隧道課題研究報告

概述

巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告研究背景及必要性15%30的南海4807401220233401/39.1萬1/10。如此廣闊的巖溶分布面積，嚴重影響著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，1989632641.27%26到了惡劣的地下巖溶突水、突泥災(zāi)害。XXXX市，是典型的喀斯特巖溶地區(qū)，隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，圍1巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工難度大。如何規(guī)避巖溶隧道工程災(zāi)害的發(fā)生，控制地面坍陷和地表沉降是本隧道施工中亟待解決和技術(shù)難題。XX隧道為依托工程，對巖溶地區(qū)隧道施工技術(shù)立項進行專題研究，就本工程而言，不僅在確保工程安全優(yōu)質(zhì)高效施工、降低工程成本上具有十分重要的作用，對提升企業(yè)的技術(shù)水平、增強核心競爭力和社會信譽度亦有非常重要和積極的意義；同時，伴隨著國家高速鐵路的快速發(fā)展，隧道工程在施工中比例的增加，如能總結(jié)出一套較為成熟的技術(shù)與工藝，對今后的類似工程必將起到良好的指導(dǎo)作用。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀巖溶問題是一個世界性的課題，在各國在工程建設(shè)中，均遇到了各種各樣的巖溶地質(zhì)災(zāi)害。國內(nèi)外對于巖溶隧道的研究，在巖溶成因、探測預(yù)報、工程處治措施等方面做了較深入的研究，但探測預(yù)報精度還是不高，巖溶處治無系統(tǒng)可行的措施。21世紀是我國向西部開發(fā)的世紀，也是人類將地下空間作為資源開發(fā)的世紀。我戰(zhàn)略的實施、鐵路公路交通工程、水電工程、南水北調(diào)工程、各種礦山工程以及軍工防護工程等的大發(fā)展，都離不開大量隧道、隧洞的修建。由于隧道、隧洞都處于地下各種復(fù)雜的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)巖體中，因此對各類巖溶問題的處理尤為顯得關(guān)鍵。課題依托的XX408mDK626+672～DK627+0804.6m2.3‰。設(shè)計行車速度250km/h斜切式洞門。采用出口獨頭掘進，棄碴用作路基填料。節(jié)理發(fā)育，水質(zhì)無侵蝕，埋深較淺。進出均采用接長明洞（進口明洞長25m，出口明60m）0.4×0.6mM10漿砌片石截水天溝，邊仰坡采用錨噴和骨架5米處采用防護網(wǎng)進行山體危巖落石防護。125～210m20～85m，山體坡面植被發(fā)育，主要為松樹，自然坡度10o～45o,局部為陡壁?；鶐r零星出露。隧道進口段傍山而行，存在一定地形偏壓。隧區(qū)內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水類型主要為孔隙水，基巖巖溶裂隙水，測區(qū)地下水位低，大部分鉆孔無水位。雨季下暴雨時可能發(fā)育管道水，隧道施工可能存在短時的2涌水涌泥現(xiàn)象。

巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告主要研究內(nèi)容及研究目的主要研究內(nèi)容（1）巖溶地區(qū)隧道特點（2）洞身開挖方法隧道超前地質(zhì)預(yù)報巖溶處治技術(shù)監(jiān)控量測實施研究目的通過研究，解決和掌握巖溶地區(qū)隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝問題，特別是研究巖溶綜合探測預(yù)報技術(shù)的應(yīng)用，以提高預(yù)報精度。針對巖溶的類型、規(guī)模制定系統(tǒng)可靠處治措施，保證隧道的施工。掌握和積累在該條件下的隧道施工經(jīng)驗。鍛煉一批技術(shù)人才，并將指導(dǎo)以后類似工程的施工。同時填補公司在此方面的空白。巖溶地區(qū)特點及巖溶隧道施工中常見病害巖溶的定義巖溶（karst名。巖溶指可溶性巖石，特別是碳酸鹽類巖石（如石灰?guī)r、石膏等），受含有二氧化碳的流水溶蝕，有時并 加以沉積作用而形成的地貌。往往呈奇特形狀，有洞 穴、石芽、石溝、石林、溶洞地下河也有峭壁。此種地貌地區(qū)，往往奇峰林 立。蝕的結(jié)果。巖溶的形成條件3巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告促使喀斯特發(fā)育的條件是︰形成過程地表水在運動過程中對所經(jīng)過的沉積物或巖石有著重要的侵蝕作用，既包括水動力作用下的碎屑物搬運，又包括水對巖石或沉積物的化學(xué)溶蝕作用，還包括碎屑物在搬運過程中的磨蝕作用?？λ固氐孛簿褪堑叵滤畬μ妓猁}巖侵蝕作用的結(jié)果。在水流作用下，形成陡峭的海岸、彎曲的溝壑、高高的冰蝕懸谷、氣勢磅礴的大峽谷?！暗嗡┦币彩撬幕瘜W(xué)侵蝕作用的寫照。（CaCO），3在有水和二氧化碳時發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸氫鈣[Ca(HCO

)]，后3 2這種地形籠統(tǒng)地稱之喀斯特地形。

