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第1篇 方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施
方斗山隧道隧址區(qū)區(qū)域水文地質條件復雜，同時地下水的資源量也十分豐富，由地下水涌、突水現(xiàn)象導致的環(huán)境工程地質問題對隧道施工、運營的影響和危害也很突出。隧址區(qū)可溶性碳酸鹽巖類分布較廣，巖溶發(fā)育，除巖溶對隧道穩(wěn)定性有影響外，其中豐富的巖溶水產生的突水、突泥等災害的影響也很突出。
方斗山隧道底板高程542.63～1038.14m，隧道施工過程中，將逐步形成以隧道為中心的降落漏斗，隨著隧道內地下水的不斷排出，勢必引起地下水位大幅下降，地下水水力坡度加大，流速加快，同時，部分被堵塞的巖溶通道也將被疏通，涌水量逐漸加大，直至形成穩(wěn)定的降落漏斗后，水量逐步回落，趨于平穩(wěn)。
建設中或建成后的隧道在疏干區(qū)內靜水儲量的同時，不但會直接引起區(qū)內地下水水位的整體下降，而且將引起巖溶地貌地表的大面積沉降和塌陷。因此，做好透水的預測和應對預案尤其重要。
一、涌水地段
(一)、主要防范措施
從“查、測、探、放、堵”五個方面擬定預測及應對預案。
1、查
①、根據(jù)地質資料，掌握各分層的含水性和透水性；
②、裂隙和斷層位置、破碎帶位置、含水情況和導水性能；
③、老窯、古井和的分布范圍、深度和積水情況；
④、圍巖破壞及地表塌陷情況，觀測巖層塌落帶、斷裂帶、沉降帶、彎曲帶的高度及其對涌水的影響；
2、測
①、收集當?shù)貧庀?、降水量和河流、水文地質資料，查明地表水的分布；
②、查明井水的來源；
③、觀測涌水量及其變化規(guī)律；
3、探
①、堅持“有疑必探，先探后掘”的探防水原則；
②、下列情況必須探水前進：
a、接近可能積水的部位；
b、接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時；
c、接近可能與水井、泉水相通的斷層破碎帶時；
d、接近有出水可能的鉆孔時；
e、接近其它可能出水地區(qū)時；
③、探水作業(yè)參數(shù)
a、探水的起點
a、當采空區(qū)、溶洞、廢棄硐室等積水區(qū)的位置準確，在隧洞中不得小于20米；
b、對積水區(qū)有圖紙，但不能確定積水區(qū)邊界時，其最小距離不得小于60米；
c、遇斷層或陷落柱時，最小距離不得低于20米；
b、鉆孔深度與超前距離
采用過探過掘時，探水鉆孔的孔底位置必須始終保持超前掘進工作面一定距離；
c、探放水鉆孔直徑<75㎜；
d、探水鉆孔數(shù)目，不少于3個，一般布置為扇形；
④、探放水的安全措施
a、加強鉆場的巷道支護；
b、配備與探放水量相適應的排水設備；
c、在打眼地點或附近設專用電話；
d、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場指揮；
e、鉆孔內水壓較大時，應采用反壓和主噴裝置的方法鉆進；
f、鉆進時，發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異常情況時，必須停止鉆進，但不得撥出鉆桿，現(xiàn)場負責人立即向地面指揮人員報告，并派人觀測水情，如發(fā)現(xiàn)情況緊急時，必須撤出所有受威脅地區(qū)的人員，然后采取措施進行處理；
4、放
根據(jù)地質勘測報告，放水容易造成塌方，在一般情況下不采取放水。在必要的情況下采取。
①、疏放水方法
a、直接放水法：適用于水量不大時；
b、先堵后放：先堵積水點，然后排放積水；
c、先放后堵：水源補給量不大；
d、地面疏放
e、利用鉆孔疏放
②、疏放水注意事項
探到水源后，水量不大時，一般可用探水鉆孔放水；在水量很大時，需要打鉆孔，直徑為50～70㎜
a、鉆孔放水前，必須估計水量，控制放水量；
b、鉆孔放水量，必須設專人測定水壓、水量等情況；
c、在放水設計中，應規(guī)定好人員撤退路線；
5、堵
根據(jù)地質勘測報告，隧道透水主要采取以堵為主的施工方案，可采用超前探水、超前帷幕灌漿，超前堵水。一般在下列情況下應采用注漿堵水：
當涌水水源本身水量不大，但與其它水源有密切聯(lián)系，單純用排? 水方法不可能或不經濟時；
當隧道必須穿過含水層或充水斷層，如果不堵住水源使掘進無法進行時；
當隧道嚴重淋水時；
(二)、施工安全措施
