肖　鵬　儀明偉

(1.中鐵二局第五工程有限公司，四川 成都　610091；　2.武漢理工大學(xué)，湖北 武漢　430070)

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大支坪隧道突涌水泄水廊道治理技術(shù)

肖鵬1儀明偉2

(1.中鐵二局第五工程有限公司，四川 成都610091；2.武漢理工大學(xué)，湖北 武漢430070)

根據(jù)宜萬鐵路大支坪隧道突涌水的實(shí)際情況，提出了隧道搶險(xiǎn)要求，并確定了險(xiǎn)情處治方案，從泄水廊道開挖、沉淀池施工、鋼拱架補(bǔ)強(qiáng)等方面，闡述了具體的施工要點(diǎn)，使突涌水得到了有效控制。

隧道，突涌水，泄水廊道，沉淀池

1　工程概況

大支坪隧道，位于湖北省巴東縣境內(nèi)，全長8 775 m，隧道內(nèi)地下暗河、溶洞縱橫交錯(cuò)，巖溶、斷層、瓦斯、巖爆等多種不良地質(zhì)條件曾給施工帶來了巨大的障礙，被中國工程院多位院士和專家喻為世界級難題，是宜萬鐵路地質(zhì)條件最復(fù)雜、施工風(fēng)險(xiǎn)最高的隧道之一。隧道已于2008年開通運(yùn)營。

2015年6月24日，鐵路巡檢人員在對連續(xù)遭遇強(qiáng)降雨線路進(jìn)行封閉檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)巴東至建始下行區(qū)間大支坪隧道出現(xiàn)突涌水險(xiǎn)情(如圖1所示)，為確保旅客及列車運(yùn)行安全，鐵路總公司決定封閉該區(qū)段下行線路進(jìn)行搶修。

圖1　較大突涌水險(xiǎn)情

2　搶險(xiǎn)要求

險(xiǎn)情發(fā)生后，武漢鐵路局經(jīng)請示國家鐵路總公司，緊急會商該工程設(shè)計(jì)單位(中鐵四院)、監(jiān)理單位(天津新亞太)和施工單位(中鐵二局)，決定按照“以排為主、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)”的原則，采取在隧道襯砌體外增設(shè)排水系統(tǒng)的總體施工方案實(shí)施搶險(xiǎn)保通，安排中鐵二局立即組織實(shí)施，并要求在15 d內(nèi)(即7月8日前)完成任務(wù)，恢復(fù)行車。

3　組織保障

由中鐵二局于6月24日在現(xiàn)場成立了由專家、工程技術(shù)人員為主的大支坪隧道水害治理工作領(lǐng)導(dǎo)小組(見表1)，迅速組織動員了400人的專業(yè)搶險(xiǎn)隊(duì)伍在現(xiàn)場集結(jié)，劃分3個(gè)班組，進(jìn)行24 h不間斷搶險(xiǎn)作業(yè)。

水害治理領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)4個(gè)小組：技術(shù)組：組長1人，組員8人，主要負(fù)責(zé)與設(shè)計(jì)院方案的對接落實(shí)及現(xiàn)場的作業(yè)交底等工作。施工組：組長3人，組員16人，主要按照設(shè)計(jì)確定的實(shí)施方案組織現(xiàn)場施工。協(xié)調(diào)組：組長1人，組員3人，主要負(fù)責(zé)與車站及軌道車運(yùn)行時(shí)間的協(xié)調(diào)。后勤組：組長1人，組員9人，主要負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)備、物資材料進(jìn)場組織及管理人員和作業(yè)工人的后勤保障工作。

4　施工方案

4.1險(xiǎn)情分析

為了查清山體內(nèi)的涌水來源，專家及技術(shù)人員對隧道附近的河道、溝渠、山泉等地表水進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，并對地質(zhì)、水文情況進(jìn)行了綜合分析，判定涌水點(diǎn)補(bǔ)給源為強(qiáng)降雨所致。此項(xiàng)調(diào)查為搶險(xiǎn)施工作業(yè)方案的制定奠定了基礎(chǔ)。

