岩溶隧道施工.docx

岩 溶 隧 道 施 工1.岩溶:岩溶是可溶性岩层(如石灰岩、白云质灰岩等)受具有溶解能力(含 CO2 )的水的长 期作用而产生的。由于溶蚀的形成， 位置、塌陷作用的不同， 岩溶个体形态、大小也不 同。岩溶可概略分为以下几种情况。1.1 按有无地下水分:1.1.1 溶缝、溶槽、溶洞暗河支岔通道有季节性流水。1.1.2 长年流水。1.1.3 溶洞内无水,其中有充填物或干燥无充填物。其规模有大有小,大的有几十米,如轿顶山隧道出口正洞掘进 1600m 遇上特大溶洞, 溶洞沿线路长 80 余米,隧底面以上高 25m,宽约 60m,洞分四层,通道、支洞错综迂回， 其 下有常年流水的暗河，小的多在 10m 以内。1.2 按其出露在隧道洞身部位分1.2.1 位于隧道顶部或顶部的一侧1.2.2 位于隧道的墙部或墙部的一侧1.2.3 位于隧道的底部或底部的一侧1.2.4 洞身全部在溶洞或溶洞填充物内穿过溶缝、溶槽、溶洞等， 有沿线方向的， 有与线路正交或斜交的， 当隧道施工穿过可 溶性岩层时， 常遇见大小不等， 形状各异部位不同， 充填物及充填程度和含水量不等的 溶缝、溶槽、溶洞及暗河通道等。如宜宾至珙县铁路的轿顶山隧道长 3376m，在施工中 先后遇到溶洞、溶缝、溶槽、暗河通道等达数十次， 它们都给施工带来一定的困难。有的甚至改线绕道，如轿顶山特大溶洞，就在洞内设三个弯道，绕开溶洞。2.隧道遇到各种溶洞的处理措施和施工方法:隧道施工中遇到溶洞地段时,首先要查明溶洞分布范围,类型情况,岩层的稳定程度, 溶洞内填充物和地下水流情况等,分别采取截、引、堵、越、绕等措施进行处理和施工。 2.1 拦截地表水根据勘测资料和施工现场观测,当地表自然沟床,汇水洼地发现有溶穴、落水洞、漏 斗、竖井等为隧道地下水补给来源， 补给量随季节变化， 则采用拦截地表水。如为自然 沟槽， 采用在溶穴、落水洞、漏斗、地表陷穴四周施作浆砌片石排水沟。如地表为一溶 蚀封闭洼地， 则可采用截水沟， 泄水暗管， 泄水暗管将水引到隧道渗泄区以外。如图一隧 道 中540520530520520截水沟溶蚀洼地510为轿顶山隧道地表水截水处理的实例530510宜宾珙县汇水暗管泄水沟540图一2 .2 引排地下当隧道掘进遇到溶洞有流水时， 宜排不宜堵， 首先应查明水源， 涌水量， 流向及与 隧道位置的关系， 采取以排为主， 截引相结合的措施常年流量大的采用开凿泄水将水排 除洞外，流量小的可采用拦截引排将水引入隧道排水沟内，排出洞外。2.2.1 常年流量大的岩溶地下水，即隧道排水沟无法正常完全排走的水。2.2.2 隧道设有平行导坑： 地下水出露在平导一侧， 比较好处理， 可自平导凿泄露水洞， 将水引入平行导坑排走。当地下水出露在平行导坑的另一侧,则需将水排引到平行导坑 一侧,再由平行导坑开凿至正洞的泄水洞将水引入平导排出至洞外。当地下水出露在平导另一侧， 拱顶上部， 或隧道拱顶以上时,可在拱顶以上设渡槽， 横跨隧道， 将水引至平导一侧由泄水洞排至平导。渡槽两端置于拱顶以上的岩帮上， 然后用竖向暗沟，将水引至泄水洞，再引入平导，排出洞外。