隧道工程特殊地質(zhì)施工方案及技術(shù)措施方案高地溫隧道DK48+520～DK54+430、DK54+630～DK55+985、DK58+665～DK60+815存在高地溫危害。應(yīng)對(duì)措施：施工中采取加強(qiáng)施工通風(fēng)降溫；使用高壓槍灑水降溫，根據(jù)隧道實(shí)際施工測(cè)得的空氣溫度值及巖溫值，可判定隧道施工是否屬地?zé)岘h(huán)境下作業(yè)，鐵道部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超過(guò)28℃，本隧道就以28℃作為地?zé)崤袛嗟呐R界值。為達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工中一般采取通風(fēng)和灑水及通風(fēng)與灑水相結(jié)合的措施。地溫較高時(shí)，可采用通風(fēng)設(shè)備予以降溫。地溫很高時(shí)，在正洞開挖工作面前方的一段距離，利用平導(dǎo)超前鉆探，如有熱水涌出，可在平導(dǎo)內(nèi)增建降水、排水設(shè)施和排水鉆孔，以降低正洞的水位。如正洞掘進(jìn)施工中仍有熱水涌出時(shí)，可采用水玻璃水泥系藥液注漿，以發(fā)揮截水及穩(wěn)定圍巖的作用。高溫地段的襯砌混凝土：在高溫的巖體及噴混凝土上澆筑二次襯砌混凝土?xí)r，即使厚度再薄，水化熱也不易逸出。由于混凝土里面和表面的溫差，在早齡期有可能存在裂縫。因此，對(duì)二次混凝土襯砌防止裂縫，應(yīng)采取下述措施：為了防止高溫時(shí)的強(qiáng)度降低，應(yīng)選定合適的水灰比，并考慮到對(duì)溫泉水的耐久性，混凝土配合比和摻合劑應(yīng)作試驗(yàn)優(yōu)選。在防水板和混凝土襯砌之間設(shè)置隔熱材料，可隔斷從巖體傳播來(lái)的熱量，使混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力降低。突發(fā)性涌水(涌泥)處理方案隧道可能發(fā)生涌突水的段落如下：隧道穿越20條斷層、2處巖性接觸帶及1處褶皺，上述地段巖體破碎，導(dǎo)水性及富水性好。斷層及破碎影響帶具體情況見下表。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s118斷層及破碎影響帶一覽表序號(hào)斷層破碎帶起止里程長(zhǎng)度（m）備注1DK47+895～DK47+99095存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)2DK48+410～DK48+530120存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)3DK49+180～DK49+290110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)4DK50+220～DK50+330110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)5DK50+480～DK50+590110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)6DK51+010～DK51+170160存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)7DK52+250～DK52+360110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)8DK52+430～DK52+540110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)9DK52+850～DK52+960110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)10DK53+570～DK53+680110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)11DK54+400～DK54+510110