形態(tài)（表現(xiàn)形式）地表水沿灰?guī)r內(nèi)的節(jié)理面 或裂隙面等發(fā)生溶蝕，形成溶溝 （或溶槽原先成層分布的石灰?guī)r被溶溝分開成石柱或石 筍。地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲 流和溶蝕，超過100m深后形成落水洞。從落水洞下落的地下水到含水層后發(fā)生橫向流動，形成溶 洞。隨地下洞穴的形成地表發(fā) 生塌陷，塌陷的深度大面積小， 稱坍陷漏斗深度小面積大則稱陷塘。5）地下水的溶蝕與塌陷作用長期相結(jié)合地作用，形成坡立谷和天生橋。6）地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水的溶蝕作用在舊日的溶洞和地下河之下繼續(xù)進行。云 南路南的石林是上述第一階段（溶4巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告溝階段）的產(chǎn)物，這里的自然風(fēng)光因阿詩瑪姑娘的動人傳說而變得格外旖旎。桂林的象鼻山，則是原地下河道出露地表形成的。在廣西境內(nèi)，經(jīng)?？煽吹竭@種抬升到地表以上的溶洞，俗稱“神女鏡”或“仙女鏡”。廣西喀斯特天生橋廣西喀斯特天生橋云南石林云南石林溶溝5巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告石芽石芽石芽石芽漏斗 漏斗漏斗漏斗溶蝕洼地溶蝕洼地溶蝕洼地溶蝕洼地6落水洞落水洞巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告落水洞落水洞坡立谷林峰（張家界天子山）坡立谷林峰（張家界天子山）干谷 溶洞干谷溶洞7溶洞暗河巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告溶洞暗河巖溶隧道施工中的問題由于巖溶發(fā)育的控制因素錯綜復(fù)雜，發(fā)育的形 態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶發(fā)育的不均衡性和不規(guī)則性，給巖溶隧道的施工帶來 一系列困難：富水高水壓地段 的道襯砌設(shè)計很難把握，施工中的突水、突泥對 施工安全和進度造成很大威脅 。特長隧道巖溶問題是國內(nèi)外隧道施工中的重大 難題。多年來，我國在鐵路、公路、水工隧道施工中均遇到了巖溶突水、突 泥、頂板溶洞充填物陷落冒頂 、板塌陷等問題國外在歐洲阿爾卑斯山隧道 及其它一些越嶺隧道也發(fā)生過類 似問題。我國在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路等均遇到大量巖溶問題。貴昆鐵路梅花山隧道施工中遇到地下河及大型溶洞，最 后只有在隧洞中修隔水墻，阻 截河。襄渝鐵路大巴山隧道在通過寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r 含水層時，突然揭露一溶洞起突泥、突水事故，最大涌水量 15萬方/天，中斷施工3個月。京廣鐵路大瑤山隧道的巖溶突水形成泥石流， 給營運造成長期的危害。京珠高速公路石門坳隧道右線在施工過程中， 因?qū)η胺降刭|(zhì)資料掌握不足開挖遇到溶洞災(zāi)害，引發(fā)大涌水造成停工等一 系列損失。廣安-重慶高速公路華鑒山隧道施工中多處發(fā)生巖溶突水突泥 ，引起兩條下河的灌入。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對施工造成極大的影響。通過以上實際施工隧道的情況，巖溶隧道施工主要問題歸納如下：1、隧道施工中的突泥、突水問題；2、隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂；3、隧道施工中底板塌陷。8巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告以上三種情況均在XX隧道中出現(xiàn)，其中底板塌陷采用了高壓 旋噴樁加固避免了仰拱底沉陷。巖溶隧道施工中的處治原則巖溶隧道施工中的處治原則總結(jié)歸納如下：繞、截、排、堵（填）越與分部開挖，強支護相結(jié)合的原則，同時配以超前地質(zhì)預(yù)報與圍巖監(jiān)控量測。繞施工繞行組變更繞行通過。XX隧道為一座孤山不存在特大溶洞，此方法沒有用到。截：攔截地表水當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗?，匯水洼地發(fā)現(xiàn)有溶穴、漏斗等情況為隧道地下水補給來源，且補水量隨季節(jié)變化，則采用攔截措施。施工中在洞口處設(shè)臵了環(huán)形天溝。排：引排地下水引排為主，截引相結(jié)合，將地下水排出洞外。XX隧道地下水量不大。堵（填）XX隧道主要處理溶洞的方法。越當(dāng)溶洞較大時，可采用梁拱跨越。分部開挖，強支護施工中基本上采用三臺階七步開挖法，做到了分部開挖與強支護。地質(zhì)預(yù)報XX報前方掌子面的地質(zhì)情況。并且是多種預(yù)報方式相結(jié)合，主要有：地質(zhì)調(diào)查法、地震波、地質(zhì)雷達、超前探孔。圍巖監(jiān)控量測監(jiān)控量測是隧道安全的眼睛，項目部成立了專門的監(jiān)控量測小組，實際現(xiàn)場人員3指導(dǎo)了施工，同時也有效提供了巖溶地質(zhì)條件下，處理溶洞等幫助很大。9巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告Ⅴ級圍巖開挖方案制定鐵路軟弱圍巖大斷面隧道采取何種施工法是施 工中必須優(yōu)先考慮的因素之一,Ⅴ級圍巖的開挖中最常用的兩種工法就是三臺階七步開 挖工法和CRD開挖工法,其中三臺階七步法在許多大斷面隧道中得到了成功應(yīng)用 ,較好地解決了軟圍巖隧道施工中的諸多技術(shù)難題,如鄭西客運專線、離石隧道、明月山隧道包家山隧道、金寨隧道等。CRD法在廈門翔安海底隧道等工程得到成功應(yīng)用。兩種方法因工序不同而各有優(yōu)缺，如何根據(jù)隧道的工程特點及工程地質(zhì)找出最 佳的開挖方法，以求達到提高施工工效，這是隧道 技術(shù)人員不斷研究的課題。