的作用，，使得岩石石发生错动动、颗粒破破碎。糜棱棱岩在我国国主要分布布在四川和和云南两省省。1885年，英国学学者Lapwroth在研究苏格格兰高地莫莫因（Moine）断裂带时时，第一次次提出了糜糜棱岩（Mylonite）这个科学学术语。他他认为，糜糜棱岩是一一种细粒的的、具有强强烈理化作作用、在脆脆性破碎及及研磨作用用下形成的的岩石，形形成过程中中不伴有组组分的重结结晶作用。。1968年，Turner重新定义糜糜棱岩为““粗粒岩石石的极端粒粒化，没有有明显的化化学再造，，一种细粒粒碎石样粘粘固带状或或条带状岩岩石。未破破裂的母岩岩呈眼球状状或透镜体体，常包含含在粒化的的基质中””。对糜棱岩的的认识和研研究已超过过百年，在在其组成和和变形机制制方面已有有了较多的的了解。但但由于糜棱棱岩构造和和组成的复复杂性，对对它的组构构和工程特特性（如受受力变形特特性、水稳稳性、渗透透性等）知知道的还不不多，还需需要做进一一步的研究究。1.富水糜棱岩岩地层大断断面隧道施施工技术糜棱岩基本本物理性质质指标：物性指标名称单位范围平均值基本指标含水量w%5.9~11.48.20密度ρg/cm32.20~2.322.25比重Gs-2.65~2.702.67换算指标湿重度γkN/m321.56~22.7422.07孔隙比e-0.21~0.370.28孔隙率n%17.4~27.021.9饱和度Sr%43.2~10078.6干重度γdkN/m319.37~21.4920.46饱和重度γsatkN/m320.68~24.5422.61浮重度γ'kN/m310.87~14.7312.801.富水糜棱岩岩地层大断断面隧道施施工技术隧道出口段段糜棱岩开开挖揭示：：掌子面及及侧壁围岩岩层理、片片理清晰，，层厚小于于2cm，压压碎碎严严重重，，扭扭曲曲，，岩岩体体呈呈角角砾砾碎碎石石夹夹土土状状镶镶嵌嵌。。而而且且局局部部富富水水呈呈饱饱和和状状，，其其中中有有不不规规则则的的泥泥囊囊分分布布。。施工工中中，，与与院院校校合合作作，，现现场场采采集集糜糜棱棱岩岩试试样样，，采采用用微微观观结结构构分分析析、、矿矿物物和和化化学学组组成成分分析析、、物物理理和和力力学学试试验验等等多多种种方方法法，，对对罗罗茨茨－－易易门门大大断断裂裂核核部部糜糜棱棱岩岩的的组组构构特特征征、、物物理理和和力力学学及及渗渗透透特特性性进进行行全全面面分分析析，，明明确确了了糜糜棱棱岩岩的的组组构构特特征征（（粒粒度度成成分分、、孔孔隙隙特特征征和和矿矿物物成成分分）），，获获得得了了糜糜棱棱岩岩的的基基本本物物理理性性质质、、抗抗剪剪强强度度和和渗渗透透性性指指标标及及其其变变化化规规律律，，确确定定了了糜糜棱棱岩岩抗抗剪剪强强度度的的水水稳稳性性，，为为研研发发富富水水糜糜棱棱岩岩地地层层VI级围围岩岩的的超超前前注注浆浆加加固固技技术术奠奠定定了了基基础础。。组成成特特征征：：级配配曲曲线线糜棱岩试样颗粒的能谱分析图SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKa2ONa2O烧失量61.22~83.9810.38~18.722.51~7.331.57~4.340.45~2.231.85~3.401.92~2.183.15~5.56矿物物组组成成1.富水水糜糜棱棱岩岩地地层层大大断断面面隧隧道道施施工工技技术术微观观结结构构特特征征：：扫描描电电镜镜下下可可见见碎碎屑屑矿矿物物具具波波状状消消光光、、解解理理和和双双晶晶纹纹弯弯曲曲、、颗颗粒粒边边部部碎碎裂裂等等现现象象。。