方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施

方斗山隧道溶洞、涌水地段施工安全措施方斗山隧道隧址區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)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(dǎo)致的環(huán)境工程地質(zhì)問題對隧道施工、運營的影響和危害也很特別。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(chǎn)生的突水、突泥等災(zāi)害的影響也很特別。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(nèi)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(shè)中或建成后的隧道在疏干區(qū)內(nèi)靜水儲量的同時，不但會直接引起區(qū)內(nèi)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，做好透水的猜測和應(yīng)對預(yù)案尤其重要。一、涌水地段(一)、主要防范措施從“查、測、探、放、堵〞五個方面擬定猜測及應(yīng)對預(yù)案。1、查①、依據(jù)地質(zhì)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、含水狀況和導(dǎo)水性能；③、老窯、古井和的分布范圍、深度和積水狀況；④、圍巖破壞及地表塌陷狀況，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(zhì)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、保持“有疑必探，先探后掘〞的探防水原則；②、以下狀況必須探水前進：a、接近可能積水的部位；b、接近含水層、導(dǎo)水斷層、溶洞和導(dǎo)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納過探過掘時，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、強化鉆場的巷道支護；b、配備與探放水量相適應(yīng)的排水設(shè)備；c、在打眼地點或四周設(shè)專用；d、測量和探放水人員必須親臨現(xiàn)場指揮；e、鉆孔內(nèi)水壓較大時，應(yīng)采納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，以及有頂鉆等異常狀況時，必須停止鉆進，但不得撥出鉆桿，現(xiàn)場負責(zé)人馬上向地面指揮人員報告，并派人觀測水情，如發(fā)現(xiàn)狀況緊急時，必須撤出所有受威脅地區(qū)的人員，然后采用措施進行處理；4、放依據(jù)地質(zhì)勘測報告，放水容易造成塌方，在一般狀況下不采用放水。在必要的狀況下采用。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(shè)專人測定水壓、水量等狀況；c、在放水制定中，應(yīng)規(guī)定好人員撤退路線；5、堵依據(jù)地質(zhì)勘測報告，隧道透水主要采用以堵為主的施工方案，可采納超前探水、超前帷幕灌漿，超前堵水。一般在以下狀況下應(yīng)采納注漿堵水：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(jīng)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，為保證安全、高質(zhì)量的通過不良地質(zhì)地段，結(jié)合制定文件及以往經(jīng)驗制定主要施工安全措施。利用超前地質(zhì)探孔的施作，能直觀、有效探明前方水文地質(zhì)狀況，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(zhì)單位進行地質(zhì)雷達超前地質(zhì)預(yù)報，以便進行綜合分析。依據(jù)超前鉆孔預(yù)報狀況，如果有涌水的可能，在涌水段以前10～20米處進行超前預(yù)放水。放水孔采納潛孔鉆機打孔，孔徑Φ89，依據(jù)預(yù)探含水狀況布設(shè)放水孔數(shù)量及位置。為保證施工安全，出口在隧道內(nèi)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，輸水管道采納Φ100鋼管接至沉甸池，另外出口增設(shè)移動泵站和備用水泵，正常狀況下，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(nèi)提前施工好排水溝與地面涵洞相聯(lián)通，并隨時保證水溝暢通。(三)、防排水措施對地下水要“防、排、截、堵〞結(jié)合，形成暢通的排水通道，原則上采納超前鉆探、單層超前大管棚和周壁小導(dǎo)管雙液注漿堵水〔掌子面不注漿〕，在初期支護中鉆孔引水設(shè)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納分布開挖法〔即環(huán)形開挖留核心土法〕。1.開挖前進行超前預(yù)報，探明掌子面前方圍巖及含水狀況。2.施工順序如下：(1)按制定施作φ50mm長3.0m的超前小導(dǎo)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(shè)拱架后，復(fù)噴至制定厚度。(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(shè)拱架后，復(fù)噴至制定厚度。(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(shè)圍巖量側(cè)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(shè)１個量測斷面，天天量測３次，量測數(shù)據(jù)要及時反饋，用于指導(dǎo)正在進行的開挖及支護作業(yè)。㈡

支護用的鋼拱架，應(yīng)保證其安設(shè)上、下垂直，緊貼巖面，鎖定牢固，達到最正確受力狀態(tài)。加上分節(jié)時應(yīng)結(jié)合每部開挖斷面凹凸，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(yīng)通過調(diào)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)、溶洞的猜測及應(yīng)對措施采納物探、鉆探等技術(shù)對溶洞進行準確猜測，當隧道施工碰到溶洞時，應(yīng)依據(jù)制定文件有關(guān)資料，超前地質(zhì)預(yù)報、現(xiàn)場實際查明溶洞分布范圍、類型狀況(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)定程度和地下水流狀況(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。并配合制定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(nèi)充填物松軟，基礎(chǔ)處理工程修建困難、耗資龐大，或者溶洞雖小但水流較大時，可依據(jù)具體條件采納相應(yīng)的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。此方式一般采納鋼筋混凝土梁跨越，梁體采納抗腐蝕混凝土。當隧道襯砌斷面需要開挖圍巖才能滿足凈空要求時，應(yīng)先開挖圍巖，再施工跨越結(jié)構(gòu)，以保證安全，同時應(yīng)注意不同受力結(jié)構(gòu)間的斷縫設(shè)置及連接措施設(shè)置。2、封閉處理已停止發(fā)育的干溶洞，在合計有效的過水通道后，可采納混凝土、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狀況下，可采納錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。此時隧道襯砌應(yīng)合計抗沖擊措施，一般是采納明洞襯砌，襯砌頂部設(shè)置回填體，其表面設(shè)置護面結(jié)構(gòu)，回填體以上空間的溶洞洞壁采納錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土封閉支護；假設(shè)溶洞較大，可設(shè)置橫向鋼軌橫或設(shè)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(yīng)合計采納鋼筋混凝土底板，清除底板下松散體，回填碎石，并在底板下加設(shè)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(jié)合的綜合處理措施，筆者認為應(yīng)該是以“通〞為主，截、排、堵相結(jié)合的綜合處理措施?！巴è暿侵副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，采納泄水洞排水屬于“排〞和“截〞的范圍，采納涵洞過水屬于“通〞和“截〞的范圍。2、泄水洞排水當猜測到隧道區(qū)域的巖溶水量大、水壓大，而隧道確實無法避開時，需合計專門設(shè)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(yīng)位于地下水來向的一側(cè)，為防止巖溶水突然襲擊，施工中要采納超前鉆孔探測，預(yù)備足夠的抽水設(shè)備。泄水洞的設(shè)置可能對生態(tài)環(huán)境有不利影響，是否采納應(yīng)從施工、環(huán)保、安全等多方面進行評價，以保證方案合計周全，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(shè)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納漿砌片石回填密實。在采納此方案時要正確合計涵洞過水斷面，一般應(yīng)按豐水季節(jié)流量合計。(三)其他要合計的問題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，可采納樁基、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(dǎo)致巖溶地面塌陷，使地質(zhì)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