如图二渡槽涌水竖向盲沟泄水洞平行导坑线图 二当地下水出露在平导另一侧， 拱顶至隧底标高， 可采用竖向间沟或在隧道衬砌范围外用浆砌片石拦 水墙拦截地下水，当地下水出露较高时用间沟，出露较低时用拦水墙，然后用暗沟或暗管将水引至平导 一侧，再由泄水洞排往平导排至洞外。如图三涌水 竖向盲沟 隧道浆砌片石拦水墙平行导坑暗沟或暗管泄水洞图三2.2.3 当隧道未设平行导坑时，其在隧道部位的处理方法，基本同有平行导坑，但泄水 洞要选择适当位置将水排除至洞外。2.2.4 一般涌水即利用隧道排水沟能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到的是一般涌 水。仍以引排为主，其处理方法是：涌水在隧道顶上部出露的，采用在衬砌范围以外， 拱部设渡槽和墙部竖向暗沟， 将水引至墙脚外侧， 在衬砌边墙脚留一暗洞或理设钢管将 水引入隧道排水沟， 当涌水出露在边墙部位， 在边墙衬砌以外可设竖向盲沟或暗沟、将 水引至边墙脚外侧， 在边墙衬砌时， 墙脚留一暗洞或理管将水引入隧道排水沟排出洞外。2.3 堵填2.3.1 对已停止发育，径跨不大，无水或渗水较小量，可根据其与隧道相交的位置及其 充填情况，采用浆砌石或砼回填封闭，并辅以适当的引排水。2.3.1.1 溶槽位于隧道拱部,横穿隧道且有水,但溶槽不大,有部份充填物。采用浆砌征石 回填封堵拱顶， 其宽度至拱脚外 2m， 并在涌水侧， 作竖向暗沟或盲沟， 将水引入隧道排 水沟。如图四浆砌片石2m竖向暗沟或盲沟图 四2.3.1.2 溶洞们于隧道中部或一侧,仍采用浆砌片石封闭,渗水引入隧道排 水沟。如图五浆砌片石泄水孔图 五2.3.1.3 溶洞隧底部且较小时,仍采用浆砌片石或砼封闭。2.3.2 隧道穿过溶洞,下部为充填物,拱部以上空洞,可采用加强衬砌,拱顶以上设浆砌片 石,浆砌片石以上设干砌片石封闭.如空洞过高,可视岩石破碎程度,对空穴岩壁可进行 适当喷锚加固。图五为轿顶山隧道 K58+167K58+177 一段,隧道洞身穿过溶洞充填物, 充填物干燥紧密,拱顶为空洞的处理实例.衬砌改为类围岩,曲墙有仰拱,拱部增设钢轨骨架。3.0干砌片石回填1.5浆砌片石12 钢制钢拱架图 六2.4 跨越:当溶洞较深时,不宜采用堵填封闭的方法,可采用梁、拱跨越， 钽梁端或拱座要置于 稳固可靠的基础上，在隧道施工中，以梁跨越较多，且施工较为方便。当隧道道边墙县空时， 设钢筋砼或钢轨托梁通过， 隧道底部以钢筋砼梁通过， 易于 预制暗管施工， 质量可靠。如宜珙铁路马蹄山隧道 K61+780K61+798 段为一大溶液洞,隧道全断 面位于溶洞内,且溶洞很深不宜回填。变更设计， 两侧边墙下设 38kg/m 旧钢轨束钢筋砼 托梁长 16m 通过。隧底设 16m 钢筋砼梁跨过。施工时托梁基础和桥台一起施工。2.5 施工中遇到特大和一时难以处理的溶洞。为使工程不陷入停顿，可以改线绕行通过 溶洞或用迂回导坑绕过溶洞区， 继续进行施工一面进行溶洞处理。如宜珙铁路轿顶山隧 道， 在距出口 1600m， k58+320+400 遇到一特大溶洞,溶洞沿线路长达 80 余米,隧底面 以上高25m,宽近60m,洞分四层,通道支洞错综迂回,其下有常年流水的暗河.