受到斷層破碎帶的影響，巖體不完整，自穩(wěn)性差，可能有涌水現(xiàn)象，為確保安全、高質量的通過不良地質地段，結合設計文件及以往經驗制定主要施工安全措施。
1.加強地質預報
利用超前地質探孔的施作，能直觀、有效探明前方水文地質情況，判斷是否由發(fā)生涌水的可能性，并排除部分地下水，減少水量，降低水壓；并請有資質單位進行地質雷達超前地質預報，以便進行綜合分析。
2.預放水施工
根據(jù)超前鉆孔預報情況，如果有涌水的可能，在涌水段以前10～20米處進行超前預放水。放水孔采用潛孔鉆機打孔，孔徑φ89，根據(jù)預探含水情況布設放水孔數(shù)量及位置。
3.預先增加排水設備出
為確保施工安全，出口在隧道內提前開挖集水坑，以利于涌水收集，同時配備2臺150m3/h的污水泵提前安裝在集水坑上，輸水管道采用φ100鋼管接至沉甸池，另外出口增設移動泵站和備用水泵，正常情況下，掌子面利用電動潛水泵排水、有特大涌水、突水時，將移動泵站及備用水泵移至掌子面排水，各級泵站的水泵全部啟動。進口隧道內提前施工好排水溝與地面涵洞相聯(lián)通，并隨時確保水溝暢通。
(三)、 防排水措施
對地下水要“防、排、截、堵”結合，形成暢通的排水通道，原則上采用超前鉆探、單層超前大管棚和周壁小導管雙液注漿堵水（掌子面不注漿），在初期支護中鉆孔引水設置多層ω型排水半管，將水引入縱向排水管、橫向排水管，出口流入積水坑集中排出洞外，進口通過排水溝排出洞外。
(四)、掘進施工方案
總體施工方法采用分布開挖法（即環(huán)形開挖留核心土法）。
1.開挖前進行超前預報，探明掌子面前方圍巖及含水情況。
2.施工順序如下：
(1)按設計施作φ50mm長3.0m的超前小導管并注漿(有水段為雙漿液，無水段為單漿液)。
(2)隧道開挖拱部，并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(3)施作系統(tǒng)錨桿，掛網(wǎng)，架設拱架后，復噴至設計厚度。
(4)隧道開挖中部，并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(5)施作系統(tǒng)錨桿，掛網(wǎng)，架設拱架后，復噴至設計厚度。
(6) 隧道清底，地方進行混凝土填充。
(7)掛防水板，施作二次襯砌。
(五)、施工注意事項
㈠ 嚴格落實施工的操作規(guī)程，當上半斷面支護作業(yè)完成后，及時埋設圍巖量側點，對開挖后水平凈空變化量和拱頂沉降量進行跟蹤量測。一般每５米設１個量測斷面，每天量測３次，量測數(shù)據(jù)要及時反饋，用于指導正在進行的開挖及支護作業(yè)。
㈡? 支護用的鋼拱架，應保證其安設上、下垂直，緊貼巖面，鎖定牢固，達到最佳受力狀態(tài)。加上分節(jié)時應結合每部開挖斷面高低，以便牢固對接。
㈢ 開挖時，工作面不宜垂直，嚴禁中下部有較大坑洼，應通過調整打眼深度，使工作面具有一定的坡度，以利于保證工作面的自穩(wěn)能力。
二、溶洞地段
(一)、溶洞的預測及應對措施
采用物探、鉆探等技術對溶洞進行精確預測，當隧道施工遇到溶洞時，應根據(jù)設計文件有關資料，超前地質預報、現(xiàn)場實際查明溶洞分布范圍、類型情況(大小、有無水、溶洞是否在發(fā)育中以及其充填物)，巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況(有無長期補給來源，雨季水量有無增長)等，分別以引、填、越、繞等措施進行處理。并配合設計溶洞處理施工圖紙進行處理。
1、溶洞跨越處理
當溶洞規(guī)模較大、溶洞內充填物松軟，基礎處理工程修建困難、耗資巨大，或者溶洞雖小但水流較大時，可根據(jù)具體條件采用相應的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。
此方式一般采用鋼筋混凝土梁跨越，梁體采用抗侵蝕混凝土。當隧道襯砌斷面需要開挖圍巖才能滿足凈空要求時，應先開挖圍巖，再施工跨越結構，以確保安全，同時應注意不同受力結構間的斷縫設置及連接措施設置。
2、封閉處理
已停止發(fā)育的干溶洞，在考慮有效的過水通道后，可采用混凝土、漿砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3、錨桿、鋼管加固處理
