09 高风险隧道岩溶富水区涌水突砂预防与处治工法

2026/4/28 5:00:57

导管超前支护和系统锚杆、钢筋网喷射混凝土联合支护,以及二衬紧跟来确保洞身结构安全;通过统筹安排、合理组织施工来抓好工序衔接,缩短作业循环时间,保证施工进度。

8.2、锚杆施作与设立钢拱架、网喷同时进行,不可滞后。钢拱架间距、锚杆数量等严格按设计施工,不可减弱,节理发育和围岩较破碎地段应适当加强。

8.3、加强超前地质钻探,做好地质预测预报,严禁盲目施工。加强支护段的围岩量测,并派专人检查施工支护情况,当围岩量测数据有突变或砼表面开裂时,应视为危险警告信号,必须立即通知施工人员撤离现场,待加固处理后再进行施工。坚持每循环开挖前在掌子面打设5米加深炮眼(随机布设加深炮眼数量不少于10个,尤其是疑似出水处必须增设施作到位),以探明前方地质条件,保证前方有5米以上稳定岩盘,严防涌水突泥及坍方灾害,确保施工安全。

8.4、加强注浆堵水,预先备足抽排水设备,成立专门抢险分队,防止施工中出现紧急情况。按设计要求施作富水段的超前帷幕注浆和径向注浆,达到堵水效果,确保施工安全。

8.5、渗水量较大地段喷射作业前应打眼埋入塑料管、埋设透水盲管等引排水措施进行处理。软弱围岩段开挖后围岩变形较快,一次喷射厚度不足或质量不佳时,无法提供有效的结构抗力,同时二次喷射混凝土与第一次喷射混凝土粘接效果受到影响,因不密实而形成缝隙,容易造成混凝土剥落、掉块,进而产生更大位移。因此均应设法一次喷射到位,如挂设加密钢筋网片等。

8.6、搞好防排水措施,防水板采用无钉铺设工艺,纵环向透水盲管、泄水管、止水带按图纸间距要求设置,在水多的地方适当加密,保证排水效果。附属洞室的防水板与边墙防水板焊接成一个整体,保证整体防水质量。

8.7、经常进行应急培训和现场演练、提高员工的防患意识和应对能力。项目领导和安质负责人现场值班,靠前指挥。同时每班派2名安全员和技术测工对水量及初支变化情况进行观察、测量,防止发生意外。

8.8、加强通风、照明管理,加强用电安全防护,机械作业范围内禁止人员行走和滞留,值班电工、施工员、工班长必须注意保护好高压电缆,防止发生意外事故。在操作平台、脚手架等上面进行高处作业时应遵守有关高空作业规章制度,注意设防护措施,防止跌落和重物落下伤人。

9.环水保措施

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9.1、对水的处理,平导以排为主,限量排放,正洞以堵为主,适当排水,而且排水以施工过去为目的,非恣意排泄。开挖通过一段距离后,在二次衬砌施作前进行径向小导管注浆封堵,从一定程度上减少水的排放。

9.2、隧道二次衬砌采用抗渗混凝土,复合防水板防水,并对地表水库、河流、井泉等进行监测,指导洞内施工,尽量减少隧道修建对环境产生的影响。隧道内流出的污水排入排水系统,通过去污沉淀,净化达标后排放。洞内排出的泥砂不定期进行清理挖除、防止堵塞河道。

9.3、喷射混凝土在有水段采用干喷或潮喷,无水段采用湿喷工艺,降低粉尘、缩短喷射时间,提高工效。

9.4、现场开展文明施工,施工区材料堆放整齐。各类公告牌、标志、标识牌内容齐全,式样规范,位置醒目。施工生产过程中的建筑垃圾清运到指定地点,保证施工现场整齐、干净、卫生。施工现场挂宣传标志,形成良好的文明施工气氛。

9.5、工程完工后最好能在隧道出口处设置拦水池,增建引水工程,将隧道洞内排出的水汇集起来,再抽引到上游一些村镇,供人畜饮用和农田灌溉,对水进行了有效利用,保护和改善水环境,以达到社会和谐。

10.效益分析

10.1、隧道施工中摸索总结十五字施工应对经验,成功处理多处不良地质段,成功穿越向斜高压富水段,经济合理,操作便捷。形成了完善的地下水预测预报技术,形成系统可行的监测方案和配套技术措施,摸索总结了排水减压、疏水阻砂等防水治水施工技术,保证了岩溶富水区施工安全,保证了衬砌防水质量。特别是在具有超大涌水量情况下采用管棚注浆或帷幕注浆固砂止水,在掌子面形成围岩固结圈,一方面解决流砂问题,得以正常掘进;另一方面也限制了排水量,实现有控制的水量排放,确保了地下水资源的平衡。

