震旦系玄武巖與灰巖接觸帶隧道施工技術分析

周雅

摘 要：本文以織納鐵路孫家坡一號隧道建設為實例，以區域地質等資料為基礎，以玄武巖與灰巖接觸帶為對象，首先介紹了圍巖工程地質特性及超前地質預報方法，然后闡述了可溶巖與非可溶巖接觸帶隧道施工技術，最后對安全防護措施進行了探討，對指導類似工程設計施工具有相當的指導意義。

關鍵詞：單線隧道 玄武巖與灰巖接觸帶 超前地質預報方法

1.項目概況

貴州省境內的織金到納雍鐵路孫家坡一號隧道，全長393 0 m（DK9+485～DK13+415），隧道為人字坡，縱坡分別為3‰上坡、7‰下坡、11.52‰下坡，隧道最大埋深227m。

隧區穿越中高山區，坡面覆蓋層較薄，部分地段基巖大面積出露，段內斷裂構造發育，隧道穿越斷層有2條（孫家寨斷層、箐門口斷層），其斷層破碎帶巖體破碎松散，且為富含水層。洞身主要為玄武巖，軌底下一定深度范圍內有茅口組灰巖。

2.圍巖工程地質特性及超前地質預報方法

2.1圍巖工程地質特性

孫家坡一號隧道洞身DK10+544～DK13+415段基底位于玄武巖與灰巖接觸帶，隧底可能沿接觸帶巖溶發育。根據灰巖產狀及隧道洞身玄武巖流面產狀推測，茅口組灰巖下伏于玄武巖之下，隧道洞身多處于玄武巖中，根據孫家坡隧道1號深孔揭示，茅口組灰巖位于隧道軌底以下，發育有大型巖溶現象，主發育方向近垂直于隧道往左側發育。

（1）玄武巖（P2β）為火山巖，綠色、灰黑色，多為拉斑結構，可見斜長石、輝石等礦物，具杏仁狀、氣孔狀構造，柱狀節理發育，巖性以玄武巖、火山集塊巖為主，局部夾凝灰巖。

（2）灰巖（P1m）：灰色、深灰色，隱晶質結構，鈣質膠結，中厚層狀構造，具縫合線及層紋狀構造，局部含泥質、含白云質斑塊灰巖，夾燧石結核，節理裂隙較發育，溶蝕較發育。巖體較完整，質堅性脆。

2.2超前地質預報方法

（1）采取以地質調查法為基礎，物探法及鉆探法為主的綜合超前地質預報方法，當物探探測掌子面前方發現異常，增設超前鉆孔驗證；當超前水平鉆孔探測掌子面前方水量較大時，在集中出水的水平鉆孔周邊增設超前排水孔，根據超前水平鉆孔出水的位置、水量、水壓等優化調整超前排水孔的孔數、范圍及長度。

（2）孫家坡一號隧道預報的重點段落為DK10+439～+569、DK12+784～+899，根據超前地質預報的巖層破碎情況及地下水的發育情況，進行綜合分析研究，動態設計，調整防護措施：加強初期支護、加強襯砌結構、超前預注漿等，根據超前地質預報結果，確定注漿段落，注漿參數，注漿范圍等。

（3）DK10+544～DK13+415段基底位于玄武巖與灰巖接觸帶，隧底可能沿接觸帶巖溶發育，該段仰拱施做前對隧底進行超前探測，查明隧底是否有隱伏巖溶，采用回填、跨越等綜合處理措施。

3.可溶巖與非可溶巖接觸帶隧道施工技術

DK10+514～DK12+939段洞身或隧底以下一定深度遇溶蝕破碎帶、古巖溶溝槽、接觸帶風化蝕變層（玄武土）的可能性大。針對玄武巖與灰巖接觸帶的位置、接觸關系、接觸帶充填情況及富水程度等不全是隧道圍巖級別所能涵蓋的地質問題這一地質復雜性，施工過程中需通過補充地質工作、超前地質預報及開挖揭示情況將處理措施納入動態設計。

3.1接觸帶位于邊墻時

利用開挖及超前鉆孔揭示的前方地質情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置，施作邊墻超前大外插角小導管局部注雙液漿堵水，待注漿完畢并達到注漿效果后，臺階法+臨時仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護，及時施作二次襯砌，如圖1所示。