為防止洞穴巖壁或頂板坍塌，在清除松動巖石困難的情況下，可采用錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。此時隧道襯砌應考慮抗沖擊措施，一般是采用明洞襯砌，襯砌頂部設置回填體，其表面設置護面結構，回填體以上空間的溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土封閉支護；若溶洞較大，可設置橫向鋼軌橫或設人字形鋼軌柵架。
4、支頂處理
當隧道穿過的溶洞由碎、塊石及淤泥土充填，充填物的松散密實程度不一時，隧道底部應考慮采用鋼筋混凝土底板，清除底板下松散體，回填碎石，并在底板下加設鋼筋混凝土樁進行支頂。
(二).巖溶水處理
1、巖溶水的處理
對巖溶水的處理通常原則是以“排”為主，截、堵、排、防相結合的綜合處理措施，筆者認為應該是以“通”為主，截、排、堵相結合的綜合處理措施?！巴ā笔侵副M量保持原有過水通道，不能因為隧道的修建發(fā)生大的變化;“截”是指截斷原有地下水通道，改走其他通道；“堵”是封死相交的地下水通道；“排”是特指引入隧洞，通過排水溝排走；“防”是指防止地下水進入隧道即可。
巖溶水處理的較大工程措施有泄水洞和涵洞兩類，采用泄水洞排水屬于“排”和“截”的范圍，采用涵洞過水屬于“通”和“截”的范圍。
2、泄水洞排水
當預測到隧道區(qū)域的巖溶水量大、水壓大，而隧道確實無法避開時，需考慮專門設置排水隧洞，達到排除巖溶水，降低地下水位，保持隧道干燥和施工安全的目的。
泄水洞應位于地下水來向的一側，為防止巖溶水突然襲擊，施工中要采用超前鉆孔探測，預備足夠的抽水設備。泄水洞的設置可能對生態(tài)環(huán)境有不利影響，是否采用應從施工、環(huán)保、安全等多方面進行評價，以保證方案考慮周全，成本最低。
3、涵洞、倒虹管吸過水
隧道斷面與巖溶水相交時，為保證巖溶水暢通，在隧道底部設鋼筋混凝土圓涵，或倒虹管，同時涵洞出入口周邊至隧道邊墻外緣采用漿砌片石回填密實。
在采用此方案時要正確考慮涵洞過水斷面，一般應按豐水季節(jié)流量考慮。
(三)其他要考慮的問題
1、洞穴堆積物及地表塌陷處置
洞穴堆積物的特點是松軟、下沉量大、強度低、穩(wěn)定性差。當隧道必須穿越洞穴堆積物地段時，可采用樁基、換填、注漿等加固巖體的處理措施。
隧道中地下水滲流排泄，導致巖溶地面塌陷，使地質環(huán)境遭到破壞，造成隧道開挖時坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通過巖溶地段時的地面塌陷形成過程和突然發(fā)生所參與的力是相當復雜的。施工中可采用化學注漿和管棚支撐開挖，同時從地表高壓注漿，固結塌陷松散體，避免出現(xiàn)突泥現(xiàn)象。
2、設計階段工程量估算
要準確估算隧道遭遇大型溶溝、溶槽時的工程量是困難的，不同的溶洞形態(tài)、位置有不同的方案，各方案的工程量差異很大，這些只能在工程的預備費用中考慮。
如果在隧道勘察階段已經明確可知隧道必然遭遇到的大型溶洞數(shù)量、類型及位置，可提前進行預設計，盡可能使工程量估算有個參考范圍，作為調整預備費用費率的參考。
第2篇 方斗山隧道溶洞涌水地段施工安全措施-2
2.預放水施工
根據(jù)超前鉆孔預報情況,如果有涌水的可能,在涌水段以前10~20米處進行超前預放水。放水孔采用潛孔鉆機打孔,孔徑φ89,根據(jù)預探含水情況布設放水孔數(shù)量及位置。
3.預先增加排水設備出
為確保施工安全,出口在隧道內提前開挖集水坑,以利于涌水收集,同時配備2臺150m3/h的污水泵提前安裝在集水坑上,輸水管道采用φ100鋼管接至沉甸池,另外出口增設移動泵站和備用水泵,正常情況下,掌子面利用電動潛水泵排水、有特大涌水、突水時,將移動泵站及備用水泵移至掌子面排水,各級泵站的水泵全部啟動。進口隧道內提前施工好排水溝與地面涵洞相聯(lián)通,并隨時確保水溝暢通。
(三)、 防排水措施
對地下水要“防、排、截、堵”結合,形成暢通的排水通道,原則上采用超前鉆探、單層超前大管棚和周壁小導管雙液注漿堵水(掌子面不注漿),在初期支護中鉆孔引水設置多層ω型排水半管,將水引入縱向排水管、橫向排水管,出口流入積水坑集中排出洞外,進口通過排水溝排出洞外。
(四)、掘進施工方案
總體施工方法采用分布開挖法(即環(huán)形開挖留核心土法)。
1.開挖前進行超前預報,探明掌子面前方圍巖及含水情況。
2.施工順序如下:
(1)按設計施作φ50mm長3.0m的超前小導管并注漿(有水段為雙漿液,無水段為單漿液)。
