野三关隧道设计岩溶涌水处理方案

野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报2007.12.23野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报目录录一、、工工程程概概况况三、、“8.5”突水水突突泥泥溶溶腔腔处处理理方方案案四、、出口口及及斜斜井井工工区区岩岩溶溶水水处处理理方方案案二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况五、、出口口软软岩岩变变形形情情况况及及处处理理措措施施野三三关关隧隧道道位位于于恩恩施施州州巴巴东东县县碗碗口口河河和和支支井井河河之之间间，，L-13833m，为为全全线线最最长长隧隧道道，，最最大大埋埋深深684m，纵纵坡坡为为人人字字坡坡；；在在线线路路右右侧侧30m设置置贯贯通通平平导导，，L-13802m，后后期期扩扩挖挖成成Ⅱ线隧隧道道；；在在DK125+100左侧侧设设置置长长1844.5m的无无轨轨运运输输斜斜井井。。一、、工工程程概概况况野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报一、、工工程程概概况况隧道道穿穿越越三三迭迭系系大大冶冶组组、、嘉嘉陵陵江江组组、、二二迭迭系系、、石石炭炭系系、、泥泥盆盆系系、、志志留留系系地地层层，，其其中中碎碎屑屑岩岩地地层层5074m，占占隧隧道道的的37％，，灰灰岩岩地地层层8772m，占占隧隧道道的的63％。。区区内内发发育育6条岩岩溶溶管管道道流流、、12条断断层层，，其其中中3号暗暗河河及及F18断层层对对隧隧道道影影响响最最大大。。野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报3号暗暗河河呈呈带带状状分分布布、、在在隧隧道道上上方方斜斜穿穿，，排排泄泄基基准准面面标标高高为为1050m，高高于于隧隧道道220m，暗暗河河通通过过岩岩溶溶裂裂隙隙、、断断层层等等通通道道与与隧隧道道的的水水力力联联系系较较强强；；F18断层层切切割割、、连连通通3号暗暗河河，，存存在在重重大大突突水水、、突突泥泥风风险险，，隧隧道道多多次次通通过过碎碎屑屑岩岩与与灰灰岩岩接接触触带带，，施施工工风风险险高高。。一、、工工程程概概况况3号暗河及F18断层地质平面3号暗河A-A水文地质断面野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报一、、工工程程概概况况截至至目目前前，，平平导导累累计计施施工工13150m，尚尚余余752m未贯贯通通；；Ⅰ线正正洞洞累累计计施施工工12808m，尚尚余余1025m未贯贯通通。。野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况（一一））“8.5”突水水突突泥泥2007年8月5日凌凌晨晨1：00时，，Ⅰ线隧隧道道DK124＋602附近近发发生生突突水水，，并并伴伴有有大大量量泥泥沙沙、、块块石石（（最最大大粒粒径径约约2m）涌涌出出，，峰峰值值突突水水持持续续约约半半小小时时，，至至2：30时涌涌水水量量恢恢复复正正常常,峰值值总总突突水水量量约约15.1万方方、、突突泥泥石石量量约约5.35万方方。。野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况（一一））“8.5”突水水突突泥泥突水水点点附附近近约约200m洞身身基基本本被被突突出出的的块块石石、、泥泥沙沙充充满满，，距距突突水水点点500m处淤淤积积泥泥沙沙厚厚度度约约3m，向向大大里里程程方方向向淤淤积积泥泥沙沙厚厚度度逐逐渐渐减减薄薄，，最最大大雍雍水水高高度度约约7m。由由于于前前期期毫毫无无透透水水预预兆兆，，且且瞬瞬时时突突水水（（泥泥））量量大大，，致致使使斜斜井井工工区区作作业业的的52名人人员员被被困困。。突出的灰岩块石泥、炭质半固结角砾岩块体

地下暗河成因的砂及砾石