韧韧性性基基质质是是一一些些细细粒粒矿矿物物的的集集合合体体，，变变形形残残核核是是经经受受韧韧性性变变形形的的矿矿物物，，显显透透镜镜状状或或带带状状。。孔隙组成及分布100倍1000倍10000倍1.富水水糜糜棱棱岩岩地地层层大大断断面面隧隧道道施施工工技技术术糜棱棱岩岩试试样样的的扫扫描描电电镜镜照照片片1.富水水糜糜棱棱岩岩地地层层大大断断面面隧隧道道施施工工技技术术抗剪剪强强度度的的水水稳稳定定性性渗渗透透特特性性从左左上上图图可可以以看看出出，，当当含含水水量量4.0%增加加到到12.0%时，，其其粘粘聚聚力力从从14.97kPa增加加到到62.64kPa，增增加加了了约约3.2倍；；而而内内摩摩擦擦角角从从34.57减小小到到5.95，减减少少了了82.8%。说说明明含含水水量量变变化化对对糜糜棱棱岩岩的的抗抗剪剪强强度度影影响响非非常常大大，，利利用用糜糜棱棱岩岩强强度度的的这这一一特特性性，，可可在在注注浆浆时时通通过过设设置置排排水水孔孔加加速速富富水水糜糜棱棱岩岩地地层层的的排排水水固固结结，，使使糜糜棱棱岩岩的的强强度度在在短短时时间间内内得得到到了了较较大大的的提提升升，，从从而而提提高高围围岩岩的的稳稳定定性性。。从右右上上图图可可看看出出，，当当干干密密度度为为1.8g/cm3时的的渗渗透透系系数数为为2.30cm/s，而而干干密密度度增增加加到到2.3g/cm3时，，其其渗渗透透系系数数减减小小到到0.066cm/s，即即密密度度只只增增加加了了27.8%，但但渗渗透透系系数数减减少少了了97%。这这说说明明糜糜棱棱岩岩的的密密度度对对其其渗渗透透系系数数有有很很大大影影响响，，这这一一渗渗透透特特性性对对于于糜糜棱棱岩岩地地层层的的注注浆浆加加固固具具有有双双重重影影响响，，一一方方面面由由于于渗渗透透性性迅迅速速减减小小糜糜棱棱岩岩地地层层不不易易形形成成渗渗透透注注浆浆，，只只能能以以劈劈裂裂挤挤密密注注浆浆为为主主；；另另一一方方面面，，渗渗透透性性降降低低有有利利于于实实现现地地层层的的注注浆浆堵堵水水。。（2）富水水糜糜棱棱岩岩地地层层注注浆浆堵堵水水加加固固技技术术基于于试试验验得得到到的的糜糜棱棱岩岩物物理理、、力力学学和和渗渗透透特特性性，，制制定定了了针针对对性性的的注注浆浆堵堵水水加加固固措措施施：：上上部部先先外外后后内内逐逐层层劈劈裂裂注注浆浆挤挤水水，，下下部部根根据据含含水水量量分分布布动动态态设设置置引引水水导导管管，，以以加加速速糜糜棱棱岩岩排排水水固固结结。。另另外外，，拱拱部部施施作作超超长长大大管管棚棚（（30~40m）支支护护,以进进一一步步改改善善糜糜棱棱岩岩围围岩岩的的稳稳定定性性、、提提高高其其承承载载能能力力。。1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术注浆方案案1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术序号参数名称参数值1加固范围纵向25m径向工作面及开挖轮廓线外5m2浆液外圈采用水泥-水玻璃双液浆，内圈采用水泥浆3浆液扩散半径1.8/2.0m4终孔间距2.8m(〈3m)5注浆终压4~8MPa6注浆孔径90mm7注浆速度10L/min8注浆方式前进式分段注浆,先外圈后内圈9注浆孔数量141个注浆参数数上部注浆浆孔下部排水水孔开挖揭示示的浆液液围岩注浆浆加固按按照先外外圈后内内圈、间间隔跳孔孔的顺序序进行操操作。具具体顺序序：第六六环第五环第四环第一环第二环第三环。。