朱志遠(yuǎn) 何昌國

摘 要：貴廣高速鐵路連接貴州、廣西及廣東三省，是中國西南山區(qū)第一條時速250km/h的高速鐵路。三都隧道全長14637m，為I級風(fēng)險特長巖溶隧道，全線重要的控制性工程。該隧開挖揭示了大規(guī)模巖溶暗河、溶腔等，具有隧道通過巖溶段落長、巖溶涌水量大、溶洞發(fā)育復(fù)雜等特點。文章論述三都隧道的風(fēng)險控制方案、設(shè)計的關(guān)鍵點等，為類似工程的設(shè)計、施工和進(jìn)一步研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 高風(fēng)險隧道 巖溶隧道

中圖分類號：U455.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（c）-0180-02

三都隧道坐落于貴州省黔南州境內(nèi)，為I級風(fēng)險巖溶特長隧道[1]，全長14637m。全隧道穿越地層包括第四系全新統(tǒng)，寒武系上統(tǒng)爐山組，奧陶系下統(tǒng)桐梓組及紅花園組、大灣組，志留系翁項組，泥盆系中統(tǒng)上邦寨組、獨山組。共穿越4個向斜（營上向斜、大田1號向斜、大田2號向斜、平寨向斜）、兩個背斜（大田背斜、烏埃背斜）、14個斷層破碎帶（營盤正斷層、楊梅樹1號逆斷層、楊梅樹2號逆斷層、雷坡正斷層、造紙山正斷層、烏路逆斷層、牛路逆斷層、毛栗寨1#正斷層、毛栗寨2#逆斷層、巖腳寨正斷層、大田逆斷層、烏埃逆斷層、中朝正斷層、巫昔逆斷層）。三都隧道主要地下水類型包括基巖裂隙水、褶曲及斷層富水帶、巖溶溶隙管道水。

1 三都隧道主要風(fēng)險因素分析

三都隧道塌方風(fēng)險按成因分為斷層破碎帶影響；巖層產(chǎn)狀，層間結(jié)合力影響；節(jié)理等結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)影響；巖溶發(fā)育帶影響。隧道突水、突泥風(fēng)險按成因分為斷層破碎帶影響；地層不整合接觸帶、侵入巖與圍巖接觸地帶影響；巖溶管道水、暗河，充水溶洞影響。風(fēng)險統(tǒng)計詳見表1。

2 三都隧道風(fēng)險應(yīng)對措施

2.1 三都隧道風(fēng)險控制程序

風(fēng)險橫向控制：在同一設(shè)計階段中，形成“地質(zhì)勘察→風(fēng)險初評→反饋線路→線路優(yōu)化→風(fēng)險再評→風(fēng)險可控→設(shè)計措施→專家評審”的風(fēng)險控制程序，有效控制階段各項風(fēng)險。

風(fēng)險縱向控制：在不同的設(shè)計階段之間，形成“上階段風(fēng)險控制指導(dǎo)下階段設(shè)計措施→下階段優(yōu)化設(shè)計減緩風(fēng)險→進(jìn)行風(fēng)險專家評審指導(dǎo)下階段設(shè)計”的風(fēng)險控制程序，把設(shè)計中各階段風(fēng)險控制貫穿起來，形成有效的風(fēng)險控制網(wǎng)。

2.2 超前地質(zhì)預(yù)報與監(jiān)控量測相結(jié)合控制風(fēng)險

三都隧道施工前，采用地震波探測儀對掌子面前方30m～100m范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)作較為詳細(xì)的預(yù)報，并粗略預(yù)報圍巖級別和地下水情況，每100m施作一次。在地震波探探測的基礎(chǔ)上采用超前探測驗證。對掌子面前方30m左右范圍的地質(zhì)情況作更準(zhǔn)確的預(yù)報。先進(jìn)行紅外超前探測（每掘進(jìn)循環(huán)一次），而后每個斷面布設(shè)2～5個探測孔（其中一孔取巖芯），對掌子面前方地下水、地溫及圍巖情況進(jìn)行探測，探測孔25m一個循環(huán)，單孔長度為30m左右，相鄰探測孔之間的搭接長度為5m。當(dāng)有異常情況時，結(jié)合預(yù)測結(jié)果判釋，可加密鉆孔或加深部分爆眼孔，鉆孔布置應(yīng)針對物探異常進(jìn)行調(diào)整。