課題小組在施工前結(jié)合其它隧道工程對三臺階 七步開挖法和CRD開挖方法行了系統(tǒng)的研究，總結(jié)出兩種開挖方法優(yōu)行缺 點。三臺階七步開挖工法的優(yōu)缺點所謂三臺階七步開挖工法就是將隧道斷面分為上中下3,,主要是通過減小開挖斷面的方法達到控制變形和保施工工序;1部,同時每循環(huán)進尺一次,5cm;1部周邊初期支護;滯后于1部一段距離,弱爆破左右交錯開挖 2、3部,噴5cm厚混凝土封掌子面,施作初期支護;滯后于3部一段距離,弱爆破左右交錯開挖 4、5部,施作初期支護;6部;7部,及時封閉初期支護,施作該段內(nèi)作Ⅷ部仰拱及隧底填充(隧底填充應(yīng)分次施作);,待初期支護收斂后,注Ⅸ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)。10巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告優(yōu)點,,易于控制大的坍塌;分臺階作業(yè),工序簡潔,開挖、支護、拱架加工等不同工班間易于配合 和成流水作業(yè)。不足之處每一臺階凈空不足,尤其上臺階,狹窄的空間對人工和機械操作干擾很大 ;對每一臺階的開挖,,不利用變形的控制;,仰拱距開挖面較遠(一般都在25m以上),不能及時封閉成環(huán)。CRDCRD工法就是將隧道斷面分部上下左右4個部位進行開挖,支護和臨時仰拱對每一分部及時閉合成環(huán),以此提高開挖面的自穩(wěn)能力，保證開施工工序11利用上一循環(huán)架立鋼架施作隧道超前支護 利用上一循環(huán)架立鋼架施作隧道超前支護 ;1部土體;,打設(shè)鋼架鎖腳錨桿,;1部施工至適當(dāng)距離后,2部,,施作初期支護及臨時支護;,34,,使之封閉成環(huán)封閉成環(huán);4部施工至適當(dāng)距離后,5部,,;,6,,;8)8)分段拆除臨底部側(cè)壁臨時支護,拆除長度根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果 分析后確定,一次拆除長度不大于10m,施作7部仰拱二次襯砌及隧底填充 ;9)9)分段拆除剩余臨時支護;10)10)利用襯砌模板臺車一次性 灌注Ⅷ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)優(yōu)點,,;每一分部斷面較小,,同時因其高度較大,和人工作業(yè)。不足之處,,,不同分部間干擾較大,不利于現(xiàn)場施作和執(zhí)行;,其拆除既費時又不利于隧道的穩(wěn)定。開挖方法的確定12巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告XX隧道Ⅴ級圍巖段從DKDK626+697～DK626+840段，長143米，Ⅴ級圍巖開挖斷面146m2設(shè)計采有CRD法開挖。經(jīng)課題小組對XX隧道Ⅴ級圍巖段的工程點、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的考證及與以往類似 工程的對比，本隧道Ⅴ級圍巖 段要風(fēng)險事件為局部溶洞的涌水突泥和洞內(nèi)塌方 采用三臺階七步開挖法充分 利核心土的支撐作用,掌子面穩(wěn)定,易于控制大的坍塌，工序簡潔,開挖、支護、拱架加工等不同工班間易于配合和形成流水作業(yè)。施工中把加強地質(zhì)預(yù)報工作 、控制仰拱到掌子面的距離及邊墻開挖間距做為施工中的控制重點。13巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告超前地質(zhì)預(yù)報方案的制定超前地質(zhì)預(yù)報的作用由于巖溶隧道地質(zhì)條件極其復(fù)雜，并受工期及 目前勘察手段所限，原勘察單位為查清巖溶發(fā)育規(guī)律做了大量而細致的工作 但與隧道施工關(guān)系最密切的 管巖溶發(fā)育深度、具體位臵、大小、充填情況等卻難于查清，為了預(yù)防、減少災(zāi)性地質(zhì)帶來的損失，隧道施工期間進行施工地 質(zhì)超前預(yù)測預(yù)報是十分必要的 。隧道工程施工期間進行超前地質(zhì)探測預(yù)報由來 已久，國外如英、美法日德等國均已將此列入隧道工程建設(shè)的重要內(nèi)容 。在設(shè)計各勘察階段，基本采用鉆探和大量的地球物理勘探相結(jié)合的方法，隧道 施工期間，主要采取水平探孔法。在我國，隧道工程超前探測預(yù)報研究始 于20世紀50年代中期，在巖溶發(fā)育的灰?guī)r地層中修建隧道工程，施工中應(yīng)采用綜合超前探測預(yù)報的方法，堅持隧道洞內(nèi)探測與洞外地質(zhì)勘測相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、多種物探方法相結(jié)合、輔助導(dǎo)坑與主洞探測相結(jié)合，開展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預(yù)報。對各種預(yù)報手段探測到的信息進行綜合對比分析，盡可能準確地及早判定隧道工程將經(jīng)過的溶洞、暗河等不良地質(zhì)，指導(dǎo)和修正工程設(shè)計，修正和確定施工 方與措施。超前地質(zhì)預(yù)報原則為保證隧道施工安全、優(yōu)化設(shè)計、實現(xiàn)信息化施工，項目部成立超前地質(zhì)預(yù)報領(lǐng)導(dǎo)小組，項目部總工任組長，對全隧實施超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報，并將其納 入常施工工序進行管理。