(2)隧道開挖拱部,并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(3)施作系統(tǒng)錨桿,掛網(wǎng),架設拱架后,復噴至設計厚度。
(4)隧道開挖中部,并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(5)施作系統(tǒng)錨桿,掛網(wǎng),架設拱架后,復噴至設計厚度。
(6) 隧道清底,地方進行混凝土填充。
(7)掛防水板,施作二次襯砌。
(五)、施工注意事項
㈠ 嚴格落實施工的操作規(guī)程,當上半斷面支護作業(yè)完成后,及時埋設圍巖量側點,對開挖后水平凈空變化量和拱頂沉降量進行跟蹤量測。一般每5米設1個量測斷面,每天量測3次,量測數(shù)據(jù)要及時反饋,用于指導正在進行的開挖及支護作業(yè)。
㈡支護用的鋼拱架,應保證其安設上、下垂直,緊貼巖面,鎖定牢固,達到最佳受力狀態(tài)。加上分節(jié)時應結合每部開挖斷面高低,以便牢固對接。
㈢ 開挖時,工作面不宜垂直,嚴禁中下部有較大坑洼,應通過調整打眼深度,使工作面具有一定的坡度,以利于保證工作面的自穩(wěn)能力。
二、溶洞地段
(一)、溶洞的預測及應對措施
采用物探、鉆探等技術對溶洞進行精確預測,當隧道施工遇到溶洞時,應根據(jù)設計文件有關資料,超前地質預報、現(xiàn)場實際查明溶洞分布范圍、類型情況(大小、有無水、溶洞是否在發(fā)育中以及其充填物),巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況(有無長期補給來源,雨季水量有無增長)等,分別以引、填、越、繞等措施進行處理。并配合設計溶洞處理施工圖紙進行處理。
1、溶洞跨越處理
當溶洞規(guī)模較大、溶洞內充填物松軟,基礎處理工程修建困難、耗資巨大,或者溶洞雖小但水流較大時,可根據(jù)具體條件采用相應的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。
此方式一般采用鋼筋混凝土梁跨越,梁體采用抗侵蝕混凝土。當隧道襯砌斷面需要開挖圍巖才能滿足凈空要求時,應先開挖圍巖,再施工跨越結構,以確保安全,同時應注意不同受力結構間的斷縫設置及連接措施設置。
2、封閉處理
已停止發(fā)育的干溶洞,在考慮有效的過水通道后,可采用混凝土、漿砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3、錨桿、鋼管加固處理
為防止洞穴巖壁或頂板坍塌,在清除松動巖石困難的情況下,可采用錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。此時隧道襯砌應考慮抗沖擊措施,一般是采用明洞襯砌,襯砌頂部設置回填體,其表面設置護面結構,回填體以上空間的溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土封閉支護;若溶洞較大,可設置橫向鋼軌橫或設人字形鋼軌柵架。
4、支頂處理
當隧道穿過的溶洞由碎、塊石及淤泥土充填,充填物的松散密實程度不一時,隧道底部應考慮采用鋼筋混凝土底板,清除底板下松散體,回填碎石,并在底板下加設鋼筋混凝土樁進行支頂。
(二).巖溶水處理
1、巖溶水的處理
第3篇 方斗山隧道溶洞涌水地段施工安全措施-1
方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施
方斗山隧道隧址區(qū)區(qū)域水文地質條件復雜,同時地下水的資源量也十分豐富,由地下水涌、突水現(xiàn)象導致的環(huán)境工程地質問題對隧道施工、運營的影響和危害也很突出。隧址區(qū)可溶性碳酸鹽巖類分布較廣,巖溶發(fā)育,除巖溶對隧道穩(wěn)定性有影響外,其中豐富的巖溶水產生的突水、突泥等災害的影響也很突出。
方斗山隧道底板高程542.63~1038.14m,隧道施工過程中,將逐步形成以隧道為中心的降落漏斗,隨著隧道內地下水的不斷排出,勢必引起地下水位大幅下降,地下水水力坡度加大,流速加快,同時,部分被堵塞的巖溶通道也將被疏通,涌水量逐漸加大,直至形成穩(wěn)定的降落漏斗后,水量逐步回落,趨于平穩(wěn)。
建設中或建成后的隧道在疏干區(qū)內靜水儲量的同時,不但會直接引起區(qū)內地下水水位的整體下降,而且將引起巖溶地貌地表的大面積沉降和塌陷。因此,做好透水的預測和應對預案尤其重要。
