范 亞 娜

(中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061)

西鐵車2號隧道特殊地質(zhì)段施工技術(shù)

范 亞 娜

(中鐵二十局集團(tuán)第四工程有限公司，山東 青島 266061)

結(jié)合西鐵車2號隧道不良地質(zhì)段的工程概況，對工程施工的重難點(diǎn)進(jìn)行了分析，介紹了巖爆、大變形、突泥及涌水地段的施工方案，指出對特殊地質(zhì)段施工，應(yīng)當(dāng)提前進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，并針對特殊地質(zhì)狀況制定與其地質(zhì)條件相適應(yīng)的施工方案。

特殊地質(zhì)，隧道，施工技術(shù)

0 引言

西鐵車2號隧道地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，先后穿越了12條斷層，有多條是富水?dāng)鄬?，施工過程中曾發(fā)生較大規(guī)模的涌水突泥等災(zāi)害，而且隧道途經(jīng)高地溫，高地應(yīng)力與軟弱巖質(zhì)結(jié)合地帶，給隧道建設(shè)帶來巨大挑戰(zhàn)。建設(shè)過程中，我們針對易發(fā)災(zāi)害制定了詳細(xì)的施工方案，引入動態(tài)控制系統(tǒng)，確保施工質(zhì)量的同時，也對隧道的成本控制，通風(fēng)技術(shù)，施工風(fēng)險(xiǎn)評估等作了研究，取得了一定的研究成果，為進(jìn)一步明確特殊地質(zhì)段的施工方法作出總結(jié)。

1 工程概況

山西中南部鐵路通道西鐵車2號隧道位于山東省萊蕪市境內(nèi)，全長7 888 m，該隧道穿越山區(qū)，沖溝發(fā)育，地面高程296 m～565 m之間，相對高差最大約269 m，丘坡自然坡度較陡，縱向自然坡角一般為15°～50°，橫向自然坡角一般為15°～45°。Ⅲ級圍巖長度為2 240 m；Ⅳ級圍巖長度為1 108 m；Ⅴ級圍巖長度4 540 m；各級圍巖占隧道總長度的比例分別為：28.40%，14.04%，57.56%。隧道設(shè)置一座613 m斜井，斜井井口位于線路前進(jìn)方向左側(cè)，斜井與正洞交角90°，綜合坡度10%。斜井進(jìn)入正洞后雙方向施工，斜井為雙車道斜井，采用無軌運(yùn)輸方式出碴。

2 工程重難點(diǎn)分析

西鐵車2號隧道施工難度大、施工技術(shù)要求高，導(dǎo)致這一問題的原因表現(xiàn)在如下幾個方面：

1)工程地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變。

西鐵車2號隧道穿越多種復(fù)雜地質(zhì)段，如：洞身穿越了多條碎裂巖帶、裂隙密集帶，其中有3條為強(qiáng)富水性地質(zhì)段，易產(chǎn)生中涌水，易滲水、掉塊、坍塌；洞身穿越兩條節(jié)理裂隙發(fā)育帶；有三段為高地溫地段；部分地段可能處于中等～強(qiáng)規(guī)模巖爆區(qū)。這也使得確保工程的施工安全既是本工程的重點(diǎn)，也是本工程的難點(diǎn)。

2)軟弱巖質(zhì)偏多與高地應(yīng)力結(jié)合。

西鐵車2號隧道穿越多種地質(zhì)帶，其巖石力學(xué)性質(zhì)復(fù)雜多樣，施工中應(yīng)該著重加強(qiáng)監(jiān)測，做好專項(xiàng)施工方案和應(yīng)急預(yù)案。主要表現(xiàn)為軟質(zhì)巖居多，部分里程段位于極高應(yīng)力區(qū)，可能存在軟巖變形。隧道的構(gòu)造應(yīng)力容易引起對隧道的擠壓使之大變形，所以高地應(yīng)力隧道有著大變形的特征，增加了支護(hù)的難度。