通過超前地質(zhì)預(yù)報，預(yù)測可能引發(fā)隧道地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體位臵、規(guī)模和性質(zhì)，并根據(jù)地質(zhì)預(yù)報成果，提出相應(yīng)的技術(shù)措施與可行性建議，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機率，確保隧道工程施工人員和設(shè)備的安全，進而降低工程成本。制定預(yù)報方案經(jīng)過課題小組根據(jù)設(shè)計文件、招標文件的要求 ，并結(jié)合對XX隧道的工程特點、工程地質(zhì)及水文條件的研究，決定本隧道采用地質(zhì)調(diào)查法為 主，并結(jié)合鉆孔及綜合物探手段進行綜合超前地質(zhì)預(yù)報。結(jié)合 本隧道工程特點以及工程地質(zhì) ，文地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預(yù)報工作主要預(yù)報以下 內(nèi)容：不同巖性接觸帶的位臵，接觸帶巖體破碎 程度，地下水賦存情況；隧道受巖溶地下水影響程度及巖溶形態(tài)的 類型，位臵，大小等；14巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工前首先進行長距離預(yù)報對掌子面前 方100米范圍內(nèi)的不良地質(zhì)性質(zhì)、位臵、寬度和影響隧道施工的長度進行宏觀預(yù)報 ，跟據(jù)長距離預(yù)報結(jié)果并結(jié)合 地質(zhì)調(diào)查法揭示的地質(zhì)條件及部分炮眼加深2-3米的探測情況，為開挖指明工作面前方概略的地質(zhì)輪廓，揭示前方不良地質(zhì)和圍巖級別的變 化。對圍巖異常處，增設(shè)φ75超前探孔、地質(zhì)雷達紅外探測等短距離預(yù)報方 法更準確地預(yù)報工作面前方15-30米范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的地層、巖性情況 ，預(yù)報掌子面及其附近圍巖中 實見的各種不良地質(zhì)體向掌子面前方延伸的情況 較準確的預(yù)報工作面前方15-30范圍內(nèi)可能的地下水涌出情況。施工中將超前地質(zhì)預(yù)報工作納入正常施工工 序進行管理，通過超前地質(zhì)預(yù)報工作，核實和預(yù)測掌子面前方的地質(zhì) 條件，及時調(diào)整工程措施，確保施工及結(jié)構(gòu)安全。以下是本 隧道超前地質(zhì)預(yù)報的主要技術(shù)手 段及其特點以供綜合采用時參考。采用的預(yù)報方法特點1、地質(zhì)素描法質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地下水出露發(fā)育情況等準確記錄下來并結(jié)合己該方法不占用施工時間、設(shè)備簡單、不干擾施工、出結(jié)果快、預(yù)報的效果好、費用低、而且為整個隧道提供了完整的地質(zhì)資料,但對操作人員地質(zhì)知識水平要求較高,一般準確性難以保證。2、超前水平鉆孔用鉆探設(shè)備向掌子面前方鉆探，直接揭示隧道 掌子面前方幾十米地層的巖性巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地下水巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料比較直觀，還可通過巖芯試驗獲得巖石強度等 定量指標，適用于已經(jīng)基本認 定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。但在復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)報 效果較差，很難預(yù)測到正洞掌 子面15巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告前方的小斷層和貫穿性大節(jié)理，與隧道軸線平行的結(jié)構(gòu)面以及鉆孔與鉆孔之 間地質(zhì)情況也反映不出來。優(yōu)點是可以直觀、準 確地預(yù)報地質(zhì)情況,也可以起到其它輔助施工的作用;缺點是費用比較昂貴,占用隧道施工時間長。3、加深炮孔加深炮孔是在掌子面鉆眼的時候，為了確定下一循環(huán)的圍巖情況而打的探測炮眼，深度為當(dāng)前循環(huán)進尺的 2-3倍長度，與超前地質(zhì)鉆孔相比,它具有設(shè)備簡單、操作方便、費用低等優(yōu)點，可以探測出溶洞、泥槽等，也可以提前探測 地涌水，流沙等。對巖溶地區(qū)隧道施工安全非常 重要。4、紅外探水紅外線探水法是利用地下水的活動會引起巖體 紅外輻射場強的變化,紅外探水儀通過接收巖體紅外輻射場強,根據(jù)圍巖紅外輻射場強的變 化幅值來確定隧道掌子面前方或洞壁四周是否有隱伏的含水體 優(yōu)點是儀器小巧輕便,操作簡單,實現(xiàn)全空間全方位探測,能預(yù)測隧道外圍空間及掘進面前 方30m范圍內(nèi)是否存在隱伏水體或含水構(gòu)造,資料分析簡潔、快速、直觀。缺點是 只能探測出探測點前方30m范圍內(nèi)有沒有水,至于水量大小、水體寬度及具體 位臵等則難以說清,也就是說目前紅外探測只限于定性階段。5、地震波反射法地震波反射法適用于極軟巖至極硬巖的任何地 質(zhì)情況。能預(yù)報掌子面前方100～350m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況,圍巖越硬越完整預(yù)報長度就越大。對隧道施工干擾小。它可在隧道施工間隙進行,即使專門安排此項工作,也只需30min左右。提交資料及時：在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的第 2天即可提交正式成果報告。