第３８卷第１Ｏ期 ・１９２・ ２ ０ １ ２年４月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．１０ Ａｐｒ． ２０１２ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）１０—０１９２—０２ 岩溶隧道正洞绕行小断面掘进施工方法研究 张彦飞 （山西省公路局建设处，山西太原０３０００６） 摘要：通过介绍隧道正洞遭遇岩溶后，除正面处理溶腔外同时实施绕行迂回小断面掘进的施工方案，为岩溶地区修建隧道遭遇 大型溶腔时能够及时恢复掘进提供了一种安全可行的处理方案，对今后同类工程的施工有一定的指导作用。 关键词：岩溶隧道，施工方案，小断面掘进 中图分类号：Ｕ４５５．７ 文献标识码：Ａ 一１ 工程概况 １３．５％ｅ，一１５．３％０的反坡进行开挖掘进。工程施工过程出现的 经常出现冒泥、冒水现象，施工尤为困难。 某铁路是岩溶地质较多、构造较复杂的干线，某隧道是该段 主要问题岩溶段含水量大，线路中最为复杂、施工难度大和控制性工程，属于全线八座Ｉ级 ２施工过程出现岩溶的情况概述 高风险隧道之一，全长１０ ５２８ ｍ，设置贯通平导在线路左边，隧道 当隧道进口掘进至约３ ０００ ｍ时，多次遭遇岩溶，大小不等共 进口位于二、三叠系灰岩的地质段落，处于溶岩地质层，地质构造 约达１６０处，其中规模较大的冒水冒泥的溶腔对隧道施工影响严 以背斜为主，经过３条暗河，预计正常涌水量为１７６ ０００ ｍ。／ｄ，最 重，大约有１５处（其中正洞有８处）。该段落岩溶腔发育位置情 大涌水量为７４３ ０００ Ｉｌ１３／ｄ；隧道最大埋深６７０ ｍ，进口分别设置 况见图１。 ８ 毫 ０ 吁｝『 畋 末 ［—］高压宫水溶腔 ｉ 泥质充填溶腔 图１隧道进口典型岩溶发育分布图（单位－＇ｉｌ１） 正洞除２号和６号为压力较大且含水量极高的溶腔外，其他 作空间的要求，尽量采用施工单位已有的设备的原则来选择绕行 均为淤积的泥沙填充的溶腔。施工过程不仅需要对这些溶腔进 导坑角度和断面形式，尽最大努力节约成本。该隧道进口主体施 行直接处理，同时还需对部分段落实施迂回绕行小断面掘进施 工采用有轨运输方式，运输设备采用ＳＤ１４梭式矿车，挖装采用 工，以便进一步为隧道施工和溶腔处理提供有利条件。 ＩＴＣ３１２挖装机进行，结合运输及挖装设备的需要选取线路半径及 ３ 绕行迂回导坑的施工方案 断面形式，在该绕行线路中选取导坑与线路间夹角为３ｏ。，而选取 当隧道施工遭遇严重的不良地质，通过超前地质预报确定不 有轨运输４．０ ｍ×４．２ ｍ截面形式。迂回导坑与主线中线间距的 良地质地段仅仅通过隧道正面直接处理困难或影响时间很长的 确定主要依岩溶地质的横向发育宽度而定，本次施工在隧道 情况下（处理时间超过１．５个月时），再考虑绕行施工方案。１）绕行前探测。 ＰＤＫ３６４＋００５岩溶段选择的迂回间距为１５ １１１；而在２号溶洞选择 的迂回间距达到５０ ｍ。 首先需要进行绕行施工的可能性探测，一般采取物探和钻探相结合的方法进行地质探测，采用地质雷达对异常地质地段的两 侧扩大半径范围进行探测，如有异常地质情况则选取不明显的一 ４ 绕行施工实施 实施迂回绕行导坑施工时，往往距离不良地质段不远，为确 保绕行施工的顺利实施，施工过程务必做好施工地质要求的各项 侧进行钻孔验证，进一步判别有关地质情况。迂回绕行施工应结 工作。尤其是在确定平行迂回导坑时特别注意主要地质预报的 合岩层产状与隧道轴线之间的关系来选择合适的绕行方案，当初 长度和范围，地质情况尽可能的准确。在实施过程中应加强各交 步确定了绕行的位置时，可采取选择２个～３个探孔予以验证。 叉口位置的施工支护，确保已施工地段的结构安全。 在掌握了绕行施工地段地质情况的前提下，方可实施绕行方案。 ５小断面掘进方案的优缺点 ２）合理选择导坑角度、导坑位置及断面形式。 当绕行迂回导坑恢复至正洞位置后，根据 （下转第２８８页） 根据隧道开挖掘进的施工工艺及施工选用的机械设备的操 收稿．日期：２０１２－０２＿２１ 作者简介：张彦飞（１９７８一），男，硕士，工程师 ・２８８・ 第３８卷第１０期 ２ ０ １ ２年４月 山 西 建 筑 的最新尝试。此举不仅大大提高了监管效率，而且大大提高了信 参考文献： ［１］ 芮静康．