三都隧道施工過程中，實施監(jiān)控量測工作，及時反饋施工情況，驗證設(shè)計和預(yù)防風(fēng)險事件發(fā)生。監(jiān)控量測要求對洞內(nèi)圍巖和支護結(jié)構(gòu)的位移、變形、受力情況以及地表水、地表建筑等進(jìn)行施工過程的完整監(jiān)測，提供及時、可靠的信息，評定施工期間圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及對周邊環(huán)境的影響，避免施工安全事故、支護結(jié)構(gòu)破壞、第三方損失等風(fēng)險的發(fā)生。

超前地質(zhì)預(yù)報是施工前對風(fēng)險的診斷，監(jiān)控量測是施工過程中對風(fēng)險的實時控制。通過多項預(yù)測預(yù)報手段所得的資料進(jìn)行綜合分析與評判，相互印證，并結(jié)合掌子面揭示的地質(zhì)條件、發(fā)展規(guī)律、趨勢、前兆及監(jiān)控量測的結(jié)果，進(jìn)行預(yù)測、判斷，預(yù)防危險的發(fā)生，同時還能相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整措施。

2.3 三都隧道巖溶突水、突泥風(fēng)險應(yīng)對措施

突水、突泥在巖溶隧道施工過程中常有出現(xiàn)。三都隧道出口工區(qū)掌子面開挖至DK135+508時，施做加深炮孔時揭露出股狀壓力水，而后立即停止洞內(nèi)所有施工作業(yè)，撤退洞內(nèi)所有施工人員和能移走的機械設(shè)備，并立即啟動了突水突泥應(yīng)急預(yù)案，安排安全員和電工對洞內(nèi)情況進(jìn)行巡查，啟動水量和水壓監(jiān)測工作，同時將以上情況上報。

針對有突水突泥風(fēng)險地段，制定處理措施或注漿預(yù)案，注漿主要形式有超前帷幕、超前局部注漿及開挖后補注漿。施工中以超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報為基礎(chǔ)，對巖體賦水、地表水與地下水連通性、巖體完整性及施工安全、環(huán)境保護多因素進(jìn)行評價后選用。

隧道施工中，加強地質(zhì)超前預(yù)報，根據(jù)預(yù)報結(jié)果及時采取預(yù)防措施，同時發(fā)出危險警報。進(jìn)行隧洞開挖前，將洞內(nèi)重要設(shè)備調(diào)出洞外，洞內(nèi)施工人員分批進(jìn)洞作業(yè)，以確保人員及設(shè)備的安全，若涌（突）水發(fā)生后，應(yīng)及時疏通橫通道，以減少單洞水流量。發(fā)現(xiàn)水量過大不能跑出隧道時，需就近上爬梯避險。對于順坡施工極可能發(fā)生大型突水突泥的地段，可調(diào)整設(shè)計的橫通道間距并適當(dāng)增設(shè)橫通道作為逃生通道，以減少施工風(fēng)險，并在掌子面后方設(shè)置逃生爬梯，逃生爬梯附近可放置救生圈、救生衣、保險繩等設(shè)備。逃生爬梯的設(shè)置需結(jié)合各單位施工運輸?shù)葯C具統(tǒng)籌考慮，不應(yīng)侵入施工中車行限界，并自身應(yīng)具有一定抗沖擊能力，施工中可根據(jù)實際情況采用臨時鎖腳錨桿（拉桿）等措施對其進(jìn)行穩(wěn)定性加固。建立應(yīng)急疏散系統(tǒng)，如應(yīng)急疏散標(biāo)志標(biāo)識最佳逃生路線、應(yīng)急照明等，并配備相關(guān)救援設(shè)備、設(shè)施等。建立各工區(qū)間及其與洞外生產(chǎn)組織調(diào)度中心的通信，保證通信暢通。

3 結(jié)語

高速鐵路I級高風(fēng)險三都隧道，不僅實現(xiàn)了全隧順坡施工排水有效減小施工風(fēng)險，也成功緩解長距離多工作面施工通風(fēng)壓力；針對巖溶地區(qū)施工防災(zāi)問題采用針對性設(shè)計措施防災(zāi)預(yù)案，為今后艱險山區(qū)類似工程提供范例。

參考文獻(xiàn)

[1] 胡子平.復(fù)雜巖溶隧道突水突泥防災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2007，44（6）：48-49.

[2] 朱穎.工程風(fēng)險設(shè)計理念與措施研究[J].院長論壇，2009（7）：34.

[3] 關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.