Ⅰ线洞口涌水

野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况（二二））抢抢险险进进展展事故故发发生生后后，，党党中中央央、、国国务务院院高高度度关关注注，，湖湖北北省省委委、、省省政政府府、、国国家家安安监监总总局局、、铁铁道道部部等等各各方方领领导导以以最最快快的的速速度度赶赶赴赴现现场场，，组组织织现现场场抢抢险险，，至至8月5日22：40分，，共共有有43名被被困困人人员员救救出出，，至至10月22日14时，，搜搜寻寻到到剩剩余余遇遇难难人人员员尸尸体体，，共共计计10人遇遇难难。。野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况（二二））抢抢险险进进展展考虑虑溶溶腔腔存存在在二二次次突突水水、、突突泥泥的的可可能能，，Ⅰ线DK124+602～+810段淤淤积积体体暂暂不不进进行行清清除除，，其他他地地段段清清淤淤已已完完成成。野三三关关隧隧道道设设计计、、施施工工情情况况汇汇报报二、、“8.5”突水水突突泥泥及及抢抢险险进进展展情情况况（二二））抢抢险险进进展展Ⅰ线DK126+018～+548段按按下下导导坑坑小小断断面面累累计计施施工工325m，利用用十横横全断断面施施工87m；Ⅱ线ⅡDK125+839～+849及ⅡDK125+635～+839段已施施工完完毕。。ⅡDK126+200～+800段平导导加固固已完完成，，目前前围岩岩变形形、喷喷锚支支护已已稳定定。野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报二、“8.5”突水突突泥及及抢险险进展展情况况（二））抢险险进展展Ⅱ线ⅡDK124+390～+810段上台台阶初初支施施作完完毕，，正在在进行行注浆浆试验验。事故发发生后后，开开展了了地质质测绘绘、示踪试试验、、物探探、钻钻探及及水量、、水压压测试等补勘勘工作作。野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报三、“8.5”突水突突泥溶溶腔处处理方方案（一））地质质补勘勘结论论Ⅰ线DK124+602～+625段左侧侧边墙墙可能能为溶溶腔突突水口口，现现被坍坍塌物物堵塞塞。溶腔典型横断面图溶腔平面图野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报三、“8.5”突水突突泥溶溶腔处处理方方案（一））地质质补勘勘结论论该溶腔腔发育育于两两阻水水层间间的茅茅口、、栖霞霞组灰灰岩中中，Ⅱ线隧道道ⅡDK124+405～+620段拱顶顶、右右侧边边墙外外至少少有10m以上完完整岩岩体；；ⅡDK124+529～+616（DK124+548～+635）段Ⅰ线与Ⅱ线间完完整岩岩体不不小于于6m，其余余为岩岩溶发发育区区或裂裂隙破破碎岩岩体。。溶腔腔充填填物主主要为为灰岩岩块石石、胶胶结物物、砂砂卵石石、淤淤泥及及水。。灰岩中中发育育古岩岩溶富富水带带、“接触带带”富水带带、断断层裂裂隙富富水带带、3号暗河河，彼彼此存存在密密切的的水力力联系系；突突水点点的水水源主主要来来自水水洞坪坪洼地地表水水、3号暗河河及其其有关关的岩岩溶水水和苦苦桃溪溪河水水；预预测突突水段段正常常涌水水量3.44万方/天，最最大涌涌水量量为40.62万方/天；突突水前前实测测水压压为1.0Mpa，突水水后实实测水水压一一般为为0.5Mpa，降雨雨后短短期可可达0.9Mpa。野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报三、“8.5”突水突突泥溶溶腔处处理方方案（二））溶腔腔处理理安全全准备备工作作为确保保溶腔腔处理理安全全，溶溶腔及及其影影响段段处理理之前前，应应完成成以下下工作作：进一步步落实实溶腔腔规模模、与与隧道道空间间关系系及地地下水水补给给情况况。继续洞洞内水水量、、水压压测试试工作作，尤尤其是是对应应溶腔腔Ⅰ、Ⅱ线地段段的水水量、、水压压测试试工作作，同同时加加强Ⅰ线DK124+810处堆积积物防防护及及稳定定性监监测。。