处理十分困 难,经设计院现场设计组变更设计在隧道内增设 3 个弯道,改线绕行,避开溶洞通过。3、施工工艺3.1 拦截地表水施工工艺3.1.1 截水沟和泄水沟施工工艺测量溶蚀洼地绘水面积、调查落水洞的水量设计截水(泄水)沟截面形式和大小和流水坡率标高测量放线,测放出水沟位置用人工挖水沟,石方小炮爆破开挖用人工砌筑截(泄)水沟3.3.2 泄水暗管施工工艺测量放线开挖沟槽埋设暗管回填埋设的暗管3.2 引排地下水工艺3.2.1 拱顶横向排水渡槽: 搭设脚手架及支架并将水引至渡槽外侧 处理、加固岩帮设置渡槽两端的基岩 制 作 模 型 槽 底 槽 立 渡弯 制 钢 筋绑扎渡槽底板钢筋、立底板外模灌 注 底 板 砼立内模、绑扎渡槽侧墙钢筋立外模、灌筑侧墙砼、外模随砼灌筑逐渐加高养生、折内模将水引入渡槽拆除外模和支架、脚手架竖向暗沟，分段自下向上灌注，先于渡槽灌注完毕。3.2.2 泄水洞施工工艺，泄水洞开挖，采用人工手持风动凿岩机钻孔，爆破开挖，人工 翻碴至平行导坑，或人力车运输至洞外，其工艺流程如下：测量放线、布置炮孔钻 孔 、爆 破通 风 、出 碴开挖一段后、支护衬砌往 复 循 环 至 贯 通3.2.3 暗沟施工工艺测 放 暗 沟 位 置开挖、修凿、检查暗沟断面立下节暗沟模型灌注下节暗沟砼拆 除 下 节 内 模立 上 节 模 型灌 注 上 节 砼养 生 拆 模3.3 回填封闭:一般浆砌片石或灌注砼常规方法3.4 边墙跨越托梁施工工艺变更设计、确定托梁形式和结构布筋两端基础处理和加固可与桥台同时施工处理搭设支承架立底模放置旧钢轨和绑扎钢筋灌注托梁砼养 生 拆 模灌注边墙砼(边墙砼也可同托梁砼一起灌注)3.5 隧底部跨越桥梁施工工艺变更设计、确定桥梁结构形式测 量 放 线 桥台基础开挖(与托梁基础一起施工) 搭设浇筑梁部支架、立底模绑扎梁部钢筋和立侧模板灌 注 梁 部 砼养生 、拆模4.劳动力组织进度指标4.1 地表截水沟、泄水沟： 采用一班制施工， 一个施工段， 23 作业面两个作业组 20-25 人， 其中： 开挖作业组开山工。约 10 人，砌筑作业组， 石工 3-4 人， 普工 8-12 人。每 日可完成 30-40m。4.2 泄水暗洞,采用一班制施工:2 个作业组施工约 25 人。其中开挖作业约 10-12 名,开 山工担任挖沟出土,管节预制安装组 12-14 人,其中木工 1 人,钢筋工 1 人,砼工 3-4 人, 石工 1 人,普工 6-8 人,每天可完成土石方 30-40m3。4.3 渡槽:一个综合作业组施工 18-20 人。其中:开挖工 2 人,架子工和木工 2 人,钢筋工2 人,电工 1 人,卷扬机司机 1 人,砼工 4 人,普工 6-8 人。4.4 泄水洞:采用三班制施工,每小班约 10 人,其中:开挖工 2-4 人,翻碴、运输出碴工 4-6 人,电工 1 人。需衬砌时，增加木工 1 人，砼工 3-4 人，每小班进度 1.01.5m4.5 边墙托梁:采用三班制施工,开挖工 2-4 人,木工 2 人,钢筋工 2 人,电工 1 人,砼工 3-4 人,普工 2-4 人,合计每班约 15 人。