方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施

方斗山隧道溶洞 涌水地段施工安方斗山隧道溶洞 涌水地段施工安 全措施全措施 方斗山隧道隧址区区域水文地质条件复杂 同时地下水的 资源量也十分丰富 由地下水涌 突水现象导致的环境工程地 质问题对隧道施工 运营的影响和危害也很突出 隧址区可溶 性碳酸盐岩类分布较广 岩溶发育 除岩溶对隧道稳定性有影 响外 其中丰富的岩溶水产生的突水 突泥等灾害的影响也很 突出 方斗山隧道底板高程 542 63 1038 14m 隧道施工过程中 将逐步形成以隧道为中心的降落漏斗 随着隧道内地下水的不 断排出 势必引起地下水位大幅下降 地下水水力坡度加大 流速加快 同时 部分被堵塞的岩溶通道也将被疏通 涌水量 逐渐加大 直至形成稳定的降落漏斗后 水量逐步回落 趋于 平稳 建设中或建成后的隧道在疏干区内静水储量的同时 不但 会直接引起区内地下水水位的整体下降 而且将引起岩溶地貌 地表的大面积沉降和塌陷 因此 做好透水的预测和应对预案 尤其重要 一 涌水地段一 涌水地段 一 主要防范措施 从 查 测 探 放 堵 五个方面拟定预测及应对预案 1 查 根据地质资料 掌握各分层的含水性和透水性 裂隙和断层位置 破碎带位置 含水情况和导水性能 老窑 古井和的分布范围 深度和积水情况 围岩破坏及地表塌陷情况 观测岩层塌落带 断裂带 沉降带 弯曲带的高度及其对涌水的影响 2 测 收集当地气象 降水量和河流 水文地质资料 查明 地表水的分布 查明井水的来源 观测涌水量及其变化规律 3 探 坚持 有疑必探 先探后掘 的探防水原则 下列情况必须探水前进 a 接近可能积水的部位 b 接近含水层 导水断层 溶洞和导水陷落柱时 c 接近可能与水井 泉水相通的断层破碎带时 d 接近有出水可能的钻孔时 e 接近其它可能出水地区时 探水作业参数 a 探水的起点 a 当采空区 溶洞 废弃硐室等积水区的位置准确 在隧 洞中不得小于 20 米 b 对积水区有图纸 但不能确定积水区边界时 其最小距 离不得小于 60 米 c 遇断层或陷落柱时 最小距离不得低于 20 米 b 钻孔深度与超前距离 采用过探过掘时 探水钻孔的孔底位置必须始终保持超前 掘进工作面一定距离 c 探放水钻孔直径 75 d 探水钻孔数目 不少于 3 个 一般布置为扇形 探放水的安全措施 a 加强钻场的巷道支护 b 配备与探放水量相适应的排水设备 c 在打眼地点或附近设专用电话 d 测量和探放水人员必须亲临现场指挥 e 钻孔内水压较大时 应采用反压和主喷装置的方法钻进 f 钻进时 发现煤岩松软 片帮 来压或钻孔中的水压 水量突然增大 以及有顶钻等异常情况时 必须停止钻进 但 不得拨出钻杆 现场负责人立即向地面指挥人员报告 并派人 观测水情 如发现情况紧急时 必须撤出所有受威胁地区的人 员 然后采取措施进行处理 4 放 根据地质勘测报告 放水容易造成塌方 在一般情况下不 采取放水 在必要的情况下采取 疏放水方法 a 直接放水法 适用于水量不大时 b 先堵后放 先堵积水点 然后排放积水 c 先放后堵 水源补给量不大 d 地面疏放 e 利用钻孔疏放 疏放水注意事项 探到水源后 水量不大时 一般可用探水钻孔放水 在水 量很大时 需要打钻孔 直径为 50 70 a 钻孔放水前 必须估计水量 控制放水量 b 钻孔放水量 必须设专人测定水压 水量等情况 c 在放水设计中 应规定好人员撤退路线 5 堵 根据地质勘测报告 隧道透水主要采取以堵为主的施工方 案 可采用超前探水 超前帷幕灌浆 超前堵水 一般在下列 情况下应采用注浆堵水 当涌水水源本身水量不大 但与其它水源有密切联系 单 纯用排 水方法不可能或不经济时 当隧道必须穿过含水层或充水断层 如果不堵住水源使掘 进无法进行时 当隧道严重淋水时 二 施工安全措施 受到断层破碎带的影响 岩体不完整 自稳性差 可能有 涌水现象 为确保安全 高质量的通过不良地质地段 结合设 计文件及以往经验制定主要施工安全措施 1 加强地质预报 利用超前地质探孔的施作 能直观 有效探明前方水文地 质情况 判断是否由发生涌水的可能性 并排除部分地下水 减少水量 降低水压 并请有资质单位进行地质雷达超前地质 预报 以便进行综合分析 2 预放水施工 根据超前钻孔预报情况 如果有涌水的可能 在涌水段以 前 10 20 米处进行超前预放水 放水孔采用潜孔钻机打孔 孔 径 89 根据预探含水情况布设放水孔数量及位置 3 预先增加排水设备出 为确保施工安全 出口在隧道内提前开挖集水坑 以利于 涌水收集 同时配备 2 台 150m3 h 的污水泵提前安装在集水坑 上 输水管道采用 100 钢管接至沉甸池 另外出口增设移动 泵站和备用水泵 正常情况下 掌子面利用电动潜水泵排水 有特大涌水 突水时 将移动泵站及备用水泵移至掌子面排水 各级泵站的水泵全部启动 进口隧道内提前施工好排水沟与地 面涵洞相联通 并随时确保水沟畅通 三 防排水措施 对地下水要 防 