表1　搶險(xiǎn)隊(duì)人員配備表

4.2技術(shù)方案

險(xiǎn)情處治方案如圖2所示。搶險(xiǎn)采取了以排為主、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的原則，在隧道襯砌體外增設(shè)排水系統(tǒng)，對水害進(jìn)行整治。即在涌水點(diǎn)左側(cè)1.5 m范圍內(nèi)環(huán)向破除初期支護(hù)和二次襯砌，開鑿一條泄水廊道，環(huán)向范圍左側(cè)邊墻至拱頂中線位置(涌水潰口位置)，安設(shè)4根φ200鍍鋅鋼管，將山體涌水引排至沉淀池，然后導(dǎo)流至排水溝。在成功引導(dǎo)涌水的基礎(chǔ)上，恢復(fù)隧道襯砌，泄水廊道采用塊石回填，在塊石表面施作剛性防水層，然后恢復(fù)破除的初支和二襯。涌水段2.5 m范圍緊貼二襯內(nèi)側(cè)采用施作6榀Ⅰ16鋼拱架，噴射混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

圖2　方案布置圖

4.3施工方法和注意事項(xiàng)

1)泄水廊道開挖。在距離涌水點(diǎn)位置1.5 m的無砟軌道上采用20 cm×20 cm方木搭設(shè)破碎機(jī)作業(yè)平臺，方木縱橫交叉，用馬釘固定。然后在方木上滿鋪5 cm厚木板。

涌水點(diǎn)位于拱頂位置，在其左側(cè)1.5 m范圍內(nèi)采用挖掘破碎機(jī)環(huán)向破除初期支護(hù)和二次襯砌，開鑿出一條泄水廊道。

施工過程中水流很大，可先采用消防帶臨時(shí)接引水流，避免挖掘過程中水流四濺，影響施工進(jìn)度。

為確保拱頂混凝土不被大股水流沖垮，現(xiàn)場在潰口位置周邊打設(shè)了臨時(shí)泄水孔，分散水流的壓力。

2)泄水廊道施工。泄水廊道由泄水鋼管、填充塊石和防水鋼板組成。

泄水鋼管布置情況如圖3所示。泄水鋼管采用φ200鍍鋅鋼管，根據(jù)拱圈開挖面線型進(jìn)行設(shè)計(jì)加工制作，縱向2榀，每榀內(nèi)外各1根，共4根，每根有若干短節(jié)在現(xiàn)場采用焊接拼裝成整體。鋼管采用錨桿固定。在潰口處采用鋼板制作喇叭口將水流引導(dǎo)入鍍鋅鋼管。

為確保襯砌外其他部位水流也能被引流，在泄水廊道內(nèi)采用填充塊石作為引水盲道。泄水廊道采用2 mm厚不銹鋼板進(jìn)行全封閉，鋼板與圍巖接觸面采用錨桿焊接固定，用錨固劑填充縫隙。

3)沉淀池施工。泄水廊道內(nèi)的水將全部通過鋼管引入沉淀池(如圖4所示)。

圖3　泄水鋼管布置圖　　　　　　　圖4　沉淀池等排水設(shè)計(jì)圖

沉淀池設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸高2 m，寬1.5 m，深0.5 m，混凝土厚度拱部和墻身40 cm，底板20 cm。采用小型挖掘破碎機(jī)開挖，模型采用φ48 mm鋼管和小型鋼板，C30混凝土一次澆筑完成。

4)初期支護(hù)和二次襯砌恢復(fù)。在成功引導(dǎo)涌水的基礎(chǔ)上，就可恢復(fù)隧道襯砌。

初期支護(hù)采用噴射混凝土。采用20 m3液壓空壓機(jī)，噴射混凝土拌合站設(shè)置于附近避車洞內(nèi)。二次襯砌采用搭設(shè)鋼管腳手架進(jìn)行鋼筋的安裝和模型的支立。模型采用Ⅰ16型鋼背楞，面板為5 cm木板，混凝土由拱腳向拱頂順序澆筑。

5)鋼拱架補(bǔ)強(qiáng)。二次襯砌澆筑完成12 h后，即可拆除模型，進(jìn)行鋼拱架補(bǔ)強(qiáng)施工。

涌水段2.5 m范圍緊貼襯砌內(nèi)側(cè)采用施作6榀Ⅰ16鋼拱架，噴射20 cm厚C25混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。噴射混凝土完成后在其表面涂刷防水涂料。

