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特别。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特别。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，做好透水的猜测和应对预案尤其重要。一、涌水地段(一)、主要防范措施从“查、测、探、放、堵〞五个方面拟定猜测及应对预案。1、查①、依据地质资料，掌握各分层的含水性和透水性；②、裂隙和断层位置、破碎带位置、含水状况和导水性能；③、老窑、古井和的分布范围、深度和积水状况；④、围岩破坏及地表塌陷状况，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①、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；②、查明井水的来源；③、观测涌水量及其变化规律；3、探①、保持“有疑必探，先探后掘〞的探防水原则；②、以下状况必须探水前进：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；③、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纳过探过掘时，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；④、探放水的安全措施a、强化钻场的巷道支护；b、配备与探放水量相适应的排水设备；c、在打眼地点或四周设专用；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，应采纳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，以及有顶钻等异常状况时，必须停止钻进，但不得拨出钻杆，现场负责人马上向地面指挥人员报告，并派人观测水情，如发现状况紧急时，必须撤出所有受威胁地区的人员，然后采用措施进行处理；4、放依据地质勘测报告，放水容易造成塌方，在一般状况下不采用放水。在必要的状况下采用。①、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②、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、水量等状况；c、在放水制定中，应规定好人员撤退路线；5、堵依据地质勘测报告，隧道透水主要采用以堵为主的施工方案，可采纳超前探水、超前帷幕灌浆，超前堵水。一般在以下状况下应采纳注浆堵水：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，为保证安全、高质量的通过不良地质地段，结合制定文件及以往经验制定主要施工安全措施。利用超前地质探孔的施作，能直观、有效探明前方水文地质状况，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。依据超前钻孔预报状况，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。放水孔采纳潜孔钻机打孔，孔径Φ89，依据预探含水状况布设放水孔数量及位置。为保证施工安全，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，输水管道采纳Φ100钢管接至沉甸池，另外出口增设移动泵站和备用水泵，正常状况下，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，并随时保证水沟畅通。(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，原则上采纳超前钻探、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Ω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纳分布开挖法〔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状况。2.施工顺序如下：(1)按制定施作φ50mm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，复喷至制定厚度。(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，复喷至制定厚度。(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㈠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５米设１个量测断面，天天量测３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。㈡

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，达到最正确受力状态。加上分节时应结合每部开挖断面凹凸，以便牢固对接。㈢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(一)、溶洞的猜测及应对措施采纳物探、钻探等技术对溶洞进行准确猜测，当隧道施工碰到溶洞时，应依据制定文件有关资料，超前地质预报、现场实际查明溶洞分布范围、类型状况(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状况(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。并配合制定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、耗资庞大，或者溶洞虽小但水流较大时，可依据具体条件采纳相应的梁跨、板跨等形式跨越岩溶地段。此方式一般采纳钢筋混凝土梁跨越，梁体采纳抗腐蚀混凝土。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，以保证安全，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，在合计有效的过水通道后，可采纳混凝土、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状况下，可采纳锚杆或大钢管、钢轨加固岩体。此时隧道衬砌应合计抗冲击措施，一般是采纳明洞衬砌，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纳锚杆、钢筋网、喷射混凝土封闭支护；假设溶洞较大，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，隧道底部应合计采纳钢筋混凝土底板，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，采纳泄水洞排水属于“排〞和“截〞的范围，采纳涵洞过水属于“通〞和“截〞的范围。2、泄水洞排水当猜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，需合计专门设置排水隧洞，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，施工中要采纳超前钻孔探测，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，是否采纳应从施工、环保、安全等多方面进行评价，以保证方案合计周全，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纳浆砌片石回填密实。在采纳此方案时要正确合计涵洞过水断面，一般应按丰水季节流量合计。(三)其他要合计的问题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，可采纳桩基、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