第4l卷第11期 Vo1.41 No.11 .184・ 2 0 1 5年4月 山 西 建 筑 SHANXI ARCHITECTURE Apr. 2015 文章编号:1009—6825【2015)1 1・0184—03 岩溶地区隧道溶洞处理技术 李 伟 (中铁十五局集团第一工程有限公司,陕西西安710018) 摘要:针对渝湘高速中兴隧道几处典型的岩溶地质分布情况,提出了各种岩溶地质条件下的溶洞处理措施并总结出具体的施工 经验,以确保隧道结构稳定和施工安全。 关键词:公路隧道,溶洞,防排水,处理措施 中图分类号:P642.25 文献标识码:A 0 引言 K56+070,ZK55+974:该两处上导坑开挖时出现溶洞,伴有 渝湘高速公路中兴隧道(K50+064.58~K56+170)全长 大量涌水。右洞溶洞处于右侧边墙斜向下延伸,溶腔直径约3 m, 6 105.42 m,位于重庆市武隆县境内乌江北岸,是全线第一长隧 左洞溶洞处于隧底中心,竖直向下延伸,溶腔直径约1 m,两溶洞 涌水持续26 h,经探测,两个溶洞互为连通。 道。隧道区属乌江侵蚀河谷发育的峡谷溶蚀、剥蚀中低山区,地 势陡峭,沟谷深切,属单斜构造,地表分布有众多岩溶洼地、漏斗、 蓉 落水洞等,为岩溶的主要补给区。隧道最大埋深1 000 m,穿越地 / f 垄塑主垡 显N 艘 层依次为第四系全新统、三叠系中统雷口坡组、三叠系下统嘉陵 …一T…~一一一一一z--L---一一~_厂一一一~ 一-{ 江组、三叠系下统飞仙关组、二叠系上统长兴组、二叠系上统吴家 嘞、酵l/ 坪组、二叠系下统茅口、栖霞、梁山组以及志留系和奥陶系,岩性 —一 一F-一一 一一—L一 ,_,_…上…一一了 1 主要为石灰岩、页岩和砂岩,地下水主要为岩溶水和基岩裂隙水, 是典型的岩溶发育区。 1 溶洞分布及基本情况 中兴隧道在施工过程中先后揭示了多处大溶洞和岩溶裂隙 K53+890:掌子面施工超前探孔时,向左下角探孔突然出现大 (图1为中兴隧道主要溶洞分布平面示意图),大致可分为三种溶 量喷水,喷水射程约30 m,喷水持续240 h,喷水量约4 000 /h。 洞类型:大型溶洞伴有突泥突水、岩溶裂隙涌水和溶腔。各个溶 释放完毕后揭示一溶槽直径约1.5 m,沿掌子面左下角向前延伸, 洞的形态及涌水状况描述如下: 长度无法探明。 K54+919:开挖至掌子面发生突泥突水,持续2 h,突泥突水 K54+120一K55+300:该段有6处掌子面开挖后出现多处股 量约l5万m 。掌子面左下角有一个向左上方延伸的分支大溶 状压力水喷出,拱顶及边墙均有大量裂隙出水,呈线性雨状,且持 洞,底部溶腔直径约6 m,向上方延伸的溶洞直径约3 m,向左边 续时间长。 延伸的溶洞直径约2.0 m,溶洞深度无法探明。 K54+063:掌子面右侧出现高压力水,喷水射程达15 m左 K54+380:掌子面右下侧3 m×3 m范围内共11个探孔出现 右,喷水持续120 h。掌子面右侧揭示一溶槽纵向沿边墙斜向小 压力水,持续时间约60 h。揭示一直径约1 m x2 m的溶洞,沿右 里程方向向上延伸,溶槽最大可见深度约4 m,宽度约2 m。 侧墙脚下方向小里程方向斜向外延伸,溶洞出水量约为600 m /h, 1.1 溶洞系统特征 遇暴雨溶洞出水量剧增。 根据地质构造和气候综合影响情况及相应的环境特征,隧道 受的力在随之减少(见图3)。当搭设到150 m时,仍可承受 通过十字盘塔梯在黄韩侯铁路简支桥梁高墩中的应用,解决 0.25 kN/m X150 m=37.5 kN的力,所以搭设150 m高时仍是安 了高墩数量多,工点分散,安装施工电梯成本高,搭设脚手架人型 全工作状态(塔梯每隔4.5 m需附着)。 步梯费时费工,投入材料大成本高等难题,对加快施工进度、节约 4结语 施工成本起到巨大作用,为类似工程施工提供借鉴经验。 Cross tray tower ladder application in railway high pier construction Wang Fa’an fChina Railway Twenty Bumau Group Third Engineering Co.,Ltd,Chongqing 400000,China) Abstract:Taking the simply supported bridge high pier construction of Huang-Han—Hou railway bureau as an example,through the scheme corn。 