贵广高铁三都隧道高风险对策与设计

朱志远 何昌国

摘 要：贵广高速铁路连接贵州、广西及广东三省，是中国西南山区第一条时速250km/h的高速铁路。三都隧道全长14637m，为I级风险特长岩溶隧道，全线重要的控制性工程。该隧开挖揭示了大规模岩溶暗河、溶腔等，具有隧道通过岩溶段落长、岩溶涌水量大、溶洞发育复杂等特点。文章论述三都隧道的风险控制方案、设计的关键点等，为类似工程的设计、施工和进一步研究提供借鉴。

关键词：高速铁路 高风险隧道 岩溶隧道

中图分类号：U455.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）01（c）-0180-02

三都隧道坐落于贵州省黔南州境内，为I级风险岩溶特长隧道[1]，全长14637m。全隧道穿越地层包括第四系全新统，寒武系上统炉山组，奥陶系下统桐梓组及红花园组、大湾组，志留系翁项组，泥盆系中统上邦寨组、独山组。共穿越4个向斜（营上向斜、大田1号向斜、大田2号向斜、平寨向斜）、两个背斜（大田背斜、乌埃背斜）、14个断层破碎带（营盘正断层、杨梅树1号逆断层、杨梅树2号逆断层、雷坡正断层、造纸山正断层、乌路逆断层、牛路逆断层、毛栗寨1#正断层、毛栗寨2#逆断层、岩脚寨正断层、大田逆断层、乌埃逆断层、中朝正断层、巫昔逆断层）。三都隧道主要地下水类型包括基岩裂隙水、褶曲及断层富水带、岩溶溶隙管道水。

1 三都隧道主要风险因素分析

三都隧道塌方风险按成因分为断层破碎带影响；岩层产状，层间结合力影响；节理等结构面产状及结构力学性质影响；岩溶发育带影响。隧道突水、突泥风险按成因分为断层破碎带影响；地层不整合接触带、侵入岩与围岩接触地带影响；岩溶管道水、暗河，充水溶洞影响。风险统计详见表1。

2 三都隧道风险应对措施

2.1 三都隧道风险控制程序

风险横向控制：在同一设计阶段中，形成“地质勘察→风险初评→反馈线路→线路优化→风险再评→风险可控→设计措施→专家评审”的风险控制程序，有效控制阶段各项风险。

风险纵向控制：在不同的设计阶段之间，形成“上阶段风险控制指导下阶段设计措施→下阶段优化设计减缓风险→进行风险专家评审指导下阶段设计”的风险控制程序，把设计中各阶段风险控制贯穿起来，形成有效的风险控制网。

2.2 超前地质预报与监控量测相结合控制风险

三都隧道施工前，采用地震波探测仪对掌子面前方30m～100m范围内的不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，并粗略预报围岩级别和地下水情况，每100m施作一次。在地震波探探测的基础上采用超前探测验证。对掌子面前方30m左右范围的地质情况作更准确的预报。先进行红外超前探测（每掘进循环一次），而后每个断面布设2～5个探测孔（其中一孔取岩芯），对掌子面前方地下水、地温及围岩情况进行探测，探测孔25m一个循环，单孔长度为30m左右，相邻探测孔之间的搭接长度为5m。当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分爆眼孔，钻孔布置应针对物探异常进行调整。

三都隧道施工过程中，实施监控量测工作，及时反馈施工情况，验证设计和预防风险事件发生。监控量测要求对洞内围岩和支护结构的位移、变形、受力情况以及地表水、地表建筑等进行施工过程的完整监测，提供及时、可靠的信息，评定施工期间围岩和支护结构的稳定性及对周边环境的影响，避免施工安全事故、支护结构破坏、第三方损失等风险的发生。

超前地质预报是施工前对风险的诊断，监控量測是施工过程中对风险的实时控制。通过多项预测预报手段所得的资料进行综合分析与评判，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势、前兆及监控量测的结果，进行预测、判断，预防危险的发生，同时还能相应优化调整措施。

2.3 三都隧道岩溶突水、突泥风险应对措施

突水、突泥在岩溶隧道施工过程中常有出现。三都隧道出口工区掌子面开挖至DK135+508时，施做加深炮孔时揭露出股状压力水，而后立即停止洞内所有施工作业，撤退洞内所有施工人员和能移走的机械设备，并立即启动了突水突泥应急预案，安排安全员和电工对洞内情况进行巡查，启动水量和水压监测工作，同时将以上情况上报。

针对有突水突泥风险地段，制定处理措施或注浆预案，注浆主要形式有超前帷幕、超前局部注浆及开挖后补注浆。施工中以超前地质预测预报为基础，对岩体赋水、地表水与地下水连通性、岩体完整性及施工安全、环境保护多因素进行评价后选用。

隧道施工中，加强地质超前预报，根据预报结果及时采取预防措施，同时发出危险警报。进行隧洞开挖前，将洞内重要设备调出洞外，洞内施工人员分批进洞作业，以确保人员及设备的安全，若涌（突）水发生后，应及时疏通横通道，以减少单洞水流量。发现水量过大不能跑出隧道时，需就近上爬梯避险。对于顺坡施工极可能发生大型突水突泥的地段，可调整设计的横通道间距并适当增设横通道作为逃生通道，以减少施工风险，并在掌子面后方设置逃生爬梯，逃生爬梯附近可放置救生圈、救生衣、保险绳等设备。逃生爬梯的设置需结合各单位施工运输等机具统筹考虑，不应侵入施工中车行限界，并自身应具有一定抗冲击能力，施工中可根据实际情况采用临时锁脚锚杆（拉杆）等措施对其进行稳定性加固。建立应急疏散系统，如应急疏散标志标识最佳逃生路线、应急照明等，并配备相关救援设备、设施等。建立各工区间及其与洞外生产组织调度中心的通信，保证通信畅通。

3 结语

高速铁路I级高风险三都隧道，不仅实现了全隧顺坡施工排水有效减小施工风险，也成功缓解长距离多工作面施工通风压力；针对岩溶地区施工防灾问题采用针对性设计措施防灾预案，为今后艰险山区类似工程提供范例。

参考文献

[1] 胡子平.复杂岩溶隧道突水突泥防灾报警系统设计[J].现代隧道技术，2007，44（6）：48-49.

[2] 朱颖.工程风险设计理念与措施研究[J].院长论坛，2009（7）：34.

[3] 关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.