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)12DK55+800～DK55+910110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)13DK56+170～DK56+280110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)14DK56+570～DK56+730160存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)15DK57+270～DK57+380110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)16DK57+600～DK57+710110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)17DK57+880～DK57+990110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)18DK58+230～DK58+340110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)19DK59+940～DK60+050110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)20DK61+310～DK61+420110存在坍塌掉塊、坍塌或涌水涌泥風(fēng)險(xiǎn)X隧道在設(shè)計(jì)探測(cè)中，巖溶高壓水及裂隙水較發(fā)育，設(shè)計(jì)全隧正常涌水量達(dá)19405立方米/天，雨季時(shí)期和向斜匯水區(qū)的涌水量另算，施工中易發(fā)生突發(fā)性涌水(涌泥)的情況。突涌水（泥）分析既要正確認(rèn)識(shí)突水(泥)的危害性，但又必須以科學(xué)的態(tài)度正確對(duì)待它，盡可能避免災(zāi)難性事故的出現(xiàn)，因此首先學(xué)會(huì)如何分析和判斷突涌水(泥)產(chǎn)生的部位至關(guān)重要，突涌水(泥)容易在以下部位產(chǎn)生：可溶巖與非可溶巖接觸界面；隧道通過(guò)的斷層、向斜、背斜核部位置；但由于地下巖溶水發(fā)育的不規(guī)律性，盡管采用了超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、超前探孔等手段對(duì)地下水進(jìn)行探測(cè)，但有可能還存在個(gè)別盲區(qū)，這樣在施工中將有可能出現(xiàn)突發(fā)性的突水、涌泥的地質(zhì)災(zāi)害。當(dāng)有這種突發(fā)性事故發(fā)生時(shí)，將按以下處理預(yù)案執(zhí)行。突涌水（泥）處理預(yù)案超前鉆探過(guò)程中出現(xiàn)高壓力、大流量涌水時(shí)的處理：在巖溶富水地段，超前鉆探過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)高壓力、大流量涌水，這也是灌漿堵水工作的重點(diǎn)。遇有這種情況，必須先進(jìn)行灌漿封堵。封堵的方法有原孔灌漿封堵法和引水分流封堵法。原孔灌漿封堵法：原孔灌漿封堵法是指在涌水的鉆孔中用鉆機(jī)的機(jī)械力將高壓灌漿塞固定在孔口部位，然后進(jìn)行雙液或單液灌漿堵漏。施工要點(diǎn)：安設(shè)灌漿塞：用鉆機(jī)的立軸鉆桿做灌漿管，將液壓灌漿塞通過(guò)連接頭固定于鉆桿上，通過(guò)鉆機(jī)立軸將灌漿塞壓入涌水孔中。灌漿塞長(zhǎng)度0.8m，安設(shè)在距孔口1～2m的位置，然后用液壓泵升壓，使灌漿塞膨脹，封閉孔口。國(guó)內(nèi)最新研制的液壓灌漿塞可以承受25MPa的灌漿壓力，能夠滿足本工程的承壓要求。灌漿壓力：安設(shè)好灌漿塞后要對(duì)孔內(nèi)的靜水壓力進(jìn)行測(cè)定，以確定合適的灌漿壓力。灌漿壓力大于靜水壓力2MPa。單液灌漿：?jiǎn)我汗酀{具有工藝簡(jiǎn)單、易于操作等特點(diǎn)，故應(yīng)優(yōu)先選用。