鹽巖地層條件下鐵路隧道施工技術(shù)研究

黃東海

摘 要：鹽巖溶洞地理發(fā)育錯(cuò)綜復(fù)雜，且形態(tài)千差萬(wàn)別，因此具有非常明顯的不規(guī)則性。鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工往往困難重重，尤其對(duì)于我國(guó)部分特長(zhǎng)鐵路隧道更是成為工程實(shí)施首要解決的重、難問(wèn)題。有鑒于此，鑒于此，本文將以工程實(shí)例對(duì)鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工技術(shù)加以研究，旨在為同類工程施工提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：鹽巖地層；鐵路隧道；涌水；突泥

1 工程概況

圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）主要通過(guò)毛壩向斜高壓富水地段。該段整體呈北北向趨于北東向延變，西側(cè)較高、東側(cè)較矮，分布呈長(zhǎng)形舟狀，南北走向65延長(zhǎng)公里，東西走向2.00～3.51延長(zhǎng)米，該區(qū)呈現(xiàn)封閉、可溶且不透水的盆式構(gòu)造，地層以硅酸鹽灰?guī)r為主，施工治水以堵為主，輔以限量排水為基本原則。根據(jù)施工前對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)勘查情況來(lái)看，毛壩向斜深部少部分存在高發(fā)育的溶裂、溶蝕問(wèn)題，且藏水量豐富。該隧道通過(guò)毛壩向斜核部與兩側(cè)的二疊系吳家坪組與茅口組的硅酸鹽灰?guī)r地段，中深部存在高發(fā)育的鹽巖構(gòu)造。隧道掘進(jìn)過(guò)程中揭露了三個(gè)充填溶洞，三組充填溶洞豎向發(fā)育極為強(qiáng)烈。在開挖過(guò)程中有兩個(gè)出現(xiàn)了高壓鹽巖溶洞涌水及突泥問(wèn)題，且以二號(hào)充填溶洞處置難度最大，在600m的埋深位置存在的巖溶規(guī)模之大實(shí)施罕見(jiàn)。

2 鹽巖地層條件下鐵路隧道施工技術(shù)

鹽巖地層條件下鐵路隧道的開挖多采用臺(tái)階法施工。II、IV級(jí)圍巖中，鹽巖地層段插入隧道底部少部分?jǐn)嗝娴那闆r下，可以采取全斷面一次掘進(jìn)的方法。爆破掘進(jìn)以超前鉆孔探測(cè)圍巖地質(zhì)。倘若隧道僅有單側(cè)存在鹽巖，可以優(yōu)先掘進(jìn)該側(cè)，直至初期支護(hù)穩(wěn)固可進(jìn)行另一側(cè)的掘進(jìn)施工。鹽巖地層條件下隧道的初期支護(hù)施工與襯砌施工可以根據(jù)鹽巖地層情況適當(dāng)做加強(qiáng)處理。

施工過(guò)程中遇到這樣的鹽巖溶洞，為了不致施工進(jìn)度停滯，可通過(guò)改線或迂回導(dǎo)坑來(lái)繞過(guò)鹽巖溶洞，可保證掘進(jìn)施工與鹽巖治理的同步進(jìn)行。比如，宜珙鐵路轎頂山隧道，距離該隧道出口1.6公里位置，DK70+320～DK70+400段內(nèi)存在一處大型鹽巖溶洞，該溶洞沿線共計(jì)80米，高于隧道底面25米，平均寬度為60米，四層分布，整個(gè)通道錯(cuò)綜迂回，地下存在常年流水的暗河，處置的難度非常大。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院的仔細(xì)勘察與研究，隧道內(nèi)增加三個(gè)彎道，以改線的方式繞過(guò)溶洞。

