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宜万铁路大支坪隧道岩溶地质灾害综合防治技术

李庚许  
【摘要】: 在岩溶地区修建隧道工程,施工过程中的突水突泥已成为最严重的工程地质灾害之一。隧道穿越处蕴藏大规模突水突泥的溶洞或暗河,一旦施工中未超前探明或处治措施不合理,不但危及隧道施工安全,影响隧道施工进度,还会在隧道建成后造成严重的运营水害及地表环境恶化,给人们的生产、生活造成重大损失。为预防岩溶隧道重大突水突泥的发生,需要综合防治技术研究。 论文研究总结施工中如何防范岩溶隐伏高压富水构造突水突泥地质灾害及永久运营结构防水害安全。以宜万铁路八座I级复杂岩溶隧道最具典型及代表性之一的大支坪隧道为依托,其技术原理是在岩溶隧道掌子面开挖前,采用综合超前地质预测预报技术准确探明前方岩溶突水突泥构造,根据岩溶隐伏构造形态及规模,选择注浆、迂回绕行、排泄降压等安全施工方案,并建立健全防灾预警及救援系统。具体包括以下五项主要关键技术内容: (1)岩溶突水突泥隐伏构造综合超前地质精确探测技术 该技术用于精确探明隧道开挖前突水突泥岩溶隐伏构造形态及规模,判释成灾类型,准确评估灾害对施工的影响程度。一是通过地表和洞内掌子面地质调查及素描,判断岩溶成灾征兆;二是充分发挥物探仪器作用,通过物探掌握定性一手资料;三是利用长、中、短距离水平钻孔及超长炮孔等直观物理手段,对岩溶位置、涌水量、水压、岩溶充填物性质及规模等定量探测;四是地质预测预报按地质风险分级管理。四者共同形成精确探测、规避突发性地质灾害强有利的技术手段。 (2)隧道围岩预注浆加固及堵水技术 用于已探明的易发生突水突泥溶腔的注浆加固堵水施工。该技术是利用配套的机械设备,采取合理的注浆工艺,将适宜的注浆材料注入工程对象,以达到填充、加固、堵水、抬升,以及纠偏等目的。 对于易发生重大地质灾害的突水突泥高压富水溶腔,采用轮廓线外3~8m全断面帷幕注浆加固方案。对于一般裂隙涌水、规模较小溶腔等对工程不会造成施工危害的岩溶构造,则采取局部注浆或开挖揭示后径向注浆堵水方案。该项技术已被广泛成熟地应用到岩溶隧道防突水突泥溶腔的治理上,此成果紧密结合现场实际,是又一次注浆技术系统的总结及升华。 (3)大型突水突泥溶腔迂回绕行技术 用于已探明的较孤立的、正向迂回绕行可躲避的突水突泥溶腔,利用岩溶发育较弱地带,见缝插针、设置迂回导坑绕行通过。 大支坪隧道施工中遇到5处大型高压富水突水突泥溶腔,正面突破不仅难度大、风险高,而且处理工期长,不满足快速向前开辟工作面长隧短打的施组方案。故在综合地质预报超前精确探测地质情况下采用了向左或向右另开横通道迂回绕行安全快速通过向前开辟工作面的方案。 (4)高压富水溶腔释能降压技术 该技术是针对与地表有较强水力联系,具强烈富水性和透水性,极易形成较大规模突水突泥的岩溶高压富水溶腔,通过设置永久排水洞、与排水洞相连通的排水支洞、钻孔、正洞溶腔临界爆破揭示溶腔等手段达到排水、排泥、排石目的。有效解决岩溶隧道运营正线水沟排泄岩溶涌水能力不足、运营水害永久安全隐患、高压富水泥石充填溶腔突水突泥、由较强抗水压支护结构抵抗外荷载费用高、施工难度大等技术难题。有效避免了重大突水突泥地质灾害的发生,实现了岩溶隧道“堵排结合,限量排放,综合治理”的目的。 (5)岩溶隧道防灾预警及救援技术 复杂岩溶隧道系统防灾预警及救援技术是当隧道发生突水突泥等突发性地质灾害时,现场人员能够安全快速躲避、撤离免受伤害和设施免受破坏的安全应急保障系统。技术原理:岩溶隧道结合风险源及风险响应特点,一是建立风险隧道安全等级管理体系。根据与隧道风险等级管理相关的地质预报、雨量、水量、水压观测及围岩监控量测系统,制定风险隧道安全进洞施工条件;二是岩溶隧道各作业面设置可靠的防灾报警、应急照明及逃生救援系统;三是完善与安全有关的进出洞登记、早点名安全教育培训及定期防灾逃生演练制度。以上三项措施确保了高风险隧道快速反应应急机制的有效运行。 以上五项核心技术构成了具有系统性、综合性、实用性较强的岩溶隧道突水突泥地质灾害预防及处治综合施工技术。


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