排 截 堵 结合 形成畅通的排水通道 原则上采用超前钻探 单层超前大管棚和周壁小导管双液注浆 堵水 掌子面不注浆 在初期支护中钻孔引水设置多层 型 排水半管 将水引入纵向排水管 横向排水管 出口流入积水 坑集中排出洞外 进口通过排水沟排出洞外 四 掘进施工方案 总体施工方法采用分布开挖法 即环形开挖留核心土法 1 开挖前进行超前预报 探明掌子面前方围岩及含水情况 2 施工顺序如下 1 按设计施作 50mm 长 3 0m 的超前小导管并注浆 有水 段为双浆液 无水段为单浆液 2 隧道开挖拱部 并进行混凝土封闭岩面 3 至 5cm 3 施作系统锚杆 挂网 架设拱架后 复喷至设计厚度 4 隧道开挖中部 并进行混凝土封闭岩面 3 至 5cm 5 施作系统锚杆 挂网 架设拱架后 复喷至设计厚度 6 隧道清底 地方进行混凝土填充 7 挂防水板 施作二次衬砌 五 施工注意事项 严格落实施工的操作规程 当上半断面支护作业完成后 及时埋设围岩量侧点 对开挖后水平净空变化量和拱顶沉降量 进行跟踪量测 一般每 米设 个量测断面 每天量测 次 量测数据要及时反馈 用于指导正在进行的开挖及支护作业 支护用的钢拱架 应保证其安设上 下垂直 紧贴岩面 锁定牢固 达到最佳受力状态 加上分节时应结合每部开挖断 面高低 以便牢固对接 开挖时 工作面不宜垂直 严禁中下部有较大坑洼 应 通过调整打眼深度 使工作面具有一定的坡度 以利于保证工 作面的自稳能力 二 溶洞地段二 溶洞地段 一 溶洞的预测及应对措施 采用物探 钻探等技术对溶洞进行精确预测 当隧道施工 遇到溶洞时 应根据设计文件有关资料 超前地质预报 现场 实际查明溶洞分布范围 类型情况 大小 有无水 溶洞是否在 发育中以及其充填物 岩层的稳定程度和地下水流情况 有无长 期补给来源 雨季水量有无增长 等 分别以引 填 越 绕等 措施进行处理 并配合设计溶洞处理施工图纸进行处理 1 溶洞跨越处理 当溶洞规模较大 溶洞内充填物松软 基础处理工程修建 困难 耗资巨大 或者溶洞虽小但水流较大时 可根据具体条 件采用相应的梁跨 板跨等形式跨越岩溶地段 此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越 梁体采用抗侵蚀混凝 土 当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时 应先 开挖围岩 再施工跨越结构 以确保安全 同时应注意不同受 力结构间的断缝设置及连接措施设置 2 封闭处理 已停止发育的干溶洞 在考虑有效的过水通道后 可采用 混凝土 浆砌片石或干砌片石堵塞 充填溶洞 3 锚杆 钢管加固处理 为防止洞穴岩壁或顶板坍塌 在清除松动岩石困难的情况 下 可采用锚杆或大钢管 钢轨加固岩体 此时隧道衬砌应考 虑抗冲击措施 一般是采用明洞衬砌 衬砌顶部设置回填体 其表面设置护面结构 回填体以上空间的溶洞洞壁采用锚杆 钢筋网 喷射混凝土封闭支护 若溶洞较大 可设置横向钢轨 横或设人字形钢轨栅架 4 支顶处理 当隧道穿过的溶洞由碎 块石及淤泥土充填 充填物的松 散密实程度不一时 隧道底部应考虑采用钢筋混凝土底板 清 除底板下松散体 回填碎石 并在底板下加设钢筋混凝土桩进 行支顶 二 岩溶水处理 1 岩溶水的处理 对岩溶水的处理通常原则是以 排 为主 截 堵 排 防 相结合的综合处理措施 笔者认为应该是以 通 为主 截 排 堵相结合的综合处理措施 通 是指尽量保持原有过水通道 不能因为隧道的修建发生大的变化 截 是指截断原有地下水通 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 通过排水沟排走 防 是指防止地下水进入隧道即 可 岩溶水处理的较大工程措施有泄水洞和涵洞两类 采用泄 水洞排水属于 排 和 截 的范围 采用涵洞过水属于 通 和 截 的范围 2 泄水洞排水 当预测到隧道区域的岩溶水量大 水压大 而隧道确实无 法避开时 需考虑专门设置排水隧洞 达到排除岩溶水 降低 地下水位 保持隧道干燥和施工安全的目的 泄水洞应位于地下水来向的一侧 为防止岩溶水突然袭击 施工中要采用超前钻孔探测 预备足够的抽水设备 泄水洞的 设置可能对生态环境有不利影响 是否采用应从施工 环保 安全等多方面进行评价 以保证方案考虑周全 成本最低 3 涵洞 倒虹管吸过水 隧道断面与岩溶水相交时 为保证岩溶水畅通 在隧道底 部设钢筋混凝土圆涵 或倒虹管 同时涵洞出入口周边至隧道 边墙外缘采用浆砌片石回填密实 在采用此方案时要正确考虑涵洞过水断面 一般应按丰水 季节流量考虑 三 其他要考虑的问题 1 洞穴堆积物及地表塌陷处置 洞穴堆积物的特点是松软 下沉量大 强度低 稳定性差 当隧道必须穿越洞穴堆积物地段时 可采用桩基 换填 注浆 等加固岩体的处理措施 隧道中地下水渗流排泄 导致岩溶地面塌陷 使地质环境 遭到破坏 造成隧道开挖时坍方 涌水 涌砂及突泥等危害 隧道通过岩溶地段时的地面塌陷形成过程和突然发生所参与的