1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术注浆材料料性能参参数上部注浆浆孔下部注注注排水孔孔注开挖揭示示的浆液液注浆材料料以普通通硅酸盐盐水泥单单液浆为为主，快硬硫铝酸盐盐水泥、、普通水水泥―水玻璃双双液浆为为辅。序号浆液种类浆液配比参数凝胶时间3d抗压强度（MPa）W:C1快硬硫铝酸盐水泥0.6:134min19.10.8:11h20min12.01:11h35min8.52普通水泥单液浆0.8:115h56min3.43普通水泥—水玻璃双液浆0.8:156sec1.8注浆效果果检查：：注浆后钻钻设7个检查孔孔（占注注浆孔总总数的5%），其中中2个为取芯芯孔，另另外5个为非取取芯检查查孔。检查孔出出水量均均小于0.2L/(mmin)，达到了了注浆加加固围岩岩的设计要求。。两个检查查孔芯样样含水量量的平均均值为5.44%，与注浆浆前相比比减少33.7%，说明在在注浆压压力作用用下，糜糜棱岩地地层受压压产生排排水固结，糜糜棱岩的的含水量量大为减减小。芯样平均均比重为为23.48kN/m3与注浆前前相比提提高6.4%，而内摩擦角提提高近20%,说明在注注浆压力力作用下下，糜棱棱岩地层层排水固固结后密度度有所增增加。5#检查孔中中取出的的部分芯芯样（3）扩大拱脚脚短四台台阶九步步开挖法法针对Ⅵ级级围岩富富水断层层糜棱岩岩地层易易涌泥溜溜坍的特特性，在掌子面面超前预注注浆+Ф108大管棚支支护条件下，，在采用用常规三三台阶预预留核心心土七步步开挖法法的基础础上优化化为扩大大拱脚四四台阶九九步开挖挖法，人人工配合合挖掘机机作业。。1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术循环进尺尺0.6~1.4m，开挖中中台阶时时扩大拱拱脚，各各开挖台台阶钢架架接头处处设置锁锁脚锚管管，每处处3根，锚管管斜向下下方，每每根锚管管角度相相差20°。锚管与与钢架焊焊接牢固固，确保保钢架基基础稳定定。仰拱一次次开挖长长度2~3m，初期支支护及时时封闭成成环，二二衬紧跟跟仰拱施施工。控控制仰拱拱封闭距距离掌子子面小于于25m、时间小小于20天。开挖过程程中根据据围岩和和支护变变形情况况及时调调整支护护参数，，必要时时采取加加设临时时支撑、、预留一一定的初初期支护护补强空空间等措措施。1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术开挖监控控量测：：首先，通通过观察察洞内注注浆和开开挖施工工时的情情况，对对注浆加加固效果果进行初初步评判判；其次次，通过过对洞内内拱顶下下沉、周周边位移移、围岩岩和衬砌砌受力等等监测数数据的整整理分析析，进一一步了解解隧道结结构和围围岩的受受力变形形状态，，并判定定其稳定定性。序号量测项目量测目的量测断面间距量测频率仪器1洞内、外目测观察了解开挖面自稳及支护变形开裂、地表沉降和裂缝情况1次/天地质罗盘等2初支拱顶及拱脚沉降了解施工过程支护结构拱顶及拱脚沉降，判断围岩及初期支护的稳定性。间隔5m布置1个监测断面仰拱封闭前1次/天，封闭后到衬砌施做时1次/2天全站仪等3初支水平收敛及水平位移了解施工过程支护结构水平收敛及水平位移绝对值，判断围岩及初期支护的稳定性。间隔5m布置1个监测断面仰拱封闭前1次/天，封闭后到衬砌施做时1次/2天收敛仪、全站仪等4围岩压力及接触压力了解围岩压力及接触压力分布规律及围岩、初支的稳定性每一注浆循环中部布置1个监测断面仰拱封闭前1次/天，封闭后到衬砌施做时1次/2天土压力盒频率读数仪5初支钢架内力及衬砌受力了解初支钢架内力及衬砌内力分布规律，分析初支稳定性每一注浆循环中部布置1个监测断面仰拱封闭前1次/天，封闭后到衬砌施做时1次/2天钢筋计、压力盒、频率读数仪1.