預(yù)報準確 性:其預(yù)報地質(zhì)體距離掌子面的位臵是根據(jù)24個爆破孔與接收器之間的彈性波速度的平均值和地質(zhì)體反射波到達接收器的時間來 確定的,由于彈性波速度的差異而導(dǎo)致地質(zhì)體預(yù)報位臵與實際情況有所差異。預(yù) 報精度:它所能反映出的地質(zhì)體的寬度是根據(jù)采樣間隔和巖體彈性波速度來確定 的,如采樣間隔取80μs,彈性波速度為5000m/s,則能預(yù)報出的地質(zhì)體的寬度為0.4m。預(yù)報斷層、弱硬巖接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號較為明顯,而預(yù)報溶洞等點狀地質(zhì)體則不盡 如人意,因其預(yù)16巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告原理和計算模型是以平面為計算依據(jù),對寬度小于0.4m的小型溶洞反映不明顯。6、地質(zhì)雷達5～30m(隙等)反射信號比較明顯;灰?guī)r地區(qū)～低頻率的天線段。采用高頻率的天線進行隧道混凝土襯砌質(zhì) 量無損檢測比較理想。儀器密 封性差,易造成儀器損壞,操作起來費時費力,探測距離短,效果不好。隧道內(nèi)的環(huán)境件與地質(zhì)雷達的理論基礎(chǔ)———半無限空間不 吻合,加之洞內(nèi)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構(gòu)件的影響,探測結(jié)果一般不太理想。17巖溶處治技術(shù)

巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告5.1 出口段 DK627+020 ～DK627+080巖溶段施工隧道掘進口明洞部位開挖后，地質(zhì)呈石林狀如圖：超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果DK627+015-DK627+055填充物均為硬塑狀粉質(zhì)粘土，下伏基V明洞開挖完成后，采用地質(zhì)雷行預(yù)測預(yù)報。處治方案18巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告根據(jù)地質(zhì)預(yù)報揭示的地質(zhì)情況， DK627+020～DK627+052明洞段兩側(cè)開挖采用基底外1米放坡開挖。DK627+030～DK627+050段溶洞發(fā)育至隧底20米下以的范圍內(nèi)，基底采有φ60旋噴樁進行地基加固，樁間距1米，交錯布臵，旋噴樁加固至基巖面以下1m注漿材料采用普通硅酸鹽水泥外 加2%-3%氯化鈣做為速凝劑水灰比采用1:1～1.1:1；DK627+016～DK627+030段溶洞發(fā)育在隧道仰拱范圍內(nèi)，采用同級混凝土進行基底換填和回填。在 塌陷體范圍隧道兩側(cè)采用50公的粘土隔水層，順地表排水。1、施工主要設(shè)備有：高壓旋 噴鉆機、拌漿桶、壓漿泵、發(fā)電 機等。2、施工過程低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分攪拌混合，膠結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻具有一定強度的圓柱體（稱為旋噴樁）。施工時首先用鉆機引孔，再用旋噴機噴射，即先把漿液管下到預(yù)定加固范圍鉆機就位：鉆機需平臵于牢固堅實的地方，鉆桿對準孔位中心，水平位5cm，豎直度控制在1%樁長內(nèi)。鉆孔下管：鉆孔的目的是將注漿管順利臵入預(yù)定位臵，在下管過程中，（預(yù)定加固范圍最深點）。制漿：本項目旋噴樁噴射注漿材料采用42.51：1。試管：當(dāng)注漿管臵入土層預(yù)定深度后應(yīng)用清水試壓，若注漿設(shè)備和高壓管路安全正常，則可攪拌制作水泥漿開始高壓注漿作業(yè)。19巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告高壓注漿作業(yè)：高壓射漿 自下而上連續(xù)進行，注意檢查漿 液初凝時間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)，應(yīng)符合操作規(guī)程要求。開動高壓 注泵，開始注漿，當(dāng)注漿壓力和電機 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定并達到試樁設(shè)計參數(shù) 后，再按試樁設(shè)計提升速度開始提升鉆桿，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊提 升。噴漿即告結(jié)束，把漿液填入注漿孔中，多余的清除掉，但需防止?jié){液凝固時產(chǎn)生收縮的影響，拔管要及時，不可久留孔中，否則漿液凝固后將難以拔出。注漿設(shè)備清洗：當(dāng)噴漿結(jié) 束后，立即清洗高壓泵、輸漿管 路、注漿管噴頭。3、施工注意事項1）鉆機就位后，應(yīng)進行水平 校正，鉆桿應(yīng)與鉆孔方向一致。 旋噴注漿管埋設(shè)深度必須符合設(shè)計深度要求，注漿孔均勻布臵，間距適中保證孔間注漿寬度成孔時，保證孔的垂直度。2）合理安排施工順序，采用逐排逐根施工順序施工。3）施工過程中采取措施防止高壓泥漿從送風(fēng)管中倒流進入儲氣罐。4）按設(shè)計配合比配臵漿液原材料，配合比要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行試配，控制好漿液的凝結(jié)時間，水泥不受潮、不結(jié)塊 、各項指標符合國家規(guī)定。5）在注漿前10min必須攪拌好漿液，漿液要充分攪拌并連續(xù) 進行，使?jié){液均勻、供料不斷，漿液攪拌時間不得少于 5min，漿液儲存時間不能過長，從制到用完不宜超過30min。