建筑安全监控防范技术［Ｍ］．北京：中国建筑工业 息化管理水平，更加有力地推进了“科技兴安，安全发展”。 出版社，２ＯＯ６。 据了解我们采用的建筑工程安全监督管理系统，在硬件设备 投入上尚处于浙江省同行领先地位，而且在全省率先整合了ＧＩＳ技 ［２］ 冯明．中国电信网络视频监控业务技术规范（Ｖ２．０）［ｚ］． 术和“全球眼”系统，构筑了一张“安全生产，预防为主，综合治理” ［３］ 殷德军．建筑工程安全管理［Ｍ］．武汉：电子工业出版社， 的“天罗地网”，更加全面、给力、和谐地保障了“平安工地”建设。 ２Ｏ０８． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＬＩＮ Ｑｉａｏ ＨＵＡＮＧ Ｊｉａｎ－ｌｕｎ ＸＩＡＯ Ｚｈｉ—ｉｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ Ｗｅｎｚｈｏｕ ｃｉｔｙ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｒｅ— ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｄｅｓｃｉｒｂｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＧＩＳ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｏｆ“ｇｌｏｂａｌ ｅｙｅ”ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ ｔｈｅｎ ｆｉｎ￣ｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｉｔｅ ｉｎ Ｗｅｎｚｈｏｕ ｃｉｔｙ， ＳＯ ａｓ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｓａｆｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ，ＧＩＳ （上接第１９２页） 地质条件、溶腔处理效果、进度、隧道进度等在 正洞内采用与迂回导坑相同的断面进行快速施工。主洞采取小 表１ 正洞遭遇溶腔绕行小断面掘进统计表 序号 １ ２ ３ ４ ５ 溶腔 ４号 ５号 ６号 ７号 ８号 绕行横通道 ４号横通道 ６号横通道 ７号横通道 长度／ｎｌ ２３８ ５Ｏ９ ４４７ 小断面麓工情况 遭遇６号溶腔 遭遇７号溶腔 备注 断面施工与采取全断面施工的优缺点比较如下： １）从隧道施工安全掘进方面考虑。ａ．采用小断面施工掘进 的方法，对岩溶段附近段落施工的安全有较大的保障，小断面掘 进速度快，支护及时，有突发事件时处理比较方便快捷。ｂ．主洞 采取小断面掘进的方法施工，该方法可以提前探明地质情况，加 强了隧道施工安全，而且施工速度快。Ｃ．小断面迂回后反过来处 理溶岩地段可以从两头进行，能够快速打通通道，达到快速处理 ６号溶腔小断面绕行时，绕行线路遇到７号新的溶腔，通过 加强支护和对溶腔进行预注浆处理，全断面扩挖至该里程时 进行二次注浆处理后及时顺利通过 ９号横通道 １４ 遭遇９号溶腔 施工过程中正洞绕行小断面和迂回导坑累计绕行处理１ ３４６ ｍ， 对绕行过程中遇到新的溶腔段采取加强支护和预注浆处理的方 的效果，提高施工作业安全。ｄ．若采用全断面施工，施工速度慢， 式进行处治，为全断面施工提供了有效的保障。 支护周期长，开挖面长时间临空容易发生塌方，安全性低。２）采 用小断面施工的掘进断面小，工程量少，工序相对简单，施工速度 快，保证施工质量。３）采用小断面施工方法时，一次开挖后需要 ７结语 在实际施工过程中通过对该隧道在遭遇溶岩地段时采取迂 为在岩溶地区修建隧道过程中，当遭 进行二次扩挖，同时电缆、通风、排水管线等均需进行重新拆移， 回绕行小断面施工的方法，可行的工程实例。在实 个别施工环节相对复杂。４）从施工成本投入方面考虑。ａ．小断面 遇溶腔而又工期紧迫时提供了一个安全、开挖后结构相对稳定，不需要新增二次衬砌台车的费用，大大缩 施迂回绕行过程中，要考虑到可靠的安全保障措施、结合现场实 精细的劳动力及机械安排等施工组 减了成本投入。