10.2、对富水软弱围岩地段剪张裂缝、溶洞或溶蚀空腔等进行针对性处理,及时封闭,阻断流水通道,不形成流砂,保证掘进时的安全,实用可行。

10.3、改进传统的喷锚网工艺,特别是强化锁脚锚杆和撑脚锚杆的施工、渗涌水量较大地段用锚管代替锚杆,对防止初期支护变形和超前排水有较明显的效果。

10.4、根据超前地质预报情况和监控量测情况及时调整施工工序及施工方案,确保了施工安全质量可控。

10.5、通过采用带水作业施工,可以减少部分段落全断面或局部帷幕注浆施工,降低工程成本的同时加快了施工进度。

10.6、开展高风险隧道岩溶富水区防涌水突砂施工,可以避免发生突发性灾害而造成的重大经济损失和人员伤亡损失,按期完工项目,营建平安和谐的工程建设环境和氛

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围,确保施工的安全、有序,其经济效益和社会效益非常显著。

11.应用实例

秀山隧道为I级高风险隧道,全长10302m,是昆明~河口铁路玉(溪)蒙(自)段全线重点控制性工程,在线路左侧与正线间距30m处设置贯通平导,全长10294m,全隧自进口向出口为6‰、18‰、20.4‰的单面下坡。由于隧道位于川滇菱形断块的东南端,地质构造复杂,新构造运动强烈,地震活动频繁,地震破裂带长,位错量大。隧道地质条件差且具突变性,围岩为断层角砾、砂岩夹泥岩、白云岩、灰岩夹页岩、白云岩夹页岩、砂岩夹砾岩等;围岩破碎、层理、节理、裂隙十分发育,岩溶异常发育,富水带多,地下水丰富,全隧日均涌水量15.7万立方,最大日涌水量23.5万立方,极容易发生大规模高压涌水、突砂突泥现象。以其“地质条件复杂、围岩变化频繁、地下水极发育、涌水突砂石多、施工极其困难” 而著称。尤其是五里箐向斜为一紧闭充水向斜,向斜核部水量丰富。轴部宽0.5~1Km,全长14 Km,核部由D3zg地层组成,白云岩受构造影响,节理裂隙发育,岩体完整性差,地下水丰富,该段隧道正常涌水量达6万立方/天。

施工中采用本工法,根据超前地质预报情况进一步实施变更设计,围岩降级,加强支护,加强长钎探测,施作长排水孔泄水,采取长大管棚预注浆、帷幕注浆,开挖预留核心土、尽早施作仰拱和整体式衬砌成环,有效疏水阻砂,防止掌子面前方岩土体被大范围掏空,避免整个掌子面跨塌,确保掘进施工顺利,人员及机械设备安全。

在地质最复杂、施工最危险的五里箐向斜DK33+900~+000段主要采用“以超前水平探孔为主,红外探水和地质调查为辅”的综合预报方法,结合掌子面地质观测等信息作综合预报分析,实施精细化注浆施工。向斜核部不整合接触带DK33+400~+500采用全断面帷幕注浆施工。五里箐向斜段施工期间,正洞安全有序地推进,没有发生大型涌水突砂,仅平导发生两次规模比以前所遇的小得多的涌水突砂,每次采用拱墙设一环大管棚注浆方案即可通过。

2009年4月24日平导PDK34+377掌子面遇富水岩溶破碎带发生大涌水突砂,“水石流”瞬间淹没坑道83米,涌出块石直径最大达1.5m,涌砂量约780m3,最达涌水量达22000m3/d。掌子面围岩被涌水突砂挤爆,前方形成大量坍腔或危壁。经过一系列的努力确认不能从原位继续掘进后,参建四方会商决定采用迂回导坑通过该不良地质段的施工方案。数年后再看,原涌砂堆积体下埋设的排水管和在Y3K0+030止浆墙处边墙上打设的排水孔内,水流历经三四年仍未减小,说明该处富水破碎带宽度特长水量极大,若采用其它方案可能施工难度更大,造价更高,采用迂回导坑通过并采用局部帷幕注浆固砂止水方案是成功的。

大涌水突砂预防与处治工法的综合运用,优化施工方案,改进工艺技术,落实管理手段,有效控制了软弱围岩段初支变形和防止富水白云岩地质破碎带涌水突砂,以人为

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本共建平安工程,营造了安全、有序的和谐施工环境,实现了工程施工安全、质量可控,多次得到上级组织和有关领导的赞扬与好评,树立了良好形象,也赢得了信誉,社会效益和经济效益显著。

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