4.6 桥梁施工:采用三班制施工,桥台开挖每小班开挖工 6-8 人,翻碴普工 8 人,合计每小 班 14-16 人。桥台砼灌注,每小班电工 1 人,木工 1 人,砼工 3-4 人,普工 6-8 人,合计 12-14 人。桥梁综合作业班施工约 20 人。其中： 电工 1 人，架子工 2 人，木工 2 人，钢筋工 4 人，砼工 3-4 人，普工 6-8 人。5 机械设备配置5.1 地表截水沟,泄水沟和排水暗管:配备 12m3/min 一台，风动凿岩机 4 台，350L 搅拌 机一台。5.2 泄水洞:利用隧道风水管和凿岩设备,不需另行配备。5.3 渡槽、托梁和桥梁:开挖利用隧道的风水管路和凿岩设备,砼灌注仍用隧道衬砌的砼 拌合和捣固设备,另增加 1t 卷扬机 1 台,钢筋加工设备一套。6 质量控制要点6.1 地表截水沟,泄水沟砌筑时,必须要先铺底灰,灰浆饱满,保证水沟不漏水。6.2 暗沟接头处要设砼基座,暗管接头要封堵,严密不漏水。6.3 泄水洞掘进施工中要掌握好坡度,保证排水畅通。6.4 渡槽暗沟施工量,需先临时引向渡槽的一侧,保证渡槽、暗沟施工不受水的影响，施工后需待砼达到一定强度，能确保砼不受水流冲刷影响时，方能将水引入渡槽和暗沟。 6.5 托梁使用的旧钢必须经过探伤检查无断裂现象,且通长无接头,如需接长时,采用斜 口焊接后,两侧再加鱼尾钣邦焊,同一截面的接头应小于 50%,钢筋要保证位置正确。6.6 桥梁施工时,应保证底模支撑牢固模型不变形,钢筋位置正确。6.7 砼要捣固密实,在钢筋密集部位,用坍落度较大的砼，在整个灌注和捣固过程中必须 保证钢筋不变形走位。7.安全、质量及环保措施7.1 在隧道施工前,对地表进行详细勘察,结合设计文件提供的资料,分析研究岩溶状态, 估计可能遇到溶洞的地段,制定过各类溶洞的施工方案及安全措施。7.2 对地表水、出水点、地表陷穴、等进行详细了解和测量，采取截排水和对地表进行 必要的处理，防止地表水下渗。7.3 在掘进时，当凿岩机钻进速度变快时，可能已达到溶洞边缘，应注意观察地下水变 化情况及裂隙溶蚀程度， 当有所加剧时就加强支护及排水工作， 放缓掘进速度， 采用钻 超前探孔的方法， 探明前方地质和地下水情况， 防止水囊、岩溶水暗河或泥夹水大量涌 入隧道。7.4 当隧道掘进施工为下坡地段，可能遇到溶洞时，要准备足够的排水设备。7.5 当掘进达到溶洞边缘时， 各工序要紧密衔接， 加强支护， 同时设法探明溶洞的形状、 范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。7.6 施工中溶洞顶板要经常检查及时处理危石,根据溶洞大小,顶板石质情况,对顶板进 行适当的加固防护,如喷砼或锚、网、喷加固。7.7 在溶洞充填体中掘进.如充填物较松软,可用插板法,或开挖前劈裂注浆法施工,并注 意预留沉落梁.如充分填物为碎石块堆积,可在开挖前采用注浆加固。7.8 溶洞未作出处理方案前,不要将弃碴倾填在溶洞中。7.9 施工污水废水排出洞外后,需经过沉淀后排放。7.10 开挖土石及充填物要弃置在指定弃土场,作好弃土场防护,防止堵渠污染河流及损 害农作物。