3)高地溫段施工條件嚴(yán)峻。

西鐵車2號隧道具有特殊的地理和地質(zhì)條件，工程施工中穿越高地溫區(qū)域，在高地溫條件下如何綜合降溫，有效地在高地溫、高溫?zé)崴矶粗羞M(jìn)行施工，降低高地溫、高溫?zé)崴疁囟鹊拇胧┚惋@得非常重要，也是該工程的一大難點(diǎn)。

4)涌水突泥對洞內(nèi)危害巨大。

涌水突泥現(xiàn)象在本工程中應(yīng)當(dāng)尤為重視，本隧道穿越多個地質(zhì)破碎帶和弱透水層，隧道施工過程中，有滲水對隧道施工造成影響，如不加以治理，最終導(dǎo)致涌水突泥現(xiàn)象發(fā)生，增加了隧道的施工難度。

因此，在開挖工程中盡量采用“短進(jìn)尺”，減少對周邊圍巖的擾動，降低對周邊軟弱破碎帶的影響，從而降低事故發(fā)生的可能性。

3 關(guān)于特殊地質(zhì)段的施工技術(shù)

3.1 巖爆段施工技術(shù)

3.1.1 巖爆發(fā)生的特征

巖爆發(fā)生是隨著埋深的增加而增多，西鐵車2號隧道的巖爆以零星、成片、連續(xù)型巖爆，巖爆等級以輕微為主，少數(shù)段發(fā)生中等和強(qiáng)烈?guī)r爆。

3.1.2 巖爆段的施工手段

目前巖爆處理的常用方法歸納起來，不外乎兩種主要手段，即一是以防為主的方案：改善圍巖物理力學(xué)性質(zhì)、應(yīng)力解除法、調(diào)整作業(yè)、待避；二是以治為主的加固圍巖方案：具體包括噴、錨網(wǎng)、超前支護(hù)、格柵鋼架等加固措施。

實(shí)際操作可按圖1程序判斷并組織施工。

技術(shù)室必須與當(dāng)班工作人員作好方案交底工作，現(xiàn)場班組必須嚴(yán)格按程序組織施工。對于不同程度的巖爆地段，采取不同的方法處理。

3.1.3 不同巖爆段的處理方法

1)對于微弱巖爆地段，以降低開爆巖體的脆性、提高巖體的塑性為主，具體措施是施工中采用向開爆巖體表面用高壓水槍噴水，待巖體充分吸水軟化具有一定的塑性之后再開挖，可有效降低巖爆。

2)對于中等巖爆地段，以加速周邊巖體的應(yīng)力釋放，降低應(yīng)力的集中釋放為主，具體的施工方案為在圍巖內(nèi)部中鉆孔并采用高壓注水的方式，增加圍巖的含水率，以此加速原巖應(yīng)力的釋放。

3)對于強(qiáng)烈?guī)r爆地段，以打設(shè)應(yīng)力釋放孔的方式對巖體應(yīng)力進(jìn)行解除，并加大監(jiān)測頻率，保證施工過程的安全。

3.2 軟巖大變形段施工技術(shù)

軟巖大變形隧道施工中主要以預(yù)測為主，目前軟巖大變形預(yù)測方法主要采用強(qiáng)度理論中普遍應(yīng)用的工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)判別法進(jìn)行定性評價(jià)。

對軟巖和破碎結(jié)構(gòu)，應(yīng)遵循縮短開挖進(jìn)尺，降低爆破強(qiáng)度，開挖之后及時支護(hù)，加強(qiáng)監(jiān)測頻率，及時施作襯砌，盡快閉合成環(huán)的原則。在西鐵車2號隧道施工中，因地制宜，制定合理的施工方案，確保隧道安全穿越。

3.3 高地溫段施工技術(shù)

高地溫段的施工應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，對工作面溫度監(jiān)控。在西鐵車2號隧道高地溫地段施工中，溫度超標(biāo)時及時采取降溫措施：