該隧道洞內(nèi)涌水超過(guò)了80.6×104立方米/天，預(yù)測(cè)發(fā)生特大暴雨其洞內(nèi)的涌水量將激增至30立方米/秒，影響半徑擴(kuò)大至5公里范圍，總的影響面積超過(guò)了35平方公里。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)的政策要求，且經(jīng)我方縝密研究，將采取“以堵為主”的整治措施。對(duì)于隧道地下水進(jìn)行全方位風(fēng)度，避免鹽巖溶洞的充填物大量流失，而導(dǎo)管注漿可以作為維護(hù)施工過(guò)程導(dǎo)洞圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的專項(xiàng)技術(shù)措施。防水技術(shù)方案對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)的要求頗高，按照現(xiàn)場(chǎng)勘查資料與調(diào)研結(jié)果分析來(lái)看，地表溝床積水洼地部位多有溶穴、落水洞、漏斗和豎井，它們是地下水主要來(lái)源，而具體的供給量根據(jù)季節(jié)變換大小有所不同，通常我們采取攔截措施來(lái)疏導(dǎo)地表水。如圖1便是該隧道處理地表水的實(shí)例圖。

圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過(guò)鹽巖溶洞地段，底部多為充填物，而拱部則是空洞。因此，可以強(qiáng)化襯砌構(gòu)造強(qiáng)度，隧道拱部以上可以砌筑漿砌片石，再以上利用干砌片石進(jìn)行封閉處理。倘若隧道空洞位置過(guò)高，也可根據(jù)圍巖的破碎情況進(jìn)一步對(duì)空穴位置的巖壁作噴錨加固處理。襯砌結(jié)構(gòu)可以改為I類圍巖設(shè)計(jì)，曲墻位置增設(shè)仰拱，拱部加設(shè)大型鋼拱架。

襯砌結(jié)構(gòu)經(jīng)受高水壓荷載，我們?cè)O(shè)計(jì)圓形襯砌開挖斷面，該斷面內(nèi)半徑達(dá)到了4.17米。襯砌結(jié)構(gòu)由注漿堵水固砂圈、初期支護(hù)、透水墊層和抗水壓結(jié)構(gòu)構(gòu)成基本受力體系。注漿堵水固砂圈和初期支護(hù)為承載圍巖自重所用，透水墊層為改進(jìn)結(jié)構(gòu)承載力分布所用，抗水壓結(jié)構(gòu)則為封堵地下水和承載全水壓所用。當(dāng)該結(jié)構(gòu)承載4.5MPa的水壓力時(shí)，軸力可達(dá)2350噸，剪切力可達(dá)93噸，因此可以采取C40型鋼砼襯砌構(gòu)造。為有效規(guī)避襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或進(jìn)一步擴(kuò)大裂縫，襯砌構(gòu)造中需摻入鋼纖維材料。

以上對(duì)圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過(guò)鹽巖溶洞地段的施工處理，筆者總結(jié)了有關(guān)隧道在不同位置通過(guò)鹽巖溶洞地段的處理措施主要有如下幾點(diǎn)：

（1）穿越大型溶洞且地層條件較復(fù)雜，可根據(jù)實(shí)際情況，在邊墻梁或行車梁的形式通過(guò)；

（2）隧道底部穿越大型溶洞且伴有地下水，可以再隧道底部一下增設(shè)漿砌片石支墻，并通過(guò)支墻暗埋涵管引導(dǎo)洞內(nèi)排水；

（3）隧道邊墻位置穿越深大溶洞，不適合增設(shè)邊墻，可以再隧道底部以下加設(shè)仰拱予以通過(guò)；

（4）隧道的中部或底部穿越深狹溶洞，可以增設(shè)兩側(cè)邊墻基礎(chǔ)，且根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)橋臺(tái)架梁予以通過(guò)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以圓梁山隧道（DK353+200～DK355+400）通過(guò)毛壩向斜高壓富水地段舉證闡述鹽巖地層條件下的鐵路隧道施工技術(shù)，重點(diǎn)總結(jié)高效防治涌水、突泥等問(wèn)題的處理方法，為同類工程施工提供可靠的經(jīng)驗(yàn)理論。

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