p son applied the cIl0ss plate tower ladder to va.riable cross—section thin.walled hollow high pier construction,the cross plate tower ladder instal- lation kev technology is presented.and the cross plate tower ladder installation efifciency improved signiifcantly,reduced the construction cost, achieved good economic and social benefits. Key words:cross plate tower ladder,hollow high pier,improve efifciency,reduce cost 收稿日期:2015・02—10 作者简介:李伟(1981一),男,工程师 第4l卷第11期 2 0 1 5年4月 李伟:岩溶地区隧道溶洞处理技术 ・l85・ 区所穿越的岩溶属深谷洞穴系统模式,具有以下特征: 1)有近于垂直通道如落水洞、漏斗等存在,其深度较大; 2)溶洞中地下水具有较大的坡降,水压力较大; 3)近于水平岩溶通道存在; 4)洞穴系统出现垂直的多层结构; 相结合的综合治理措施,以排为主,排堵结合。 3.1 大型溶洞防排水处理 由于隧道历次涌水主要来源于K56+070,K55+974,I(54+ 919,K54+380,K53+890五个大型溶洞,突发性强,水量大,且溶 洞涌水与大气降水联系密切,采取集中排水为主的方案。中兴隧 5)溶洞系统的地下水补给主要依靠落水洞、岩溶漏斗,受大 道设计最大涌水量为89 000 m3/d,但经过长达一年的水文观测, 隧道最大涌水量为250 000 m /d,远远大于隧道原有设计排水量, 气降水补给明显。 1.2溶洞涌水特征 施工过程中部分初期支护和仰拱被胀裂,鉴于此特殊情况,为确 在施工过程中,共发生5次特大涌水,其特点是来势凶猛,涨 保隧道初期支护及二次衬砌安全,采取在隧道主洞之间增设泄水 水速度快,涌水量大,尤其是强降雨天气直接影响溶洞的涌水量。 洞的方案来排泄几个大型溶洞的涌水。泄水洞位于隧道两主洞 2008年7月武隆地区普降暴雨,日降雨量达到200 mm,隧道溶洞 之间正下方,长1 800 m,断面2.5 m×3 rat;在每个溶洞处设置横 出水暴涨,导致隧道施工中断近一个月,严重影响了施工进度。 2溶洞的处理 2.1 大型溶洞的处理 对于K56+070,K55+974,K54+919,K54+380,K53+890 五个大型溶洞段的隧道洞身采取调整围岩级别和支护参数的措 施,以确保隧道结构安全。具体处治措施如下: 隧道开挖断面由原设计断面外轮廓扩大为洞口加强段开挖 轮廓,初喷混凝土厚度25 cm;初期支护采用18号工字钢作为支 撑拱架,0.6 m/榀,全断面设置;拱墙设置 8钢筋网,间距为 20 cm×20 em;拱墙设置 5中空注浆锚杆,每根长度为5 m,环 向×纵向间距为1.2 m×1.2 m;二次衬砌改为钢筋混凝土衬砌, 厚度60,Ct'll,施工时先在溶腔内做支撑模板,以避免混凝土堵塞溶 洞而影响溶洞排水。 溶腔内壁采取封闭围岩的方法进行处理,先在溶腔内壁施打 22砂浆锚杆,梅花形布置,间距1.2 m,每根锚杆长2.5 m,然后 再挂设 8钢筋网片,最后喷射5 cm厚混凝土将围岩与空气隔 绝,防止其因水流或空气作用而出现掉块乃至坍塌(见图2)。 开挖轮廓线 l8号工宇钢拱架 ,I,22砂浆锚杆 +25中空注浆锚杆 8钢筋网片 25 cm喷射耐腐混凝土』8钢筋网片 f 5 cm厚喷射耐腐混凝土 预留变形量 / 溶洞 防水板+无纺布—一 , 钢筋混凝土二次衬砌一 / 下部与引水洞连通 图2 K54+919溶洞处理断面图 2.2岩溶管道及裂隙处理 对于K54+120~K55+300段岩溶管道及裂隙采取增加砂浆 锚杆、钢筋网片、格栅拱架等加强支护的措施进行处理。在加固 初期支护的同时,将排水设施一同施工,以达到加固和排水的 目的。 2.3一般溶槽处理 K54+063在开挖时出现压力水,属于溶槽内存积大量的水压 力所引起的;开挖泄水之后,该溶槽深度范围可见,且没有出水现 象。