但所選用的漿液必須具有以下特點(diǎn)：遇水不分散、流動(dòng)度低、可以泵送、失去流動(dòng)性的時(shí)間在5～20min、結(jié)石有足夠的強(qiáng)度等。見“灌漿材料”節(jié)。施工時(shí)，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)做漿液試驗(yàn)，以準(zhǔn)確控制凝結(jié)時(shí)間。其凝結(jié)時(shí)間的長(zhǎng)短用吸漿率來(lái)控制，吸漿率大則凝結(jié)時(shí)間控制在5min左右，吸漿率相對(duì)較小時(shí)則凝結(jié)時(shí)間相應(yīng)長(zhǎng)一些。每次攪拌的漿液必須在預(yù)定時(shí)間內(nèi)注完。雙液灌漿：根據(jù)具體情況，也可以采用雙液灌漿。雙液灌漿系統(tǒng)示意圖見雙液灌漿系統(tǒng)示意圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s125雙液灌漿系統(tǒng)示意圖采用水泥-水玻璃雙漿液。當(dāng)進(jìn)漿量很大、泵壓長(zhǎng)時(shí)間不升高時(shí)，凝膠時(shí)間取1～2min；當(dāng)進(jìn)漿量中等、泵壓穩(wěn)定上升時(shí)，凝膠時(shí)間取3～4min；當(dāng)進(jìn)漿量較小、泵壓升高很快時(shí)，凝膠時(shí)間取5～6min。凝膠時(shí)間的控制可以采取以下三種方式：一是水灰比固定，水玻璃濃度不變，調(diào)整雙液比例；二是水玻璃濃度不變，雙漿液比例固定，調(diào)整水灰比；三是水灰比不變，雙漿液比固定，調(diào)整水玻璃濃度。漿液配合比：采用水泥—水玻璃雙液注漿，實(shí)際配合比根據(jù)巖石裂隙情況、灌漿壓力和漿液擴(kuò)散半徑通過(guò)試驗(yàn)確定。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：吸漿率在20～30L/min以下，達(dá)到設(shè)計(jì)終壓后繼續(xù)注漿10min。復(fù)灌：待凝8h后，重新掃孔進(jìn)行復(fù)灌。灌漿效果評(píng)定與追加灌漿孔：灌漿結(jié)束后應(yīng)待凝8h，然后再進(jìn)行下一段的勘探孔鉆進(jìn)。若不再發(fā)生涌水、突泥現(xiàn)象，則直到孔深30m為止；若又發(fā)生大的涌水，則仍采用上述方法進(jìn)行處理。涌水處理結(jié)束后，應(yīng)對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查和評(píng)定。其方法是在被灌孔一側(cè)0.5m處鉆一檢查孔，觀察并記錄其漏水量的變化情況，若漏水量還較大，則作為補(bǔ)孔灌漿。引水分流封堵法：當(dāng)涌水壓力過(guò)大造成膨脹式液壓灌漿塞無(wú)法安設(shè)時(shí)，應(yīng)在涌水孔一側(cè)打一灌漿孔，其孔位布置在受涌水影響較小的位置。鉆進(jìn)角度要通過(guò)計(jì)算，以保證在富水部位與涌水孔接近，并進(jìn)入富水構(gòu)造。引水側(cè)孔封堵示意圖見引水側(cè)孔封堵示意圖。圖STYLEREF1\s5SEQ圖\*ARABIC\s126引水側(cè)孔封堵示意圖在鉆進(jìn)側(cè)孔時(shí)，開孔孔徑要大于正?？讖揭患?jí)，并根據(jù)巖石的完整情況開孔1～2m，鑲鑄孔口管。新開的孔作為灌漿孔，涌水孔作為引水降壓孔。還可以根據(jù)涌水壓力情況決定是否增加引水降壓孔。灌漿工藝與原孔灌漿封堵法相同。隧洞開挖過(guò)程中出現(xiàn)涌水、突泥的處理：由于地下巖溶水發(fā)育的不規(guī)律性，盡管采用了超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、超前探孔等手段對(duì)地下水進(jìn)行探測(cè)，但有可能還存在個(gè)別盲區(qū)，這樣在施工中將有可能出現(xiàn)涌水、突泥等情況。這時(shí)的堵漏灌漿一般應(yīng)按下列步驟進(jìn)行施工：鉆設(shè)若干個(gè)與裂隙相交的灌漿孔，并鑲上孔口管；漏水裂隙鑿槽，先用棉紗、麻紗等對(duì)縫嵌塞，迫使?jié)B水全部從管中流出，然后再用快凝砂漿將槽填平；對(duì)灌漿孔進(jìn)行壓力灌漿。