一、涌水地段
(一)、主要防范措施
從“查、測、探、放、堵”五個方面擬定預測及應對預案。
1、查
①、根據(jù)地質資料,掌握各分層的含水性和透水性;
②、裂隙和斷層位置、破碎帶位置、含水情況和導水性能;
③、老窯、古井和的分布范圍、深度和積水情況;
④、圍巖破壞及地表塌陷情況,觀測巖層塌落帶、斷裂帶、沉降帶、彎曲帶的高度及其對涌水的影響;
2、測
①、收集當?shù)貧庀?、降水量和河流、水文地質資料,查明地表水的分布;
②、查明井水的來源;
③、觀測涌水量及其變化規(guī)律;
3、探
①、堅持“有疑必探,先探后掘”的探防水原則;
②、下列情況必須探水前進:
a、接近可能積水的部位;
b、接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時;
c、接近可能與水井、泉水相通的斷層破碎帶時;
d、接近有出水可能的鉆孔時;
e、接近其它可能出水地區(qū)時;
③、探水作業(yè)參數(shù)
a、探水的起點
a、當采空區(qū)、溶洞、廢棄硐室等積水區(qū)的位置準確,在隧洞中不得小于20米;
b、對積水區(qū)有圖紙,但不能確定積水區(qū)邊界時,其最小距離不得小于60米;
c、遇斷層或陷落柱時,最小距離不得低于20米;
b、鉆孔深度與超前距離
采用過探過掘時,探水鉆孔的孔底位置必須始終保持超前掘進工作面一定距離;
c、探放水鉆孔直徑<75㎜;
d、探水鉆孔數(shù)目,不少于3個,一般布置為扇形;
④、探放水的安全措施
a、加強鉆場的巷道支護;
b、配備與探放水量相適應的排水設備;
c、在打眼地點或附近設專用電話;
d、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場指揮;
e、鉆孔內水壓較大時,應采用反壓和主噴裝置的方法鉆進;
f、鉆進時,發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大,以及有頂鉆等異常情況時,必須停止鉆進,但不得撥出鉆桿,現(xiàn)場負責人立即向地面指揮人員報告,并派人觀測水情,如發(fā)現(xiàn)情況緊急時,必須撤出所有受威脅地區(qū)的人員,然后采取措施進行處理;
4、放
根據(jù)地質勘測報告,放水容易造成塌方,在一般情況下不采取放水。在必要的情況下采取。
①、疏放水方法
a、直接放水法:適用于水量不大時;
b、先堵后放:先堵積水點,然后排放積水;
c、先放后堵:水源補給量不大;
d、地面疏放
e、利用鉆孔疏放
②、疏放水注意事項
探到水源后,水量不大時,一般可用探水鉆孔放水;在水量很大時,需要打鉆孔,直徑為50~70㎜
a、鉆孔放水前,必須估計水量,控制放水量;
b、鉆孔放水量,必須設專人測定水壓、水量等情況;
c、在放水設計中,應規(guī)定好人員撤退路線;
5、堵
根據(jù)地質勘測報告,隧道透水主要采取以堵為主的施工方案,可采用超前探水、超前帷幕灌漿,超前堵水。一般在下列情況下應采用注漿堵水:
當涌水水源本身水量不大,但與其它水源有密切聯(lián)系,單純用排水方法不可能或不經濟時;
當隧道必須穿過含水層或充水斷層,如果不堵住水源使掘進無法進行時;
當隧道嚴重淋水時;
(二)、施工安全措施
受到斷層破碎帶的影響,巖體不完整,自穩(wěn)性差,可能有涌水現(xiàn)象,為確保安全、高質量的通過不良地質地段,結合設計文件及以往經驗制定主要施工安全措施。
1.加強地質預報
利用超前地質探孔的施作,能直觀、有效探明前方水文地質情況,判斷是否由發(fā)生涌水的可能性,并排除部分地下水,減少水量,降低水壓;并請有資質單位進行地質雷達超前地質預報,以便進行綜合分析。
第4篇 方斗山隧道溶洞涌水地段施工安全措施-3
方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施
對巖溶水的處理通常原則是以“排”為主,截、堵、排、防相結合的綜合處理措施,筆者認為應該是以“通”為主,截、排、堵相結合的綜合處理措施?！巴ā笔侵副M量保持原有過水通道,不能因為隧道的修建發(fā)生大的變化;“截”是指截斷原有地下水通道,改走其他通道;“堵”是封死相交的地下水通道;“排”是特指引入隧洞,通過排水溝排走;“防”是指防止地下水進入隧道即可。
巖溶水處理的較大工程措施有泄水洞和涵洞兩類,采用泄水洞排水屬于“排”和“截”的范圍,采用涵洞過水屬于“通”和“截”的范圍。
2、泄水洞排水