针对该类溶槽,首先在溶槽内壁喷射5 em厚的混凝土以封 闭围岩面,使其不再受到空气和水的侵蚀,然后再回填混凝土,确 保其不会发生坍塌。 3隧道防排水处理 岩溶发育地段的隧道,对岩溶水的整治采取“堵、截、排、防” 洞与引水洞相连,引水洞与隧道洞口一4 nl×4.5 m钢筋混凝土 盖板涵连通,确保隧道内涌水顺利排出(见图3)。 艘 车 盟 差 …涵 图3大型溶洞排水系统处理示意图 3.2岩溶裂隙防排水处理 岩溶裂隙出水的特点是分布较广、涌水量不大,一般在拱顶 寻—二 瞑供 引 和拱腰都有出现。针对此类型的岩溶水,采取注浆堵截,集中排 放的方案进行处理。为了将渗水集中排放,在涌水段拱部增加径 向施作4,42小导管注浆补强措施,具体参数为:, ̄1-2小导管每根 长3.5 m,1.5 m×I.5 m梅花形布置,注浆采用纯水泥浆,水灰比 为1:0.8~1:1,注浆压力为0.4 MPa一0.5 MPa;对集中出水点打 +89 mm引水孔,孔深4 m,并安装管头封闭的+75引水钢管,引水 钢管端头1 m范围内钻孔,再采取PVC管引排至中心排水沟;加 密环向盲管,每5 In设置一道。 3.3单点岩溶出水 在隧道施工过程中,单点岩溶出水是非常普遍和常见的,一 般经常用沿出水点开槽至拱脚,埋设梅花眼钢管或透水性PVC 管,用三通与隧道纵、横向排水盲管相连,最后经排水沟排出 洞外。 4经验总结 在岩溶隧道施工过程中,必须加强地质超前预报探测,对隧 道前方的地质情况需要进行准确的预测。如揭露隧道侧壁及掌 子面有小溶洞,且溶洞越来越多,则前方可能会有大型岩溶溶洞。 此时应对隧道前方进行物探与钻探相结合,打适量探孔以探明溶 洞壁和隧道开挖轮廓线之间的关系,提前作好穿越岩溶溶洞的应 急措施,一般岩溶隧道水和淤泥较多,施工应注意安全,预防突泥 和突水。施工过程中关键应确保溶洞壁稳定和作好隧道防排水 设施。 参考文献: [1] 杨昌宇.武隆隧道岩溶暗河整治方案探讨[J].现代隧道技 术,2003(6):67—68. [2] 袁道先.中国岩溶动力系统[M].北京:地质出版社,2002. [3] 李卫华.超前地质预报技术在武隆隧道 (下转第195页) 第41卷第11期 2 0 1 5年4月 郭利峰:武汉地铁2号线北延线对马家湖影响分析 ・195- 抽排出来的悬浮物发生量见表2。 表2桥梁基础施工过程悬浮物发生量表 主要施工过程 产生排放速度或浓度 (钢筒围堰防护) 围堰过程 0.9 kg/s一1.75 kg/s 备注 围堰完成后结束污染物排放 为宜。 4)严格遵守《武汉市湖泊保护条例(修订草案)》中规定的相 关条款,切实加强施工期环境管理,禁止向湖内倾倒生活垃圾、建 筑垃圾、污水等污染物。 堰内积水 钻渣沉淀池 0.1 k s~0.5 ks/s <60 mg/L 钢护筒防护,及时运走钻孔产生的钻渣 堤外渣场沉淀池沉淀 5)估列跨马家湖桥梁施工环境保护费,用于钻渣、污水、泥浆 的外运、沉淀处理。 6)遵循“总量不减、占补平衡、生态功能相当”的原则,永久占 施工工序C:钻孔过程同时产生的钻渣(底泥)水分含量相对 按桥面投影面积计算占用水域 较少,一般由输送管道送至舶船,由船舶运至岸边沉淀池,岸边设 用湖泊采用“就地占补平衡”方式,进行就地补偿,要求补偿水域工作在工程完工前必须完成。 泥浆坑和沉淀池,经过沉淀池沉淀后的泥浆用于农田种植、绿化 面积, 利用或干化后由市政部门处置,沉淀出的废水就近排人附近 补偿水域面积建设费用依据工程实施所需进行计列。7)对于临时占用湖泊的围堰及施工便桥等设施,按投影面积 沟渠。 根据资料显示,单墩作业时围堰和拆堰施工产生的悬浮物浓 计算临时占用水域面积,根据施工实际情况设置专用资金,专门 须在工程完工时全部及时 度增值不小于10 mg/L的水域面积为0.01 km ,悬浮物浓度不小 用于清除围堰及施工便桥等临时设施,恢复原貌。 于10 mg/L上游影响距离为87 m,下游影响距离为239 m,最大扩 清除干净、8)在施工现场需树立公示牌,说明施工及占用湖泊的情况, 散宽度为11.5 m(以桥墩为中心) J,可见悬浮物影响范围仅限 于作业点附近,影响范围较小,桥梁施工不会对水体造成大影响。 通过以上分析可以看出,桥梁基础施工导致湖水污染的主要 自觉接受社会监督。 9)施工前要对施工人员进行环保培训,加强施工人员的环境 规范施工行为,避免不必要的污染环节。 污染物为悬浮物,主要诱因为围堰施工、钻孔搅动湖底,导致淤泥 保护意识,泛起、扩散,致使湖水中悬浮物增加。由于施工期围堰和拆堰过 5结语 程扰动湖底泥是短暂的,大量悬浮物集中在钢管围堰内。