富水糜棱棱岩地层层大断面面隧道施施工技术术DK1006+145断面拱顶顶下沉历历时曲线线D1006+145断面洞周周收敛历历时曲线线监测结果果表明：：（注：GD―拱顶沉降降测点；；SL1、SL2――净空收敛敛基线））拱顶下沉沉及周边边收敛测测点布置置示意图图隧道开挖挖时，拱顶最终终累计沉沉降在25mm~55mm之间，洞洞内收敛敛位移约在在30mm~80mm之间，变形量在在允许范范围之内内，符合合正常施施工要求求。隧道拱拱顶沉沉降和和洞周周收敛敛速率率在上上台阶阶导坑坑开挖挖后10天内，，变化化较大大，速速率较较快，，约为为2~6mm/d（收敛敛2~8mm/d），该该阶段段拱顶顶沉降降、洞洞周收收敛累累计值值占总总量的的50%以上；；随着着时间的的推移移和掌掌子面面的向向前掘掘进，，拱顶顶沉降降、洞洞周收收敛速速率变变缓，，减小小到约约1mm/d（收敛0.1~0.6mm/d）；开开挖约约25d~35d后，隧隧道拱拱顶沉沉降、、洞周周收敛敛趋于于稳定定。1.富水糜糜棱岩岩地层层大断断面隧隧道施施工技技术DK1006+120断面钢钢拱架架翼缘缘轴力力―时间关关系图图（内内翼缘缘)）从初支支钢拱拱架翼翼缘轴轴力―时间曲曲线可可以看看出：：（1）钢拱拱架翼翼缘轴轴力以以拉力力为主主，拱拱顶和和拱肩肩处受受力较较大，，拱腰腰和拱拱脚处处受力力较小小，初初期有有压力力出现现；（2）由于于隧道道采用用分部部开挖挖，每每部开开挖对对围岩岩均有有一定定扰动动，造造成钢钢拱架架翼缘缘轴力力―时间曲曲线波波动较较大，，随着着时间间的推推移和和掌子子面的的前进进，量量测值值逐渐渐稳定定，一一般稳稳定时时间约约为10~15d。DK1006+120断面喷喷射混混凝土土应力力―时间曲曲线图图从喷射射混凝凝土应应力―时间曲曲线图图可以以看出出：（1）在初初期支支护施施作前前期，，混凝凝土应应力随随时间间变化化较大大，随随着时时间的的推移移和掌掌子面面的开开挖前前进，，量测测值逐逐渐稳稳定，，一般般稳定定时间间为10~15d。（2）喷射射混凝凝土应应力主主要承承受压压应力力，且且在拱拱部压压力最最大。。测点布布置示示意图图(图中负负值代代表拉拉力，，正值值代表表压力力)(图中负负值代代表压压力，，正值值代表表拉应应力)1.富水糜糜棱岩岩地层层大断断面隧隧道施施工技技术DK1006+140断面初初支与与围岩岩接触触压力力―时间曲曲线图图DK1006+140断面二二衬钢钢筋轴轴力―时间曲曲线图图在二次次衬砌砌浇筑筑初期期，受受混凝凝土水水化热热的影影响，，初支支与围围岩间间的接接触压压力变变化较较大，，约4~5d后量测测值开开始稳稳定。。二衬混混凝土土浇注注初期期，受受混凝凝土水水化热热的影影响二二衬内内钢筋筋轴力力变化化较大大，约约4~5d后，轴力值值开始稳定定。(图中负值表表示受拉，，正值表示示受压）（图中负值值表示受拉拉，正值表表示受压））2.大断面隧道道下穿水库库施工风险险控制技术术秀宁隧道出出口段下穿穿龙潭水库库的库尾部部分，水库库与隧道斜斜交。水库库库容约9.4104m3，最大水深深10.8m，最小水深深2.5m，隧道下穿穿水库处水水深5.4m，拱顶以上上埋深9.8m（含淤泥层层2.5m），实际隧隧道埋深约约6.8米。（1）洞顶隔水水围堰降低低水位隧道下穿龙潭水水库，为了了防止施工工时发生上上覆地层坍坍塌冒顶，，水库水突突然涌入洞洞内，以及及降低地层层内的渗透透水压，在在隧道两侧（约50m）分别筑坝坝，同时抽抽干坝内存存水。