6）嚴格控制好注漿壓力和注漿量，保證注漿達到規(guī)定位臵。7）漿液在配制過程，一是要控制好計量精度，二是要將漿液攪拌均勻。8）噴射注漿時要保證均勻，連續(xù)不間斷進行。9）噴射注漿時做好原始記錄，并派專人進行質(zhì)量跟蹤檢查。3、質(zhì)量檢驗方法1）水泥攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工的全過程，施工過程中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄。檢查重點是：水泥和外加劑的品種、規(guī)格及質(zhì)量；漿液的拌制符合要求；布樁形式及樁長符合設(shè)計規(guī)定。施工完成后，應(yīng)對高壓旋 噴樁的完整性、均勻性、無側(cè)限 抗壓強度進檢測。載荷試驗在成樁 28天后進行，設(shè)計要求復(fù)合地基承載力不小于 200KPa。20巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告取芯試驗宜在成樁 28天后進行，宜采用雙管單動鉆機，在樁徑方向1/4處鉆孔，根據(jù)鉆芯情況對樁的完整性和均勻性 進行判定。在鉆芯的上、中、下部各取至少一段進行無側(cè)限抗壓強度試驗，鉆孔 在取芯后用水泥砂漿回填灌注 。側(cè)限抗壓強度平均值不低于3.0Mpa。淺層開挖可配合載荷試驗 與取芯試驗進行，可直觀判定樁 身完整性和勻性。效果分析單樁復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果檢測點數(shù)單樁復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果檢測點數(shù)3加載方式砂土堆載0.2826檢測方法寸慢速維持荷載法地基類型高壓旋噴樁復(fù)合地基臵換率1.0×1.0m2最大是否號點號載設(shè)計統(tǒng)計結(jié)果f 極差0kPa均值本場地所測點位復(fù)合地基承載力特征值f =150kPaspk spk spk綜合評價本場地所測3組單樁復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計要求。鉆芯法試驗結(jié)果序號樁號長鉆芯樁長持力層樁身完整性描述樁身完整性類別整柱狀芯樣，芯樣取芯率〉80%局部不完整，芯樣取芯率〉65%整柱狀芯樣，芯樣取芯率〉80%ⅠⅡⅠ備注28天以后對應(yīng)序 檢測 試驗荷沉降殘余沉降極限承載力對應(yīng)沉降承載力特征值對應(yīng)滿足沉降(mm)(mm)(kPa)(mm)(kPa)(mm)(kPa)要求11-3#30013.4610.7030013.461502.55是22-19#30012.3310.0930012.331502.37是33-8#30013.8611.0830013.861502.92是（m）（m）15-1614.5014.60硅質(zhì)頁巖28-816.1016.30硅質(zhì)頁巖39-1216.2016.30硅質(zhì)頁巖21巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告5.2 DK626+840～DK626+830巖溶段XXDK626+840～K626+697XX隧道超前地質(zhì)預(yù)報實DK626+84250超前地質(zhì)預(yù)報工作根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查DK626+642處掌子面巖性主要為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體穩(wěn)定性、完整性較差。根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)情況，本次地質(zhì)超前預(yù)報采用地震波反射法開展工作。地震波反射法5～10.3ms間，計算得到掌子面附近3483m/s。按碳酸巖類DK626+840～DK626+795范圍內(nèi)可能存在不良地質(zhì)體，推測為半充填型溶洞或破碎帶，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查綜合判斷，上述區(qū)域范圍內(nèi)巖溶水較為發(fā)育，主要以垂直 徑流為主。地震波顯示在采集65ms時窗范圍內(nèi)地震波記錄波形相位錯亂 ,推測掌子面方50m范圍內(nèi)巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。建議:l)待掌子面開挖至里程DK626+840和DK626+801時采用地質(zhì)雷達掃描,以一步探明掌子面前方工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件 :2）開挖至上述里程段,建議加密超前探孔和加強超前支護。超前水平鉆孔6+840～DK626+795段可能存在不良地質(zhì)DK626+840時施作超22巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工中為了加快鉆進速度，減少超前鉆探占用 開挖工作面的時間，探測時采用回轉(zhuǎn)取芯鉆和沖擊鉆相結(jié)合的方式。 一般地段采用沖擊鉆，特殊地段采 用回轉(zhuǎn)取芯鉆。超前鉆探的主要目的是探明開挖 工作面前方有無不良地質(zhì)和特殊 巖土及其發(fā)育情況，有無斷層破碎帶及其發(fā)育規(guī)模，地下水發(fā)育情況，有無發(fā)生突泥突水的可能。如采用沖擊鉆，揭露地下水時，水會從鉆孔中流出；遇到溶洞，鉆進速度會明顯發(fā)生變化，因而采用沖擊鉆基本能達到探 水、探溶洞的目的，沖擊鉆速度快，為隧道大量采用鉆孔探測提供了時 間保障和可能性采；回轉(zhuǎn)取芯 鉆速度慢，占用施工時間太多，在需要取芯鑒定時 采用進行取芯鉆探。本次超前地質(zhì)鉆探在掌子面共施作三個超前孔 。XX隧道超前地質(zhì)鉆探記錄表23巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工單位中交一公局柳南Ⅱ標 掌子面里程：DK626+840 開鉆日期終孔日期孔 孔外號 位 口插