1)通過兩個風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)，及時更新洞室內(nèi)空氣環(huán)境，避免發(fā)生安全事故，采用溫度差的方法，將洞內(nèi)空氣與外界形成對流，將洞外涼爽空氣壓入洞內(nèi)，高溫氣體排出洞外。

2)降低掌子面附近的溫度，可采用物理降溫的方式，如在掌子面灑水，或者放置冰塊以吸收熱量，改善工作人員的工作環(huán)境。

3.4 突泥、涌水段施工技術(shù)

西鐵車2號隧道穿越多處斷層和水資源富裕區(qū)，通過地層地下水資源豐富，容易發(fā)生突水突泥現(xiàn)象，對施工機(jī)具和人員安全造成威脅。因此，提前預(yù)測前方地質(zhì)情況，針對不同的地段，采取不同的技術(shù)措施進(jìn)行施工。

3.4.1 涌水地段施工技術(shù)

1)易發(fā)涌水的地段。采取“預(yù)防為主”的原則，加大監(jiān)測頻率，制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

2)發(fā)生涌水的地段。堅(jiān)持“以堵為主，堵排結(jié)合”的原則，在加大監(jiān)測頻率的基礎(chǔ)上，對周邊圍巖進(jìn)行注漿，提高周邊圍巖的抗?jié)B性。

3)即將進(jìn)入設(shè)計(jì)富水地段。加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，增加對隧道前方及周邊巖體水的調(diào)查，并且備足抽水設(shè)備，做好排水措施及突水預(yù)案。

3.4.2 突泥地段施工

涌水和突泥會對隧道產(chǎn)生較大的危害，若不加以治理，會導(dǎo)致更大的施工危險(xiǎn)，嚴(yán)重時甚至?xí)?/p>

1)水量豐富的地層。

做好隧道前方20 m范圍內(nèi)的地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，加強(qiáng)監(jiān)測頻率，提早應(yīng)對，做好防范工作。提前制定好防災(zāi)應(yīng)急預(yù)案，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，及時做好防災(zāi)減災(zāi)工作。

2)發(fā)生有危害的突泥。

采取以堵為主的原則，盡快將口堵住。用堵口材料將出漏口堵住后，及時噴混凝土將其封閉，對周圍巖體進(jìn)行注漿加固，必要時輔以鋼支撐等。同時在此斷面附近設(shè)置監(jiān)控量測點(diǎn)，監(jiān)測圍巖收斂變形情況。

4 結(jié)語

施工中秉承安全第一的目標(biāo)，提前進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查以增加對未知危險(xiǎn)因素的把控，針對巖爆、軟弱圍巖大變形、高地溫及突泥涌水等特殊地質(zhì)條件，在總結(jié)以往工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，穩(wěn)中求變以適應(yīng)實(shí)際工程的需要，針對不同的地質(zhì)條件制定與其地質(zhì)條件相應(yīng)的施工方案。

施工中重視過程控制、加強(qiáng)施工的監(jiān)管、進(jìn)行必要的監(jiān)控量測，將發(fā)生災(zāi)害的可能性降到最低，從而保證施工安全進(jìn)行；并減少了對周圍環(huán)境的影響和破壞，在保證施工安全與工程質(zhì)量的前提下，按期完工。該工程的成功經(jīng)驗(yàn)，可為類似工程提供有益的借鑒。

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Abstract: Combining with engineering conditions of poor geological tunnel section west rail car No.2 tunnel, the paper analyzes the engineering construction points and difficulties, introduces the construction scheme of roc-burst, large deformation, mud bursting and water bursting sections, and finally points out that: it is necessary to formulate suitable construction scheme in light of special geological conditions in the premise of carrying out geological investigation.

Key words: special geology, tunnel, construction technology

The construction technology of special geological section in west rail car No.2 tunnel

Fan Yana

(ChinaRailwayTwentyBureauGroupFourthEngineeringCo.,Ltd，Qingdao266061,China)

1009-6825(2016)15-0185-02

2016-03-11

范亞娜(1986- )，女，工程師

TU455

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