當預測到隧道區(qū)域的巖溶水量大、水壓大,而隧道確實無法避開時,需考慮專門設置排水隧洞,達到排除巖溶水,降低地下水位,保持隧道干燥和施工安全的目的。
泄水洞應位于地下水來向的一側,為防止巖溶水突然襲擊,施工中要采用超前鉆孔探測,預備足夠的抽水設備。泄水洞的設置可能對生態(tài)環(huán)境有不利影響,是否采用應從施工、環(huán)保、安全等多方面進行評價,以保證方案考慮周全,成本最低。
3、涵洞、倒虹管吸過水
隧道斷面與巖溶水相交時,為保證巖溶水暢通,在隧道底部設鋼筋混凝土圓涵,或倒虹管,同時涵洞出入口周邊至隧道邊墻外緣采用漿砌片石回填密實。
在采用此方案時要正確考慮涵洞過水斷面,一般應按豐水季節(jié)流量考慮。
(三)其他要考慮的問題
1、洞穴堆積物及地表塌陷處置
洞穴堆積物的特點是松軟、下沉量大、強度低、穩(wěn)定性差。當隧道必須穿越洞穴堆積物地段時,可采用樁基、換填、注漿等加固巖體的處理措施。
隧道中地下水滲流排泄,導致巖溶地面塌陷,使地質環(huán)境遭到破壞,造成隧道開挖時坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通過巖溶地段時的地面塌陷形成過程和突然發(fā)生所參與的力是相當復雜的。施工中可采用化學注漿和管棚支撐開挖,同時從地表高壓注漿,固結塌陷松散體,避免出現(xiàn)突泥現(xiàn)象。
2、設計階段工程量估算
要準確估算隧道遭遇大型溶溝、溶槽時的工程量是困難的,不同的溶洞形態(tài)、位置有不同的方案,各方案的工程量差異很大,這些只能在工程的預備費用中考慮。
如果在隧道勘察階段已經明確可知隧道必然遭遇到的大型溶洞數(shù)量、類型及位置,可提前進行預設計,盡可能使工程量估算有個參考范圍,作為調整預備費用費率的參考。
第5篇 方斗山隧道溶洞涌水地段施工安全措施
方斗山隧道隧址區(qū)區(qū)域水文地質條件復雜,同時地下水的資源量也十分豐富,由地下水涌、突水現(xiàn)象導致的環(huán)境工程地質問題對隧道施工、運營的影響和危害也很突出。隧址區(qū)可溶性碳酸鹽巖類分布較廣,巖溶發(fā)育,除巖溶對隧道穩(wěn)定性有影響外,其中豐富的巖溶水產生的突水、突泥等災害的影響也很突出。
方斗山隧道底板高程542.63~1038.14m,隧道施工過程中,將逐步形成以隧道為中心的降落漏斗,隨著隧道內地下水的不斷排出,勢必引起地下水位大幅下降,地下水水力坡度加大,流速加快,同時,部分被堵塞的巖溶通道也將被疏通,涌水量逐漸加大,直至形成穩(wěn)定的降落漏斗后,水量逐步回落,趨于平穩(wěn)。
建設中或建成后的隧道在疏干區(qū)內靜水儲量的同時,不但會直接引起區(qū)內地下水水位的整體下降,而且將引起巖溶地貌地表的大面積沉降和塌陷。因此,做好透水的預測和應對預案尤其重要。
一、涌水地段
(一)、主要防范措施
從“查、測、探、放、堵”五個方面擬定預測及應對預案。
1、查
①、根據(jù)地質資料,掌握各分層的含水性和透水性;
②、裂隙和斷層位置、破碎帶位置、含水情況和導水性能;
③、老窯、古井和的分布范圍、深度和積水情況;
④、圍巖破壞及地表塌陷情況,觀測巖層塌落帶、斷裂帶、沉降帶、彎曲帶的高度及其對涌水的影響;
2、測
①、收集當?shù)貧庀?、降水量和河流、水文地質資料,查明地表水的分布;
②、查明井水的來源;
③、觀測涌水量及其變化規(guī)律;
3、探
①、堅持“有疑必探,先探后掘”的探防水原則;
②、下列情況必須探水前進:
a、接近可能積水的部位;
b、接近含水層、導水斷層、溶洞和導水陷落柱時;
c、接近可能與水井、泉水相通的斷層破碎帶時;
d、接近有出水可能的鉆孔時;
e、接近其它可能出水地區(qū)時;
③、探水作業(yè)參數(shù)
a、探水的起點
a、當采空區(qū)、溶洞、廢棄硐室等積水區(qū)的位置準確,在隧洞中不得小于20米;
b、對積水區(qū)有圖紙,但不能確定積水區(qū)邊界時,其最小距離不得小于60米;
c、遇斷層或陷落柱時,最小距離不得低于20米;
b、鉆孔深度與超前距離
采用過探過掘時,探水鉆孔的孔底位置必須始終保持超前掘進工作面一定距離;
c、探放水鉆孔直徑<75㎜;
d、探水鉆孔數(shù)目,不少于3個,一般布置為扇形;
④、探放水的安全措施
a、加強鉆場的巷道支護;
b、配備與探放水量相適應的排水設備;
c、在打眼地點或附近設專用電話;