炮 終 終孔 口 口

鉆進物征及地質(zhì)情況描述置 高 長 位 角程 度 置 高炮孔位置：DK626＋840中心；鉆進過程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動強烈；巖粉成灰色，鉆1# 0 30 15填充有粉質(zhì)粘土；有大量滲水，鉆進速度均勻5m/小時；炮孔位置：DK626＋840左3m；鉆進過程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動強烈；鉆進至14米處，2# 0 30 地質(zhì)有變化，有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土，長約6米，巖粉成灰色，局部夾有黃色；有大量滲水，鉆進速度均勻 5m/小時；炮孔位置：DK626＋840右3m鉆進過程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動強烈；巖粉成灰色，局3# 0 30 5填充有粉質(zhì)粘土，長約5米，有少量滲水；司鉆：XX 記錄員：XX 地質(zhì)工程師：XX 場監(jiān)理工程師：XX地質(zhì)雷達預(yù)報24巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告201085日地質(zhì)預(yù)報小組采用地質(zhì)雷達法對掌子面前方20米范圍內(nèi)進行(DK626+834～DK626+814)預(yù)報結(jié)里為：在DK626+834～DK626+814 區(qū)段地層巖性主要為石炭系下統(tǒng)大塘組燧石灰?guī)r與～育，圍巖自穩(wěn)性差，拱部易掉塊。預(yù)報里程段 內(nèi)設(shè)計圍巖級別為Ⅴ級。測試掌子面里程為DK626+834 ，測試范圍為DK626+834 ～DK626+814。圖為利用地質(zhì)雷達在掌子面處測試得到的堆積 波圖。對采集雷達圖譜分析認為：掌子面前方0～4m（對應(yīng)里程DK626+834～DK626+830）范圍內(nèi)反射信號強烈，同相軸連續(xù)性差，推斷該區(qū)域內(nèi)巖體極 破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，有發(fā) 育填型溶洞或破碎帶的可能性。2)掌子面前方4～7m（對應(yīng)里程DK626+830～DK626+827）范圍內(nèi)，反射信號較為微弱，推測該區(qū)域范圍內(nèi)巖質(zhì)變化不明顯，，未見明顯的孤立異常和 大模的不良地質(zhì)體。3)掌子面前方7～對應(yīng)里程DK626+827～DK626+818）范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯弧形同相軸且反射波振幅強烈，推測該區(qū)域沿線路方向的中部區(qū)域內(nèi)發(fā)育半 充填或全充填溶洞，內(nèi)充填物主要為粉質(zhì)黏土，沿線路 方向發(fā)育長達6m左右；該區(qū)域沿線路的左側(cè)呈現(xiàn)兩組明顯的反射波組，推 測此區(qū)域內(nèi)發(fā)育溶洞規(guī)模較大 ，充填，沿線路方向發(fā)育長達8m左右。該里程段水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條 件極差，施工中應(yīng)以引起高度關(guān)注。4)16～20m（對應(yīng)里程DK626+818～DK626+814）范圍內(nèi)未出現(xiàn)較為明顯的異常特征圖像，推測該范圍內(nèi)巖體 較為破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育 未現(xiàn)較為明顯的孤立異常和不良地質(zhì)體。目前隧道掌子面前方巖體較破碎，特做如下施 工建議：1)DK626+834～DK626+830DK626+827～DK626+818 段施工時應(yīng)引以特別25巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告提高施工技術(shù)，嚴格控制超欠挖，確保施工 質(zhì)量；加強頂部及左側(cè)的支護，防止頂部掉塊及左 側(cè)塌滑，危及施工人員安全。施工方案根據(jù)超前地質(zhì)報結(jié)果揭示，此處溶洞為充填型溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，有小量滲水，相對獨立，不存在補給源，施工時采取先揭示、后處治的原則，加強超前支護、縮短開挖進尺、及時初期支護的處治原則。開挖進尺控制在每循環(huán)一榀；5個加深炮孔；施工過程中加強監(jiān)控量測，當(dāng)隧道變形較大時，設(shè)臵 臨時仰拱。5.2.4 DK626+834 溶洞施工26巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告20108319點，DK626+83443m500m3?，F(xiàn)場揭示，隧道右側(cè)拱腰5～6m的溶洞洞高約30m伸溶洞充填物已基本排空；隧道左側(cè)拱腰處發(fā)育一直徑 約2m的溶洞洞高約0m，大致沿線路小里程方向及拱頂延伸，涌出 部分溶洞充填物。行清理。φ755外插角1501.5米為1.5～2.0MPa。