6)施工注意事項(xiàng)。施工為水下作業(yè)、作業(yè)面狹窄、施工現(xiàn)場人員機(jī)械設(shè)備又比較多，搶險(xiǎn)過程中需注意以下幾點(diǎn)：a.需配備足夠的安全帽、水鞋和雨衣。b.接觸網(wǎng)進(jìn)行加套塑料管保護(hù)，并嚴(yán)禁人員和材料觸碰接觸網(wǎng)。c.為確保質(zhì)量，采用比原設(shè)計(jì)高一個(gè)等級的混凝土。d.洞內(nèi)材料運(yùn)輸極不方便，所有材料計(jì)劃均需考慮一定程度的富余，防止停工待料。e.機(jī)械設(shè)備裝車進(jìn)洞前，均需開機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)，確保機(jī)械性能合乎要求。f.加強(qiáng)對現(xiàn)場二襯的監(jiān)控觀測，觀測信息要立即反饋給現(xiàn)場負(fù)責(zé)人。g.支架搭設(shè)完成后需經(jīng)現(xiàn)場負(fù)責(zé)人組織技術(shù)員和安全員驗(yàn)收合格后方可投入使用。h.現(xiàn)場施工面狹窄，交叉作業(yè)要進(jìn)行統(tǒng)籌安排。i.做好施工現(xiàn)場鋼軌的保護(hù)和場地清理，減少后期退場的場地清理工作量。j.人員進(jìn)出洞必須穿反光背心。

4.4安全質(zhì)量管理

現(xiàn)場突涌水較大，又是既有線施工，存在極大的安全隱患，為確保施工安全質(zhì)量，搶險(xiǎn)隊(duì)制定了現(xiàn)場安全救援預(yù)案，并進(jìn)行了全覆蓋安全技術(shù)交底。同時(shí)現(xiàn)場進(jìn)行了安全員跟班作業(yè)，及時(shí)監(jiān)測和分析險(xiǎn)情，遇有緊急情況將采取針對性預(yù)案措施。

在搶修過程中，搶險(xiǎn)隊(duì)成功化解2次突發(fā)的涌水涌沙險(xiǎn)情，確保了隧道內(nèi)搶險(xiǎn)人員的人身安全。

同時(shí)為確保搶修質(zhì)量，現(xiàn)場采取了技術(shù)員、試驗(yàn)員和材料員跟班作業(yè)，隨時(shí)服務(wù)現(xiàn)場施工，對所有進(jìn)場材料進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，對每道工序進(jìn)行實(shí)時(shí)卡控，確保質(zhì)量全方位可控。

5　物質(zhì)設(shè)備投入

現(xiàn)場封閉下行線施工，由工務(wù)段提供軌道車運(yùn)送施工料具。搶險(xiǎn)過程中，主要施工機(jī)具設(shè)備為軌道車、平板車、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、小型挖機(jī)、電焊機(jī)、攪拌機(jī)等施工機(jī)械56臺套，主要機(jī)具設(shè)備實(shí)行雙備份。主要物資、周轉(zhuǎn)材料以滿足現(xiàn)場施工生產(chǎn)為前提，提前組織、充足保障，其周轉(zhuǎn)配置情況見表2。

表2　主要物資、周轉(zhuǎn)料配置情況表

6　施工處理效果

搶險(xiǎn)隊(duì)伍克服了水下作業(yè)、作業(yè)面狹窄、不能爆破等施工困難，晝夜開展搶修。經(jīng)過15 d的連續(xù)奮戰(zhàn)，泄水廊道和沉淀池順利施工完成，水被引導(dǎo)入沉淀池后最終流入了排水溝(見圖5)，突涌水得到有效控制。7月9日起，宜萬鐵路逐步恢復(fù)了通車(見圖6)。

圖5　泄水廊道內(nèi)突涌水引入沉淀池　　　　　圖6　恢復(fù)通車　　　　　　

7　結(jié)語

泄水廊道在大支坪隧道得到了首創(chuàng)并成功應(yīng)用，為現(xiàn)場搶險(xiǎn)隧道突涌水提供了科學(xué)依據(jù)，在短時(shí)間內(nèi)有效的治理了水患，得到了武漢鐵路局和國內(nèi)隧道專家的一致肯定，為以后在其他隧道工程類似水患治理提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)。

[1]TZ 204—2008，鐵路隧道工程施工技術(shù)指南[Z].

[2]周愛國.隧道工程現(xiàn)場施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]盧春房.隧道工程[M].北京：中國鐵道出版社，2015.

Discharge culvert processing technology of Dazhiping tunnel water inrush

Xiao Peng1Yi Mingwei2

(1.ChinaRailway2ndBureau5thEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610091,China;2.WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)

According to actual Dazhiping tunnel water inrush conditions of Yi-Wan railway, the paper puts forward tunnel rescuing requirements, determines danger processing scheme, and describes specific construction points from aspects of discharge culvert excavation, sedimentation tank construction and steel arch support reinforcement, so as to effectively control water inrush.

tunnel, water inrush, discharge culvert, sedimentation tank

1009-6825(2016)21-0181-03

2016-05-18

肖鵬(1984- )，男，工程師

U453.61

A