拦水坝按坝坝顶高出水水面1m、坝顶宽度度1m修筑，筑坝材料为编织袋内装装渗透性小小的粘性土土，外部用用防水材料料包裹。9.8m5.4m2.大断面隧道道下穿水库库施工风险险控制技术术（2）洞内注浆浆封堵围岩岩导水通道道及加固地地层为防止坍塌冒顶、、水库水倒倒灌，采取取全断面帷帷幕注浆堵堵水及围岩岩加固措施施，最外圈圈采用硫铝铝酸盐水泥泥单液浆，，大角度注注浆孔注浆浆，封堵导水通通道，切断断水库水与与地下水的的水力联系系。其余内圈采采用水泥单单液浆加固固围岩，加加固范围为为开挖线外6m。浆液充满裂裂隙2.大断面隧道道下穿水库库施工风险险控制技术术（3）大管棚＋＋双排小导导管超前支支护在全断面注注浆加固结结束后，沿沿拱部开挖挖轮廓线布布设超前大大管棚+双排小导管管超前支护护，大管棚长40m、外径Φ108mm，小导管选选用长4m的钢花管，，间距40cm，以保证隧道道开挖及结结构安全。。隧道开挖采采用四台阶阶九步开挖挖法。无工作室大大管棚施做做小导管施做做2.大断面隧道道下穿水库库施工风险险控制技术术（4）风险监控控措施在隧道施工工期间，特特别加强洞洞内外的安安全监控。。在洞外定定期对隧道道上方水库库及附近地地表进行观观察，监控控地表变形形和水库水水位变化；；在洞内，，监控围岩岩和初支变变形以及掌掌子面稳定定，如有异异常情况发发生，立刻刻报警。灾害的预防防和应急措措施：1）防坍塌、、涌水预防防措施；2）大大量量涌涌水水、、涌涌泥泥的的应应急急措措施施；；3）围围岩岩坍坍塌塌的的应应急急措措施施；；4）充充足足的的应应急急物物资资设设备备准准备备；；5）定定期期进进行行逃逃生生和和抢抢险险演演练练。。通过过采采用用以以上上风风险险控控制制综综合合技技术术，，洞洞内内和和洞洞外外的的施施工工风风险险得得到到较较好好地地控控制制，，隧隧道道施施工工没没有有出出现现渗渗漏漏水水事事故故，，水水库库也也没没有有降降低低水水位位而而影影响响当当地地村村民民的的生生产产生生活活用用水水，，实实现现了了隧隧道道出出口口顺顺利利穿穿过过水水库库段段的的预预定定目目标标。。3.高压压富富水水断断裂裂带带隧隧道道施施工工防防突突涌涌技技术术秀宁宁隧隧道道的的地地下下水水具具有有涌涌水水量量大大、、涌涌水水集集中中的的特特点点，，平平常常期期涌涌水水量量达达64,000m3/d，雨雨期期最最大大涌涌水水量量达达140,000m3/d，地地下下水水对对隧隧道道施施工工及及运运营营带带来来较较大大的的影影响响。。（1）地地下下水水处处理理原原则则地下下水水处处理理原原则则：：在在裂裂隙隙水水分分布布较较广广地地段段，，或或水水文文环环境境有有严严格格要要求求的的，，防防排排水水设设计计采采用用‘‘以以堵堵为为主主，，限限量量排排放放’’的的原原则则，，采采取取超超前前帷帷幕幕注注浆浆和和开开挖挖后后径径向向注注浆浆等等形形式式，，将将大大面面积积淋淋水水或或局局部部股股流流封封堵堵，，以以减减少少地地下下水水流流失失。。注浆浆启启动动判判识识标标准准：：(1)地表表无无环环境境要要求求的的地地段段超前前探探孔孔单单孔孔出出水水量量大大于于3m3/h，判判定定有有局局部部突突水水可可能能，，则则采采取取超超前前局局部部注注浆浆；；超超前前探探孔孔有有2/3孔满满孔孔且且总总出出水水量量大大于于15m3/h，判判定定全全断断面面有有突突泥泥涌涌水水可可能能，，则则采采取取超超前前帷帷幕幕注注浆浆；；地地下下水水主主要要沿沿岩岩层层层层面面渗渗流流、、且且水水压压不不高高的的地地段段，，则则采采取取开开挖挖后后径径向向注注浆浆的的方方式式堵堵水水。。