3.2接觸帶位于拱部時

利用開挖及超前鉆孔揭示的前方地質情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置，施作拱部超前大外插角小導管局部注雙液漿堵水，待注漿完畢并達到注漿效果后，臺階法+臨時仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護，及時施作二次襯砌。

3.3接觸帶位于隧底時

用超前鉆孔及隧底開挖+基底探測揭示的隧底地質情況，確定接觸帶軟弱夾層面的位置、深度及范圍，施作Φ75鋼管樁注漿加固，待注漿完畢并達到注漿效果后，臺階法+臨時仰拱開挖，施作型鋼鋼架初期支護，及時施作二次襯砌。

（1）Φ75鋼管樁中間仰拱部分垂直施作，兩側邊墻分別按外傾5度、15度角施作。鋼管樁頂孔口段采用C15細石砼回填，鋼管樁長度以嵌入完整基巖不小于1.0m且樁長不超過10m控制。

（2）鋼管樁采用探灌結合的方法施工，利用部分鋼管樁鉆孔作為探測孔，對探測孔進行取苡分析，確定隧底接觸帶深度及影響范圍，以確定鋼管樁加固深度及范圍，以達到工程措施安全、合理的目的。探測孔縱橫向間距5m左右，當地質情況出現異常時應適當加密探測孔，探測孔深度均不得小于設計加固深度。

（3）鋼管樁施工完成后，應其注漿效果進行檢查，檢查注漿是否飽滿，是否達到設計要求。根據檢查結果及注漿過程記錄，對注漿效果進行評定。襯砌。

4.安全防護措施

4.1突水突泥地質災害處理

可溶巖與非可溶巖接觸帶、涌水突泥概況：

①接觸帶。隧道巖溶中等～強烈發育，隧道洞身多處于玄武巖中，茅口組灰巖位于隧道軌底以下，發育有大型巖溶現象，主發育方向近垂直于隧道往左側發育。巖溶古地貌不宜掌控及巖漿噴出后覆蓋接觸關系在局部范圍內基本無規律可循，可能出現洞身不間斷遇巖性混雜的情況，隧道可能遇大型隱伏巖溶及"囊式巖溶水"突水突泥的可能。

②涌水突泥。隧區內斷層破碎帶富水帶與地表沖溝水聯系密切，破碎帶地下水靜儲量較大本隧賦存著豐富的巖溶水。巖溶區通過洼地、豎井、落水洞、溶洞等形式匯集大氣降水補給地下水，后自西北向東南方向徑流，以巖溶下降泉、地下暗河形式排泄出地表，匯入洪家渡水庫。這類地下水含水量豐富。隧道開挖有產生突水、突泥的可能。

4.2預防措施

（1）隧道施工經過斷層破碎帶、可溶巖地段（尤其是巖溶富水區、接觸帶、斷層破碎帶），施工中以超前地質預測預報為基礎，對巖體賦水、地表水與地下水連通性、巖體完整性及施工安全、環境保護多因素進行評價。

（2）注漿方案。根據地質綜合評判，涌水、突水可能時進行超前預注漿。巖體結構性能極差，在水的影響下，開挖可能導致洞壁失穩，誘發更大涌突水、突泥，采用帷幕注漿。帷幕注漿由超前預注漿逐步擴大形成。超前探水未揭示而開挖后暴露的涌水溶洞采取補注漿對地下水進行封堵。

4.3突水突泥時的應急措施

（1）在掌子面后方設置逃生爬梯。逃生爬梯附近可放置救生圈、救生衣、保險繩等設備。施工中采用臨時鎖腳錨桿（拉桿）等措施對其進行穩定性加固。

（2）建立應急疏散系統：應急疏散標志標識最佳逃生路線、應急照明等，并配備相關救援設備、設施等。建立各工區間及其與洞外生產組織調度中心的通信，保證通信暢通。

（3）安全警戒：每處施工掌子面至少保持有1名安全警戒人員。負責全隧道安全風險識別，負責預警系統和應急照明系統開啟。安全警戒人員應要確切掌握每處掌子面作業人員人數，避免人員逃生時發生遺漏等意外。

5.結論

綜上所述，本文圍繞隧道設計施工開展研究，分析了震旦系玄武巖與灰巖接觸帶的地質特性，有針對性的提出了超前地質預報技術，對地質狀況進行探明，從而制定了有效的應對措施；并且探討了突水突泥地質災害處理和相對應的預防措施，對類似工程建設具有一定的指導意義。

參考文獻：

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