涌水、突泥現(xiàn)象非常嚴(yán)重，無(wú)法用上述方法處理時(shí)，應(yīng)做混凝土止水墻。具體方法如下：根據(jù)其噴水、噴泥的距離，先用沙袋施作2～3m圍堰，同時(shí)根據(jù)水量在圍堰的外側(cè)施作3～5m厚的混凝土止水墻，并通過(guò)鋼管將圍堰內(nèi)的水導(dǎo)出止水墻外，同時(shí)增加排水能力，啟動(dòng)移動(dòng)泵站臺(tái)車排水系統(tǒng)；另一方面在不影響圍巖和混凝土止水墻的前提下在圍堰中拋填片石。圍堰和止水墻須封閉坑道全斷面。止水墻施作完成并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，關(guān)閉預(yù)埋的導(dǎo)水管，同時(shí)觀測(cè)止水墻的穩(wěn)定性和止水性能。如止水墻的穩(wěn)定性和止水效果不好，則打開導(dǎo)水管，在止水墻外側(cè)進(jìn)行再加固或?qū)χ顾畨β┧庍M(jìn)行處理；如止水墻穩(wěn)定且止水效果滿足要求，則自下而上逐個(gè)對(duì)導(dǎo)水管進(jìn)行頂水灌漿。頂水灌漿完成后，根據(jù)超前灌漿設(shè)計(jì)圖及灌漿標(biāo)準(zhǔn)逐環(huán)灌漿通過(guò)。灌漿過(guò)程中應(yīng)密切注意對(duì)止水墻穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，以確保安全。巖爆處理方案表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s119高地應(yīng)力里程序號(hào)不良地質(zhì)里程部位1高地應(yīng)力DK48+600～DK49+720DK49+900～DK51+060DK53+635～DK54+250DK54+720～DK55+790DK58+710～DK59+895DK60+360～DK60+719DK49+720～DK49+900DK51+060～DK53+635隧道DK49+720～DK49+900、DK51+060～DK53+635為極高應(yīng)力區(qū)，施工中有可能發(fā)生巖爆的風(fēng)險(xiǎn)。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s120巖爆地段輔助施工措施表輔助施工措施目的超前措施開挖超前導(dǎo)坑超前釋放部分應(yīng)力超前鉆孔爆破破碎圍巖釋放應(yīng)力超前鉆孔注水軟化圍巖降低脆性開挖后措施開挖面噴霧射水軟化圍巖降低脆性徑向鉆孔注水軟化圍巖降低脆性施工工藝分部開挖、短進(jìn)尺爆破弱化巖爆程度加強(qiáng)支護(hù)鋼架/網(wǎng)噴砼、超前錨桿、預(yù)應(yīng)力錨桿及加長(zhǎng)系統(tǒng)錨桿弱化巖爆程度、增加支護(hù)強(qiáng)度隧道最大埋深約830m，巖體質(zhì)地堅(jiān)硬，受構(gòu)造影響，巖爆產(chǎn)生的影響因素一般由以巖性為主的內(nèi)部因素和以圍巖應(yīng)力、巖層結(jié)構(gòu)為主的外因共同構(gòu)成，當(dāng)圍巖處于高地應(yīng)力地區(qū)，甚至極高應(yīng)力地區(qū)時(shí)，同時(shí)具備巖石干燥和脆性兩個(gè)條件時(shí)，則極有可能造成巖爆現(xiàn)象的出現(xiàn)。施工過(guò)程中，對(duì)于巖爆易發(fā)地段，應(yīng)先做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，可采用先導(dǎo)坑、后擴(kuò)挖，短進(jìn)尺、光面、弱爆破，超前應(yīng)力解除（釋放），孔內(nèi)注水、高壓噴水，“防”、“治”結(jié)合的綜合支護(hù)措施。做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在施工時(shí)，一方面可直接根據(jù)施工掌子面的地質(zhì)條件，如巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、巖體的破碎程度、巖石的變質(zhì)程度、巖體強(qiáng)度及地質(zhì)應(yīng)力等，再結(jié)合設(shè)計(jì)巖爆地段，對(duì)掌子面前方的巖體條件、產(chǎn)狀及完整性進(jìn)行預(yù)測(cè)，用以指導(dǎo)采取預(yù)防措施。