(2)对地地表表有有环环境境要要求求的的地地段段①超超前前探探孔孔单单孔孔出出水水量量大大于于3m3/h，判判定定有有局局部部突突水水，，则则采采取取全全环环径径向向注注浆浆；；超超前前探探孔孔有有2/3孔满满孔孔且且总总出出水水量量大大于于15m3/h，判判定定有有全全断断面面突突泥泥涌涌水水可可能能，，则则采采取取超超前前帷帷幕幕注注浆浆。。②虽虽然然达达不不到到①①的的标标准准，，但但洞洞内内探探测测有有出出水水，，且且对对地地表表出出露露泉泉眼眼的的监监测测结结果果分分析析，，平平导导或或隧隧道道的的开开挖挖引引起起地地表表泉泉眼眼水水量量有有明明显显下下降降时时，，立立即即采采取取注注浆浆堵堵水水。。3.高压压富富水水断断裂裂带带隧隧道道施施工工防防突突涌涌技技术术根据据岩岩体体裂裂隙隙发发育育情情况况（（走走向向、、密密度度、、深深度度、、分分布布等等））确确定定局局部部径径向向注注浆浆孔孔的的位位置置和和注注浆浆参参数数。。对对裂裂隙隙股股状状水水，，局局部部径径向向注注浆浆孔孔距距离离裂裂隙隙横横向向1.5m，沿沿裂裂隙隙走走向向距距离离1.5m；对对裂裂隙隙面面状状水水，，局局部部径径向向注注浆浆孔孔环环向向间间距距1.0m～1.5m。径径向向注注浆浆堵堵水水在在前前方方开开挖挖支支护护完完成成后后平平行行作作业业，，以以单单液液水水泥泥浆浆或或水水泥泥―水玻玻璃璃双双液液浆浆堵堵塞塞岩岩层层溶溶隙隙和和岩岩溶溶径径流流管管道道，，达达到到堵堵水水目目的的。。全断断面面径径向向注注浆浆布布置置示示意意图图裂隙隙股股状状出出水水注注浆浆封封堵堵示示意意图图超前前局局部部注注浆浆示示意意图图3.高压压富富水水断断裂裂带带隧隧道道施施工工防防突突涌涌技技术术（2）富富水水断断层层地地质质预预报报隧道道施施工工过过程程中，，在在地地质质分分析析的的前前提提下下，，以以TSP203探测测为为主主作作长长期期宏宏观观预预报报，，富富水水地地段段辅辅以以红红外外探探水水连连续续施施作作，，地地质质雷雷达达作作为为补补充充，，加加强强常常规规地地质质素素描描、、地地质质综综合合分分析析和和超超前前水水平平钻钻孔孔等等综综合合手段进进行超超前地地质预预报，，重点查明掌掌子面面前方方构造造特征征及赋水情况况。基于TSP探测技技术，，结合合秀宁宁隧道道水文文地质质情况况将地地下水水划分分为““无水水”““含水水较少少”、、“含含水较较多””和““富水水”四四个等等级，，将溶溶洞分分为碎碎石填填充型型、软软塑或或流塑塑性软软土填填充型型、、地下下水填填充型型和无无填充充型四四种溶溶洞，，在此此基础础上，，根据据超前前地质质预报报与工工程地地质勘勘探资资料和和实际际开挖挖结果果对比比情况况，将将对不不同赋赋水地地层、、不同同类型型不溶溶洞预预报的的准确确程度度分为为“准准确””、““较准准确””、““较不不准确确”和和“不不准确确”四四个等等级，，同时时提出出了相相应的的划分分标准准和判判断方方法。。从图中中可以以看出出：虽虽然TSP探测预预报技技术可可以探探测和和预报报隧道道掌子子面前前方地地层含含水情情况，，但随随着地地层中中含水水量的的增加加，预预报准准确度度在降降低。。而且且TSP探测技技术对对岩溶溶的探探测准准确率率不高高，尤尤其对对无填填充型型溶洞洞预报报结果果对隧隧道施施工只只有一一定的的参考考意义义。地层含含水量量不同同时TSP预报准准确程程度的的比较较地层包包含溶溶洞时时TSP预报结结果评评估比比例图图3.