d、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場指揮;
e、鉆孔內水壓較大時,應采用反壓和主噴裝置的方法鉆進;
f、鉆進時,發(fā)現(xiàn)煤巖松軟、片幫、來壓或鉆孔中的水壓、水量突然增大,以及有頂鉆等異常情況時,必須停止鉆進,但不得撥出鉆桿,現(xiàn)場負責人立即向地面指揮人員報告,并派人觀測水情,如發(fā)現(xiàn)情況緊急時,必須撤出所有受威脅地區(qū)的人員,然后采取措施進行處理;
4、放
根據(jù)地質勘測報告,放水容易造成塌方,在一般情況下不采取放水。在必要的情況下采取。
①、疏放水方法
a、直接放水法:適用于水量不大時;
b、先堵后放:先堵積水點,然后排放積水;
c、先放后堵:水源補給量不大;
d、地面疏放
e、利用鉆孔疏放
②、疏放水注意事項
探到水源后,水量不大時,一般可用探水鉆孔放水;在水量很大時,需要打鉆孔,直徑為50~70㎜
a、鉆孔放水前,必須估計水量,控制放水量;
b、鉆孔放水量,必須設專人測定水壓、水量等情況;
c、在放水設計中,應規(guī)定好人員撤退路線;
5、堵
根據(jù)地質勘測報告,隧道透水主要采取以堵為主的施工方案,可采用超前探水、超前帷幕灌漿,超前堵水。一般在下列情況下應采用注漿堵水:
當涌水水源本身水量不大,但與其它水源有密切聯(lián)系,單純用排 水方法不可能或不經濟時;
當隧道必須穿過含水層或充水斷層,如果不堵住水源使掘進無法進行時;
當隧道嚴重淋水時;
(二)、施工安全措施
受到斷層破碎帶的影響,巖體不完整,自穩(wěn)性差,可能有涌水現(xiàn)象,為確保安全、高質量的通過不良地質地段,結合設計文件及以往經驗制定主要施工安全措施。
1.加強地質預報
利用超前地質探孔的施作,能直觀、有效探明前方水文地質情況,判斷是否由發(fā)生涌水的可能性,并排除部分地下水,減少水量,降低水壓;并請有資質單位進行地質雷達超前地質預報,以便進行綜合分析。
2.預放水施工
根據(jù)超前鉆孔預報情況,如果有涌水的可能,在涌水段以前10~20米處進行超前預放水。放水孔采用潛孔鉆機打孔,孔徑φ89,根據(jù)預探含水情況布設放水孔數(shù)量及位置。
3.預先增加排水設備出
為確保施工安全,出口在隧道內提前開挖集水坑,以利于涌水收集,同時配備2臺150m3/h的污水泵提前安裝在集水坑上,輸水管道采用φ100鋼管接至沉甸池,另外出口增設移動泵站和備用水泵,正常情況下,掌子面利用電動潛水泵排水、有特大涌水、突水時,將移動泵站及備用水泵移至掌子面排水,各級泵站的水泵全部啟動。進口隧道內提前施工好排水溝與地面涵洞相聯(lián)通,并隨時確保水溝暢通。
(三)、 防排水措施
對地下水要“防、排、截、堵”結合,形成暢通的排水通道,原則上采用超前鉆探、單層超前大管棚和周壁小導管雙液注漿堵水(掌子面不注漿),在初期支護中鉆孔引水設置多層ω型排水半管,將水引入縱向排水管、橫向排水管,出口流入積水坑集中排出洞外,進口通過排水溝排出洞外。
(四)、掘進施工方案
總體施工方法采用分布開挖法(即環(huán)形開挖留核心土法)。
1.開挖前進行超前預報,探明掌子面前方圍巖及含水情況。
2.施工順序如下:
(1)按設計施作φ50mm長3.0m的超前小導管并注漿(有水段為雙漿液,無水段為單漿液)。
(2)隧道開挖拱部,并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(3)施作系統(tǒng)錨桿,掛網(wǎng),架設拱架后,復噴至設計厚度。
(4)隧道開挖中部,并進行混凝土封閉巖面3至5cm。
(5)施作系統(tǒng)錨桿,掛網(wǎng),架設拱架后,復噴至設計厚度。
(6) 隧道清底,地方進行混凝土填充。
(7)掛防水板,施作二次襯砌。
(五)、施工注意事項
㈠ 嚴格落實施工的操作規(guī)程,當上半斷面支護作業(yè)完成后,及時埋設圍巖量側點,對開挖后水平凈空變化量和拱頂沉降量進行跟蹤量測。一般每5米設1個量測斷面,每天量測3次,量測數(shù)據(jù)要及時反饋,用于指導正在進行的開挖及支護作業(yè)。
㈡ 支護用的鋼拱架,應保證其安設上、下垂直,緊貼巖面,鎖定牢固,達到最佳受力狀態(tài)。加上分節(jié)時應結合每部開挖斷面高低,以便牢固對接。
㈢ 開挖時,工作面不宜垂直,嚴禁中下部有較大坑洼,應通過調整打眼深度,使工作面具有一定的坡度,以利于保證工作面的自穩(wěn)能力。
二、溶洞地段
(一)、溶洞的預測及應對措施
