岩溶隧道施工技术

2012-04-23于铁群

城市建设理论研究 2012年35期

于铁群

摘要结合新建单线电气化铁路工程昆河线玉溪至蒙自段大田山隧道的施工，介绍岩溶隧道施工所采用的综合技术：采用综合超前地质预报预测隧道岩溶的发育情况；采取超前注浆支护、短进尺、初期支护加强等技术施工，顺利通过了此隧道岩溶地段，确保了隧道安全顺利施工。

关键词铁路隧道岩溶施工技术

中图分类号：U459.1文献标识码： A 文章编号：

1 引言

岩溶隧道在中国西南地区经常遇到，主要是碳酸岩地层在水的作用下形成的各种规模及形状的洞穴、通道等。

根据以往的施工经验，对岩溶地区隧道施工技术，主要从两个方面进行，一是对岩溶发育段的预测，采用各种方法进行预报，能够比较好地预测岩溶及赋水带的方法主要为地质雷达及红外探测技术[[[] 王华，杨军生，王春雷. 地质雷达在隧道岩溶超前预报中的试验研究. 路基工程，2007，1：101-103.]] [[[] 李兴春,王宏,李兴高.红外技术在开挖隧道岩溶探测和预报中的应用. 工矿自动化， 2008，2：70-71.]]；另外就是对岩溶地区的处理。有大管棚超前处理技术[[[] 郭群. 大管棚超前支护技术在南山隧道岩溶处理施工中的应用. 隧道建设，2008，28(3):336-338.]]，管棚结合小导管、高压注浆、桩基托梁结构、钢筋混凝土板等技术措施[[[] 张朝强. 大山隧道岩溶治理浅谈. 四川建筑, 2008,28(3): 54-56.]]，对岩溶洞穴采用顶部回填，侧板加固以及隧底溶腔注浆，溶腔壁稳定加固，设地下水排泄通道等措施处理[[[] 肖凯刚, 赵玉龙. 龙凤坝隧道DK213+ 423～+485段溶腔处理设计. 施工技术，2008，37增： 255-257.]]。超大地下溶洞采用碗扣支架、锚喷支护及圆柱形立柱共同支顶溶洞顶部的施工方法[[[] 宋长甫. 龙麟宫隧道大型溶洞支顶加固技术. 铁路标准设计，2007(9):77-78.]]。总结出隧道通过岩溶地段应本着“稳妥可靠、保证工期、经济合理、不留后患”的目标；坚持“ 防、排、截、堵结合、因地制宜、综合治理”的原则治理岩溶水；坚持“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、紧衬砌、勤量测”的原则通过岩溶地区。处理方法可概括为：引、堵、跨、绕 4种方法[[[] 陈文海. 隧道岩溶病害处理方法与实例分析. 企业技术开发，2008，27(7):49-53.]]。

2 工程概述

2.1 工程概况

大田山隧道位于云南省红河州建水县境内，为单线电气化铁路隧道，起迄桩号DK112+765～DK115+010，全长2245m。线路平面布置：DK112+765～DK114+122.76为曲线段，曲线半径R=1600m，缓和曲线L=190m，DK114+122.76～DK115+010为直线段，隧道纵坡坡度为12‰的下坡。隧道进口采用台阶式洞门，出口采用挡墙式洞门，边、仰坡采用人字型浆砌片石骨架护坡，隧道内均采用曲墙复合式衬砌。隧道纵剖面示意图如图1所示。

图1 隧道纵剖面示意图

2.2 地质、气候条件

隧址区属低中山剥蚀、溶蚀地貌。地形起伏较大，地面高程在1260～1390m之间，相对高差130m，隧道最大埋深100m。在DK113+760～+900段地表发育一溶蚀沟谷及溶蚀洼地，轴向长约180m，宽30～100m，深约10m，洼地内被垦为为旱地，另一溶蚀洼地，常年积水，水深2～15m，略呈椭圆形，轴向长约450m，宽40～160m。

隧址区上覆第四系全新统坡洪积黏土、坡残积黏土。下伏为断层角砾、上第三系泥岩、炭质泥岩夹砂岩，三叠系中统个旧组下段白云岩质灰岩。

线路位于区域性北西向断裂石屏－建水断裂带之东端，该断裂带属全新活动断裂带，其分支断层－燕子洞断层于DK114+180横穿线路，与线路交角为47°。

隧址区位于云南省的东南部，为亚热带季风气候。冬无严寒，夏无酷暑，雨热同季，干湿季节分明，夏季伴随着云量、雨量的急剧增加，温度相应降低，绝对最高气温出现在干季末（春季）。

2.3 工程重难点

由于隧址区地表溶沟、溶槽、洼地发育。地层中含白云质灰岩，且洞身段裂隙水受季节变动影响，这些都为岩溶的形成提供了必要的条件。根据地质勘察资料，曾在DK113+850处钻孔揭示一溶洞，垂直深度为0.9m，内有黏土充填。根据区域资料，白云质灰岩地层内岩溶强烈发育，地下岩溶形态极为发育。

3 超前地质预报技术

本岩溶隧道综合超前地质预报采用了TSP地震波地质超前预报法、红外探水法以及超前钻孔法；以DK113+780～+810段进行说明。

（1）TSP地震波地质超前预报法

①现场观测系统布置

在隧道DK113+650的左边墙和右边墙位置分别布置一个地震波信息接收孔，孔径均为50mm。在DK113+670～DK113+704段的右边墙位置，按约1.5m的间距布置24个激发孔分别激发地震波，激发孔孔深1.3m，孔径约40mm，孔向下倾斜约10º，每个激发孔装填的药量为66g。激发孔和接收孔基本保持在同一个高度上。

②结果分析

DK113+780～DK113+787段：围岩较破碎（Ⅲ级），溶蚀裂隙发育；

DK113+787～DK113+810段：围岩破碎（Ⅳ级），岩溶局部发育。

（2）红外探水法

①测点布设

在掌子面取9个或9个以上均匀分布测点，采用红外探水仪进行红外探测；从掌子面向已开挖段每隔5m布置一个测点（左右边墙以及拱部测点在同一断面），分别测得初期支护段左边墙、右边墙与拱部岩体的辐射场强值。

②结果分析

现场测得数据

对大田山隧道DK113+780掌子面前方30米进行超前探水测得的场强具体数值如表1所示。

表1

由掌子面岩体上9个测点的红外辐射场强数值可知其最大值为357μw/cm2，最小值为349μw/cm2，差值为8μw/cm2，小于允许的安全值10μw/cm2；可以看出：往掌子面方向，红外辐射场强值曲线相对起伏不大，整体上呈直线型。

根据上述1、2两种判别方法，结合已揭示的围岩情况，可以判定DK113+780～DK113+810段不存在含水构造。