3)DK626+835～DK626+815I20b鋼60cm50cm4φ10鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距10cm×10cm。4)7m27巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告C304m。溶洞位臵兩側(cè)邊墻腳各增設(shè)2根φ100PVC盲管，直接引入洞內(nèi)側(cè)溝，φ0環(huán)向盲管予以加密，防止襯砌背后積水。效果分析采用超前水平鉆探與地質(zhì)雷達相結(jié)合的方法準確地預(yù)報出溶洞的位臵、類型和規(guī)模。根據(jù)該溶洞的特點，采取先開挖揭示后處治的方法是比較成功的，在保證安全的前提下，節(jié)約了時間。5.3DK626+828～DK626+818溶洞施工DK626+827～DK626+8186+828時，施作的超前炮孔揭示,6.5先采用噴射混凝土封閉掌 子面，在確保安全的情況下先左 側(cè)進行錨網(wǎng)噴防護，初噴后施作左側(cè)鋼架支撐，右側(cè)采用臨時豎撐，對掌子面及溶洞區(qū)噴 錨部封閉。巖溶管道范圍內(nèi)施作φ 108大管棚，長度以進入基巖 2m為原則，環(huán)向設(shè)間距40cm，外插角。超前預(yù)注漿。管棚施作完畢后注入普通水泥～水玻璃雙液漿,水泥漿水灰比為 1:1～1.25:1,水泥、水玻璃體積比為1:0.3～1:0.6，注漿終壓1.5～2.0MPa。4）XX隧道加深炮孔記錄表28巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工單位中交一公局柳南Ⅱ標 掌子面里程：DK626+828 開鉆日期終孔日期孔 孔外號 位 口插

炮 終 終孔 口 口

鉆進物征及地質(zhì)情況描述置 高 長 位 角程 度 置 高1# 0 6

巖粉成灰色，鉆速均勻；無明顯變化巖粉成灰色，無明顯變化，有卡鉆現(xiàn)象；2# 0 6巖粉成灰色，鉆速均勻；無明顯變化3# 0 61-3米內(nèi)巖粉成灰色，鉆速均勻；4-5.5米，有卡鉆現(xiàn)象，4# 0 8 巖粉為黃灰色混合物，有少量水滲出；5.5-8米，鉆速均勻。11-6.55# 0 8 5-8米，鉆速均勻。司鉆：XX 記錄員：XX 地質(zhì)工程師：XX 場監(jiān)理工程師：XX29巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告5）開挖完成后，采取徑向補 強注漿，進一止步固結(jié)溶腔內(nèi)充 填物，徑向注徑加固范圍為開挖輪廓線外5m,注普通水泥單液漿，水灰比為 0.6:1～0.8:1，漿終壓2～3MPa。5.3.1. 效果分析對圍巖臨控量測結(jié)果分析顯示溶洞注漿加固區(qū)只在開挖時有少量沉隆，初期支護完成后，基本穩(wěn)定。開挖后顯示注漿區(qū)域注漿效果較好，漿液充填飽滿，滿足了安全開挖要求。保證了施工安全，避免了涌泥、塌方。5.4 DK627+747～DK627+727地質(zhì)預(yù)報工作在DK626+747 掌子面地層巖性主要為灰?guī)r巖體節(jié)理發(fā)育，體破碎，圍巖完整性較差，多呈塊狀、碎塊狀，易掉塊預(yù)報里程段內(nèi)設(shè)計圍巖級別為Ⅴ級。2010 113日超前地質(zhì)XX隧道出口段進行了地質(zhì)本次測試采用的是地質(zhì)雷達法測試掌子面里程為 DK626+747～DK626+7270～13m（對應(yīng)里DK626+747～DK626+734）范圍13～DK626+734～DK626+727區(qū)段內(nèi)中部回波信號振30巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告幅強烈，低頻信號豐富，未見明顯 電磁振蕩信號，初步推測認為該區(qū)域中部 可發(fā)育小規(guī)模粉質(zhì)黏土全充填溶洞或破碎帶，節(jié)理裂隙發(fā) 育，巖層較為干燥，水文地質(zhì)條件極差，施工過程中應(yīng)高度關(guān)注。施工方案經(jīng)地質(zhì)預(yù)報揭示DK626+735～DK626+730段線路左側(cè)拱腰至拱頂處發(fā)育一直徑約4.5m的溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，掌子面中部及右側(cè) 揭示地質(zhì)為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體較完整，自穩(wěn)性較好 ，無地下水。針對溶洞的特點，對超前支護和統(tǒng)支護均采取了補強措施:加強超前支護措施，φ 42超前小導(dǎo)管由單層調(diào)整為雙層；增加鎖腳錨管，每個拱架 節(jié)點處由2根鎖腳錨管調(diào)整為4根φ42鎖腳錨管；增強節(jié)點，上中臺連接節(jié) 點增設(shè)槽鋼墊腳；同時對DK626+740～DK626+7302米一個斷面布拱頂沉降點與邊墻收斂點，每天觀測兩次。在施工至DK626+735發(fā)生溶洞充填物涌泥現(xiàn)象 涌出物物質(zhì)成分為軟塑狀 流塑狀粉質(zhì)粘土夾大塊石，涌出物方量 約240m3。受溶洞充填物坍落影響，DK626+742～DK626+736段左側(cè)拱腰至拱頂位臵己施作的初期支護出現(xiàn)變 型初支表面開裂、掉塊，經(jīng)過量測，最大值約 30cm，已侵入二襯限界。經(jīng)過對己施作的初支進行監(jiān)控量測，初支己基 本穩(wěn)定，經(jīng)課題小組探討驗證決定為確保施工及隧道結(jié)構(gòu)安全需對揭示 的溶洞段和變形的拱架進行相應(yīng) 的理。31巖溶地區(qū)Ⅴ級圍巖段隧道施工技術(shù)研究報告施工方案換拱處理措施（1）加強拱架變形處的監(jiān)控 量測工作（2）利用未發(fā)生變形開裂的 初支鋼架作定位，于 DK626+7