完成未未施作作二次次衬砌砌地段段周边边隐伏伏岩溶溶探查查，完完成径径向注注浆及及初期期支护护施工工，加加快下下半断断面跟跟进，，确保保初期期支护护闭合合成环环，及及时施施作二二次衬衬砌。。完成DK126+018～+136段下导导坑施施工，，确保保水流流畅通通，减减少施施工干干扰，，降低低施工工风险险。野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报三、“8.5”突水突突泥溶溶腔处处理方方案（三））“8.5”突水突突泥溶溶腔处处理根据初初步探探查的的溶腔腔规模模、与与隧道道空间间关系系、充充填性性质、、补给给关系系，综综合考考虑I、II线隧道施工工组织及施施工安全，，按照“排排水减压、、注浆加固固、综合治治理”的原原则，初步步研究了三三种处理方方案。野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报溶腔典型横断面图溶腔平面图三、“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案（三）“8.5”突水突泥泥溶腔处处理1、方案一一首先利用用Ⅱ线钻孔加加强该溶溶腔水排排泄（确确保钻孔孔在注浆浆加固圈圈外），，确保排排泄量大大于补给给量（初初拟设φ100mm钻孔25个）；然然后从ⅡDK124+810落底至ⅡDK124+625处，向Ⅰ线开辟横横通道，，预留不不小于8m完整围岩岩，施作作止浆墙墙；对DK124+600～+630段突水部部位注浆浆预加固固后，清清除Ⅰ线洞内的的淤积体体接近溶溶腔，在在DK124+640处施作止止浆墙；；分段对对淤积体体及溶腔腔实施超超前帷幕幕注浆后后，施作作超前管管棚，进进行洞内内开挖支支护。野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报三、“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案（三）“8.5”突水突泥泥溶腔处处理2、方案二二首先利用用Ⅱ线钻孔加加强该溶溶腔水排排泄（确确保钻孔孔在注浆浆加固圈圈外），，确保排排泄量大大于补给给量（初初拟设φ100mm钻孔25个）；然然后从ⅡDK124+810落底至ⅡDK124+550处，开辟辟横通道道进入Ⅰ线，施工工至DK124+590处施作止止浆墙；；对DK124+590～+630段溶腔进进行注浆浆预加固固后，清清除Ⅰ线洞内的的淤积体体接近溶溶腔，在在DK124+640处施作止止浆墙封封堵，分分段对淤淤积体及及溶腔实实施超前前帷幕注注浆后，，施作超超前管棚棚，进行行洞内开开挖支护护。野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报三、“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案（三）“8.5”突水突泥泥溶腔处处理3、方案三三为确保溶溶腔处理理期间排排水畅通通，首先先在Ⅰ线线路左左侧20m设置长约约210m（DK124+600～+810）的泄水水洞，引引排溶腔腔岩溶水水，然后后清除Ⅰ线洞内的的淤积体体接近溶溶腔，初初定在DK124+660处施作止止浆墙封封堵，分分段对淤淤积体及及溶腔实实施超前前帷幕注注浆，注注浆效果果达要求求后，施施作超前前管棚，，进行洞洞内开挖挖支护。。野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报三、“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案（三）“8.5”突水突泥泥溶腔处处理4、方案比比选项目方案一方案二方案三辅助工程施工时间短较长较长注浆工艺控制较容易较困难易对Ⅱ线施工干扰干扰小有干扰没干扰施工风险程度最小较小较小“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案比选表表野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报三、“8.5”突水突泥泥溶腔处处理方案案（三）“8.5”突水突泥泥溶腔处处理5、处理措措施（1）DK124+590～+640段施作不不小于10m的超前帷帷幕注浆浆加固。。