随着围 武汉市有“百湖之市”的美誉,现有大小湖泊166个,湖泊分 堰和拆堰的结束,施工引起的悬浮物增加对湖水水质的影响也将 布众多,且面积较大,而地铁项目属线性工程,线路走向受地形地 结束。 貌、城市总体规划、技术条件等因素控制,本次工程在航空总部站 另外,由于大桥施工作业机械多以电动为主,矿物油类的使 与机场站之间穿越马家湖。经论证,在施工期加强施工管理,规 用情况较少;部分机械采用矿物油驱动,并加机油或润滑油,其用 范施工行为,严格采取防护措施后,对马家湖的影响可以得到 量不大,只要严格施工管理,一般不会发生污染。 控制。 参考文献: 4马家湖水环境防护措施 1)桥梁水中墩基础施工应采用钢管围堰等密封性好的围护 [1]铁道第三勘察设计院集团有限公司.武汉市轨道交通2号 线北延线工程环境影响报告书[R].2015. 结构,有效切断围堰内外的水力联系,减少围堰内污染物的外泄。 武汉市规划研究院.武汉市中心城区湖泊“三线一路”保护 2)采用管道将钻孔泥渣运送至岸边,装车运走,严禁泥浆、钻 [2]规划[R].2015. 渣随意排人湖中,最大限度的减少泥渣、漏油对水体的污染。 3)工程设置的施工营地及料场选址应离开湖岸一定的缓 [3]铁道第三勘察设计院集团有限公司.新建铁路北京至沈阳 客运专线环境影响报告书[R].2013. 冲距离,防止对水体的污染,防护距离一般约20 m~30 m Analysis on influence of the north extension of Wuhan metro line 2 through Majiahu Guo Lifeng . (The Third Railway Survey and Design Institute Corporation Limited,Tianjin 30025 1,China) Abstract:The north extension of Wuhan metro line 2 affected by landform and city planning and other factors,will inevitably stride across Maji— ahu.By analyzing the main effect of bridge construction on Majiahu,puts forward speciifc measures of protection.The results showed that:the construction influence on Majiahu can be effectively controlled.After the end of construction,the influence will gradually disappear. Key words:metro,impact analysis,protective measures (上接第185页) 岩溶地质施工中的应用[J].铁道标准设计, [4]JTG F60--2009,公路隧道施工技术规范[s]. 2003(s1):165・167. [5] 陈秋南.隧道工程[M].北京:机械工业出版社,2007 Tunnel karst processing technology in karst area Li Wei (China Railway 15th Bureau Group 1st Engineering Co.,Ltd,Xi’an 710018,China) Abstract:In light of typical karst geology distribution conditions of Zhongxing tunnel in Yu—Xiang highway,the paper puts forward karst process・ ing measures under karst geology conditions,and summarizes speciic constfruction experience,with a view to guarantee tunnel structure stability and constuction safety.r Key words:highway tunnel,karst cave,waterproof and drainage,processing measures