采用物探、鉆探等技術對溶洞進行精確預測,當隧道施工遇到溶洞時,應根據(jù)設計文件有關資料,超前地質預報、現(xiàn)場實際查明溶洞分布范圍、類型情況(大小、有無水、溶洞是否在發(fā)育中以及其充填物),巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況(有無長期補給來源,雨季水量有無增長)等,分別以引、填、越、繞等措施進行處理。并配合設計溶洞處理施工圖紙進行處理。
1、溶洞跨越處理
當溶洞規(guī)模較大、溶洞內充填物松軟,基礎處理工程修建困難、耗資巨大,或者溶洞雖小但水流較大時,可根據(jù)具體條件采用相應的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。
此方式一般采用鋼筋混凝土梁跨越,梁體采用抗侵蝕混凝土。當隧道襯砌斷面需要開挖圍巖才能滿足凈空要求時,應先開挖圍巖,再施工跨越結構,以確保安全,同時應注意不同受力結構間的斷縫設置及連接措施設置。
2、封閉處理
已停止發(fā)育的干溶洞,在考慮有效的過水通道后,可采用混凝土、漿砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3、錨桿、鋼管加固處理
為防止洞穴巖壁或頂板坍塌,在清除松動巖石困難的情況下,可采用錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。此時隧道襯砌應考慮抗沖擊措施,一般是采用明洞襯砌,襯砌頂部設置回填體,其表面設置護面結構,回填體以上空間的溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土封閉支護;若溶洞較大,可設置橫向鋼軌橫或設人字形鋼軌柵架。
4、支頂處理
當隧道穿過的溶洞由碎、塊石及淤泥土充填,充填物的松散密實程度不一時,隧道底部應考慮采用鋼筋混凝土底板,清除底板下松散體,回填碎石,并在底板下加設鋼筋混凝土樁進行支頂。
(二).巖溶水處理
1、巖溶水的處理
對巖溶水的處理通常原則是以“排”為主,截、堵、排、防相結合的綜合處理措施,筆者認為應該是以“通”為主,截、排、堵相結合的綜合處理措施。“通”是指盡量保持原有過水通道,不能因為隧道的修建發(fā)生大的變化;“截”是指截斷原有地下水通道,改走其他通道;“堵”是封死相交的地下水通道;“排”是特指引入隧洞,通過排水溝排走;“防”是指防止地下水進入隧道即可。
巖溶水處理的較大工程措施有泄水洞和涵洞兩類,采用泄水洞排水屬于“排”和“截”的范圍,采用涵洞過水屬于“通”和“截”的范圍。
2、泄水洞排水
當預測到隧道區(qū)域的巖溶水量大、水壓大,而隧道確實無法避開時,需考慮專門設置排水隧洞,達到排除巖溶水,降低地下水位,保持隧道干燥和施工安全的目的。
泄水洞應位于地下水來向的一側,為防止巖溶水突然襲擊,施工中要采用超前鉆孔探測,預備足夠的抽水設備。泄水洞的設置可能對生態(tài)環(huán)境有不利影響,是否采用應從施工、環(huán)保、安全等多方面進行評價,以保證方案考慮周全,成本最低。
3、涵洞、倒虹管吸過水
隧道斷面與巖溶水相交時,為保證巖溶水暢通,在隧道底部設鋼筋混凝土圓涵,或倒虹管,同時涵洞出入口周邊至隧道邊墻外緣采用漿砌片石回填密實。
在采用此方案時要正確考慮涵洞過水斷面,一般應按豐水季節(jié)流量考慮。
(三)其他要考慮的問題
1、洞穴堆積物及地表塌陷處置
洞穴堆積物的特點是松軟、下沉量大、強度低、穩(wěn)定性差。當隧道必須穿越洞穴堆積物地段時,可采用樁基、換填、注漿等加固巖體的處理措施。
隧道中地下水滲流排泄,導致巖溶地面塌陷,使地質環(huán)境遭到破壞,造成隧道開挖時坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通過巖溶地段時的地面塌陷形成過程和突然發(fā)生所參與的力是相當復雜的。施工中可采用化學注漿和管棚支撐開挖,同時從地表高壓注漿,固結塌陷松散體,避免出現(xiàn)突泥現(xiàn)象。
2、設計階段工程量估算
要準確估算隧道遭遇大型溶溝、溶槽時的工程量是困難的,不同的溶洞形態(tài)、位置有不同的方案,各方案的工程量差異很大,這些只能在工程的預備費用中考慮。
如果在隧道勘察階段已經明確可知隧道必然遭遇到的大型溶洞數(shù)量、類型及位置,可提前進行預設計,盡可能使工程量估算有個參考范圍,作為調整預備費用費率的參考。