（2）DK124+590～+640段拱墙采采用φ108mm超前大管管棚注浆浆预支护护，左侧侧拱墙采采用双层层管棚支支护，确确保其开开挖安全全。（3）初期支支护采用用25cm厚的C25喷钢钎维维混凝土土，溶腔腔段采用用HW175钢架加强强，影响响段采用用I20钢架加强强，并应应及早闭闭合；溶溶腔段二二次衬砌砌采用120cm厚的C30钢筋混凝凝土，影影响段二二次衬砌砌采用75cm厚的钢筋筋混凝土土。溶腔段衬砌结构影响段衬砌结构野三关隧隧道设计计、施工工情况汇汇报四、出口口及斜井井工区岩岩溶水处处理方案案（一）地地质条件件1、工程地地质隧道穿越越三迭系系大冶组组、嘉陵陵江组、、二迭系系、石炭炭系、泥泥盆系、、志留系系地层，，地质构构造主要要为单斜斜地层，，穿越F17、F18、F21、F22等断层；；遭遇不不良地质质除4条断层外，还还有3、4号暗河及二叠叠系茅口栖霞霞组灰岩富水水带。其中F18断层及3号暗河对隧道道影响最大。。F18断层为大型压压扭性断层，，宽70m；断层切割、、连通3号暗河，穿越越苦桃溪河流流，断层段岩岩溶发育，主主要表现为充充填型裂隙溶溶腔，充填物物不均匀，在在Ⅱ线及其右侧充充填物主要为为灰色的粘土土、淤泥，在在Ⅰ线及其左侧，，充填物主要要为粉细砂及及粘土，饱含含地下水。野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（一）地质条条件2、水文地质对隧道有影响响的暗河有两两条，分别发发育于二叠系系下统茅口组组及三叠系下下统大冶组灰灰岩的3号暗河及4号暗河，其中中3号暗河对隧道道的影响最大大。斜井工区涌水水与3号暗河存在密密切的水力联联系，暗河呈呈带状分布，，起于石马附附近的旺碑冲冲洼地，经水水洞坪、发屋屋湾、小儿坪坪，在苦桃溪溪中排出，地地下水位高于于隧道约250m，呈南西走向向，在隧道上上方斜穿，长长5km左右，总体水水力坡度6～7％，补给区域域14.57km2，暗河流量为为2147方～32.8万方/天。4号暗河起源于于玉米塘洼地地，途经猫儿儿湾、响水坪坪，排泄于支支井河，补给给区域8.15km2，主管道最大大流量38万方/天，支管道最最大流量16万方/天。野三关隧道设设计、施工情情况汇报3号暗河及F18断层地质平面3号暗河A-A水文地质断面四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（一）地质条条件3、环境水文地地质隧道长期涌水水会袭夺3号暗河地下水水，降低地下下水水位，最最终疏干3号暗河，改变变3号暗河区域内内水文地质环环境，进一步步会袭夺苦桃桃溪表水，造造成河流干枯枯、洼地覆盖盖层塌陷，使使居民生产生生活环境变得得恶劣，影响响居民生活；；涌水不会对对4号暗河产生环环境影响，但但4号暗河对隧道道施工会造成成突水突泥的的威胁。野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（二）岩溶涌涌水情况1、岩溶涌水点点统计及展布布图涌水点统计表

涌水点展布图野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（二）岩溶涌涌水情况2、正洞涌水情情况Ⅰ线DK125+530～+820、DK124+620～+920段开挖揭示9处较大的涌水水点，合计最最大涌水量为为8.12万方/天（不含DK124+602突水）；Ⅱ线ⅡDK125+500～+785、ⅡDK124+390～+930段开挖揭示10处较大的涌水水点，合计最最大涌水量为为11.63万方/天；Ⅰ、Ⅱ线隧道合计最最大涌水量19.75万方/天，水清；涌涌水点附近岩岩体完整，整整体稳定，为为宽张裂隙、、小型溶管涌涌水。