ｂ．小断面作业需要的施工技术人员和机械设备， 际谨慎绕行断面及位置选择、再结合科学的治理溶腔，完善的预警逃生措施方案，最大限度 完全可以将原来全断面施工的作业人员重新组合利用。可减少 织，尽可能的规避地质灾害的发生。 进一步增加人员、设备相应增加工程费用。Ｃ．小断面作业尚需二 的降低岩溶隧道的施工安全风险， 次扩挖而产生新的费用，与全断面作业相比，会发生人工费、材 参考文献： 蒋正华．城市地铁区间隧道开挖的地面沉降控制研究［Ｄ］． 料、机械设备相应增加的情形，经估算约增加２０％的费用，当岩层 ［１］破碎严重时还需考虑小断面临时支护，也要增加部分费用，但在 成都：西南交通大学，２００３． 王毅才．隧道工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０００． 个别特殊的施工段落用较少的资金来实现施工作业的安全是完 ［２］ 刘运通，高文学，刘宏刚．现代公路工程爆破［Ｍ］．北京：人 全可行且必要的。综上所述，在隧道施工遇到岩溶等特殊段落 ［３］时，因地质情况不能完全确定，拖延的施工工期长，而采用小断面 民交通出版社，２００６． 鲍宏伟．浅谈岩溶地层隧道施工中典型溶洞的处理技术与 施工导坑迂回绕行方法施工时，不仅能保证施工的安全，提高施 ［４］措施［Ｊ］．科技传播，２０１１（１３）：２０４－２０６． 工质量，还能降低工程成本。 ６现场实施步骤 ［５］ 崔大龙，王 琪．溶洞地层盾构施工技术探讨［Ｊ］．施工技 术，２００８（９）：１３９． 在实际施工时，结合各段落的施工特点对４号一８号溶腔采 罗琼．岩溶隧道施工技术［Ｊ］．铁道工程学报，２００５（３）： 取先绕行然后再采取小断面开挖的方法施工。具体各溶腔迂回 ［６］后小断面施工长度见表１。 ２２５－２２６． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｍａｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｂｙｐａｓｓｉｎｇ ｓｍａｌｌ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｉｎ ｋａｒｓｔ ｔｕｎｎｅｌｓ ＺＨＡＮＧ Ｙａｈ．ｆｅｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｓ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｃａｖｉｔｙ，ｉｍｐｌｅ－ ｍｅｎｔｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｙｐａｓｓｉｎｇ ｓｍａｌｌ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ．ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｓａｆｅ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｔｏ ｒｅｓｕｍｅ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅ ｌｉｎｇ ｗｈｅｎ ｈｅｔ ｔｕｎｎｅｌ Ｆｕｎｓ ａｃｒｏｓｓ ｌｒｇａｅ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｃａｖｉｔｙ ｉｎ ｋａｒｓｔ ａｒｅａｓ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｒｏｌｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌｒａ ｐｗｊｅｃｔｓ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｋａｒｓｔ ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ，ｓｍａｌｌ—ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