另一方面，按設(shè)計(jì)要求，采用超前探測(cè)孔和TSP地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)前方地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，得出數(shù)據(jù)后，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)，在開挖中結(jié)合掌子面地質(zhì)情況應(yīng)證和糾正；并不斷提高預(yù)測(cè)水平。高壓噴水爆破后立即向工作面及以后約15m范圍內(nèi)隧道周邊噴灑高壓水，以改變巖石表面物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石脆性、增強(qiáng)塑性，以達(dá)到減弱巖爆劇烈程度的目的。另外將圍巖表面沖洗干凈也便于進(jìn)行檢查。爆破、通風(fēng)、找頂后洞壁、掌子面撒水三遍，每遍相隔5～10分鐘，使開挖面充份濕潤(rùn)，撒水噴頭水柱不小于10米。在鉆爆施工時(shí)，可在拱角、邊墻及頂部加深鉆打周邊眼，然后向眼孔內(nèi)噴灌高壓水，對(duì)圍巖進(jìn)行軟化，從而人為提前加快圍巖的應(yīng)力釋放。眼孔超前深度可取2m。預(yù)先在工作面有可能發(fā)生巖爆的部位有規(guī)則地打一些空眼，不設(shè)錨桿而注水，以便釋放應(yīng)力，阻止圍巖達(dá)到極限應(yīng)力而產(chǎn)生巖爆。短進(jìn)尺、光面、弱爆破施工采用光面爆破技術(shù)，周邊眼間距控制在25cm以內(nèi)，采用隔眼裝藥，堵塞炮泥，增加光爆效果，以達(dá)到開挖輪廓線圓順。盡量避免凹凸不平造成應(yīng)力集中，以達(dá)到減弱巖爆的發(fā)生。調(diào)整鉆爆設(shè)計(jì)，采用“短進(jìn)尺，弱爆破”?？s短循環(huán)進(jìn)尺，減少一次用藥量。拱部采用小藥卷或大藥卷在長(zhǎng)度方向?qū)Π敕指?，光面爆破措施，拉大不同部分炮眼的雷管段位間隔，從而延長(zhǎng)爆破時(shí)間，減少對(duì)圍巖的爆破擾動(dòng)，減少爆破動(dòng)應(yīng)力的疊加，控制爆發(fā)裂隙的生成，避免由于爆破誘發(fā)巖爆，從而降低巖爆頻率和強(qiáng)度。先導(dǎo)坑、后擴(kuò)挖實(shí)施全斷面光面爆破開挖，循環(huán)進(jìn)尺不超過(guò)3m。必要時(shí)作超前10m導(dǎo)洞，導(dǎo)洞直徑不大于5米，可作為巖爆超前預(yù)報(bào)和釋放地應(yīng)力。超前應(yīng)力解除（釋放）打設(shè)超前鉆孔轉(zhuǎn)移隧道掌子面的高地應(yīng)力或注水降低圍巖表面張力超前鉆孔可以利用鉆探孔，在掌子面上利用地質(zhì)鉆機(jī)打設(shè)超前鉆孔，鉆孔直徑為75mm，每循環(huán)可布置4～8個(gè)孔，深度5～10m，必要時(shí)也可以打設(shè)部分徑向應(yīng)力釋放孔，鉆孔方向應(yīng)垂直巖面，間距數(shù)十厘米，深度1～3m不等。必要時(shí)，若預(yù)測(cè)到的地應(yīng)力較高，可在超前探孔中將完整巖體用小炮震裂，或向孔內(nèi)壓水，以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。支護(hù)支護(hù)的方法是在爆破后立即向拱部及側(cè)壁噴射混凝土，再加設(shè)錨桿及鋼筋網(wǎng)。必要時(shí)還要架設(shè)鋼拱架和打設(shè)超前錨桿進(jìn)行支護(hù)。襯砌工作要緊跟開挖工序進(jìn)行，以盡可能減少巖層暴露的時(shí)間，減少巖爆的發(fā)生和確保人身安全，必要時(shí)可采取跳段襯砌。同時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備好臨時(shí)鋼木排架等，在聽到爆裂響聲后，立即進(jìn)行支護(hù)，以