DK125+810拱部涌水DK124+652右侧边墙涌水ⅡDK125+590左侧边墙涌水ⅡDK124+663上台阶底部涌水野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（二）岩溶涌涌水情况3、斜井涌水情情况斜井施工中共共揭示大小涌涌水点30处，有3处较大的涌水水，合计涌水水量0.83万方/天，水清，涌涌水点附近岩岩体完整、整整体稳定，为为裂隙、小型型溶管涌水。。4、迂回导坑涌涌水情况迂回导坑施工工至ⅡDK124+648处时，掌子面面揭示一涌水水岩溶裂隙，，最大涌水量量约1.55万方/天，水清，掌掌子面为完整整灰岩、整体体稳定。由于Ⅰ、Ⅱ线、斜井、迂迂回导坑揭示示的涌水点在在同时涌水，，释放了周围围地下水水压压，迂回导坑坑实测地下水水静水压力0.78～1.2Mpa。迂回导坑涌水野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（三）岩溶涌涌水处理方案案针对野三关隧隧道出口及斜斜井工区涌水水点多、水量量大、水压高高、与地表水水及3号暗河水力联联系密切、处处理难度大的的特点，为确确保施工及运运营安全，进进行了如下方方案研究。方案一：注浆浆封堵、限量量排放方案二：注浆浆封堵＋泄水水洞野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（三）岩溶涌涌水处理方案案1、方案一：注注浆封堵、限限量排放对于岩溶裂隙隙发育、破碎碎围岩、富水水地段，通过过加大注浆加加固圈厚度、、开展不同注注浆材料的现现场试验、提提高注浆工艺艺水平，实现现注浆加固地地层与封堵地地下水的目的的，以确保隧隧道限量排水水的要求；针对水量大、、水压高的特特征，隧道抗抗水压衬砌等等级需全面提提高。完善不同等级级抗水压衬砌砌、普通复合合式衬砌与抗抗水压衬砌之之间的阻水构构造，减少高高压地下水纵纵向串流对结结构的影响；；完善隧道施工工缝防水设计计，确保隧道道长期运营防防水要求。野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（三）岩溶涌涌水处理方案案2、方案二：注注浆封堵＋泄泄水洞目前揭示的岩岩溶涌水点多多，雨季时最最大涌水量可可达28.7万方/天，枯水季节节时涌水量仍仍可达5万方/天，而隧道4条侧沟的排水水能力仅为4.2万方/天，考虑到注注浆封堵的不不确定性，为为确保隧道长长期运营安全全，采用注浆浆封堵+泄水洞方案。。注浆封堵对于岩溶裂隙隙发育、破碎碎围岩、富水水地段，通过过注浆加固，，实现注浆加加固地层与限限量排放的目目的，减少对对环境水文地地质的影响。。考虑泄水洞洞排水减压的的作用，维持持目前设计的的隧道抗水压压衬砌等级。。野三关隧道设设计、施工情情况汇报四、出口及斜斜井工区岩溶溶水处理方案案（三）岩溶涌涌水处理方案案2、方案二：注注浆封堵＋泄泄水洞线右方案：在Ⅱ线线路前进方方向右侧20m设置，泄水洞洞与隧道基本本平行，长约约6000m（ⅡDK124+000～ⅡDK130+000），原设计Ⅱ线右侧30m处ⅡDK124+000～ⅡDK124+984段迂回导坑作作为泄水洞的的一部分，新新增泄水洞长长5016m，泄水洞与隧隧道纵坡一致致，出水点通通过横向钻孔孔或泄水支洞洞与泄水洞连连通排水。泄泄水洞可利用用现有的正洞洞开辟多个工工作面进行施施工。泄水洞野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报泄水洞方案平面布置图四、出出口及及斜井井工区区岩溶溶水处处理方方案（三））岩溶溶涌水水处理理方案案2、方案案二：：注浆浆封堵堵＋泄泄水洞洞线左方方案：：在Ⅰ线线路路前进进方向向左侧侧20m设置，，泄水水洞与与隧道道基本本平行行，长长约6038m（DK124+000DK130+038），泄泄水洞洞与隧隧道纵纵坡一一致，，出水水点通通过横横向钻钻孔或或泄水水支洞洞与泄泄水洞洞连通通排水水。泄泄水洞洞可利利用现现有的的正洞洞开辟辟多个个工作作面进进行施施工，，但需需破除除部分分地段段二次次衬砌砌。泄水洞洞野三关关隧道道设计计、施施工情情况汇汇报泄水洞方案平面布置图四、出出口及及斜井井工区区岩溶溶水处处理方方案（三））岩溶溶涌水水处理理方案案2、