高压富富水断断裂带带隧道道施工工防突突涌技技术（3）平导导分水水降压压高压富富水区区主要要位于于隧道道进口口段，，为了了减小小隧道道施工工突涌涌水风风险，，增设设了4095m的平行行导坑坑，平平导为为顺坡坡排水水，平平导排排水对对正洞洞起到到分水水降压压的作作用，，并可可通过过横通通道加加大正正洞的的排水水能力力。3.高压富富水断断裂带带隧道道施工工防突突涌技技术PDK995+009PDK995+121PDK995+400PDK995+600PDK995+690PDK995+883开挖过过程中中，平平导超超前正正洞600～900m左右，，以提提前判判断含含水体体位置置和导导水路路径。。地下下水主主要从从平导导内涌涌出，，正洞洞开挖挖后基基本无无水，，局部部出水水呈渗渗透湿湿渍，，故正正洞未未进行行注浆浆堵水水，仅仅在大大龙潭潭断层层带施施作抗抗水压压衬砌砌，以以利于于地表表水的的恢复复。平导施施工涌涌水情情况：：3.高压富富水断断裂带带隧道道施工工防突突涌技技术（4）上堵堵下排排超前前注浆浆在秀宁宁隧道道的富富水断断层构构造带带中，，可溶溶岩裂裂隙多多以条条带状状交错错密布布出现现，为为了减减少钻钻孔注注浆量量，减小掌掌子面面水压压，采用了了掌子子面上上堵下下排超前注浆技技术。3.高压富富水断断裂带带隧道道施工工防突突涌技技术具体实实施方方法：：a.在计划划堵水水区段段内对对隧道道上半半断面面及其其开挖挖轮廓廓线外外围岩岩进行行注浆浆，封封堵上上半断断面地地下水水，同同时切切断上上半断断面开开挖轮轮廓线线外地地下水水流向向隧道道的导导水通通道。。b.上半断断面周周边注注浆完完成后后，按按注浆浆孔数数的5%设置检检查孔孔进行行效果果检查查，注注浆效效果满满足预预定标标准后后在下下半断断面钻钻设5个排水水检查查孔，，分别别位于于隧道道左、、中和和右侧侧。c.当单孔孔最大大涌水水量小小于预预定标标准时时，隧隧道上上半断断面进进行开开挖支支护，，而下下半断断面快快速开开挖通通过，，隧道道初期期支护护及时时封闭闭成环环。d.当隧道道通过过富水水断层层破碎碎带后后，若若初期期支护护渗漏漏水量量大于于隧道道渗漏漏水量量预定定标准准，可可根据据渗漏漏水情情况实实施径径向注注浆堵堵水，，保证证隧道道无渗渗漏。。3.高压富富水断断裂带带隧道道施工工防突突涌技技术（5）高扬扬程大大排量量斜井井排水水斜井均均位于于高压压富水水区，，最大大长度度1580m，设置置3级泵站站进行行高扬扬程大大排量量排水水，其其中：：1#B～4#斜井均均设置置12台潜污污泵，，9台使用用，3台备用用，单单台流流量为为85m3/h。4.薄层炭炭质板板岩大大断面面隧道道变形形控制制技术术秀宁隧隧道炭炭质板板岩地地层主主要分分布在在DK993+173DK994+350、DK999+540～DK1000+840和DK1006+000～DK1006+360这三个个地段段，约占秀秀宁隧隧道全全长的的21.5%，主要要为IV、V级围岩岩。炭质板板岩主主要呈呈灰黑黑色，，薄层层状、、局部部中厚厚层状状，层层厚3～10mm，很少少超过过30mm。岩层层整体体破碎碎、个个别局局部较较完整整。岩岩层层层面、、节理理面手手摸污污手，，局部部泥化化、手手捏易易碎，，遇水水易软软化。。在富富水区区，可可见地地下水水沿炭炭质板板岩层层面和和节理理层面面渗出出。水平位移（（=60）秀宁隧隧道隧隧址区区典型型炭质质板岩岩4.薄层炭炭质板板岩大大断面面隧道道变形形控制制技术术现场观观察表表明，，炭质质板岩岩围岩岩的稳稳定性性一般般与其其结构构面倾倾角和和层间间粘结结力大大小相相关，，结构构面受受力后后易发发生剪剪切破破坏和和顺层层面滑滑移破破坏。。另外外，根根据现现场观观察，，炭质质板岩岩浸水水后强强度降降低可可达50%以上。。炭质板板岩地地层隧隧道施施工的的主要要难点点：施施工时时围岩岩极易易发生生大变变形和和溜坍坍，导导致钢钢架变变形、、初支支侵限限或破破裂、、掌子子面塌塌方和和（或或）冒冒顶等等。水平位移（=60）DK1004+791掌子面炭质板板岩溜坍4.薄层炭质板岩岩大断面隧道道变形控制技技术（1）板岩地层隧隧道施工围岩岩变形与破坏坏模式分析采用非连续介质数数值模拟软件件GDEM对炭质板岩地地层的隧道开开挖进行分析析，得到不同结构面倾倾角炭质板岩岩破坏模式和和变形规律。竖向位移（=30）竖向位移（=60）竖向位移（=90）水平位移（=30）水平位移（=60）水平位移（=90）隧道开挖后围围岩位移特征征云图4.薄层炭质板岩岩大断面隧道道变形控制技技术三种结构面下不同倾角时拱拱顶沉降值三种结构面下不同倾角时拱肩水平收敛敛值从图中可以看看出，炭质板板岩围岩变形形随结构面倾倾角的变化与与结构面强度度有密切的关关系。当块体和结构构面的粘聚力力分别为1.36MPa和0.1MPa时，拱顶沉降降、水平收敛敛最大。当围围岩结构面倾倾角为60°时，隧道拱顶顶将在竖直方方向产生较大大的位移，施施工时需要采采取针对性的的措施进行支支护和加固，，防止拱顶围围岩因沉降过过大产生坍塌塌而破坏。三种结构面下不同倾角时拱腰水平收敛敛值薄层状炭质板板岩隧道围岩岩失稳破坏的的原因：隧道道开挖使周边边围岩应力释释放，临空面面岩体失去支支撑产生向隧隧道内的位移移，隧道开挖挖轮廓附近岩岩层内出现了了明显的拉应应力，由于层层间节理粘结结力弱，不能能承受或只能能承受很小的的拉应力，因因此节理之间间逐渐张开，，岩层在拉和和剪应力的共共同作用下，，开始产生滑滑移和破裂。。（块体凝聚力力1.36、3.0、5.0MPa；结构面凝聚聚力0.1、0.2、0.3MPa）4.薄层碳质板岩岩大断面隧道道变形控制技技术（2）炭质板岩开开挖支护技术术炭质板岩段采采用三台阶七七步开挖法施施工，采用了了弱爆破松动动开挖断面掏掏槽部分，然然后人工配合合小型挖掘机机开挖，实现现隧道断面的的良好成型。。超前支护采用小角度双双排42小导管，每环环36根，间距0.4m，长3.5m，倾角为5～8，按纵向每1.2～1.6m设置一环。初期支护采用用型钢拱架（（I18/I20b,间距0.6～1.0m）、钢筋网（（ϕ8、20×20mm）、喷混凝土土（C25、25cm）联合支护体体系，钢架拱脚处采用6m长、60注浆锚管进行行加固，每个接头处处设置3根，有效控制沉沉降变形。锁脚锚管小型挖机双排小导管4.薄层碳质板岩岩大断面隧道道变形控制技技术DK1002+578.2监测断面拱顶顶下沉历时曲曲线DK1002+578.2监测断面水平平收敛历时曲曲线隧道施工期监监控量测结果果：隧道开挖时，，拱顶最终累累计最大沉降降值为-38mm。在上台阶导导坑开挖后7天内，受洞内内施工及围岩岩变形影响，，隧道拱顶沉沉降值较大，，速率较快，，约为6.7mm/d。在开挖7天后，拱顶沉沉降基本完成成，沉降值趋趋于稳定。开挖时，洞周周向内收敛。。上台阶外侧侧下部SL1基线处累计位位移约-8.44mm，中台阶外侧侧下部SL2基线处累计位位移约在-7.43mm。在上台阶导导坑开挖和中中台阶开挖后后10天内，受洞内内施工影响，，隧道洞周收收敛值较大，，速率较快，，约为0.73～0.84mm/d，此阶段收敛敛位移基本完完成，几乎不不再变化。四、体会秀宁隧道于2007年10月开工建设，，2013年12月通车运营，，在5年多的施工中中，建设者们们与科研单位位密切配合，，先后战胜