西铁车2号隧道特殊地质段施工技术

范 亚 娜

(中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266061)

西铁车2号隧道特殊地质段施工技术

范 亚 娜

(中铁二十局集团第四工程有限公司，山东 青岛 266061)

结合西铁车2号隧道不良地质段的工程概况，对工程施工的重难点进行了分析，介绍了岩爆、大变形、突泥及涌水地段的施工方案，指出对特殊地质段施工，应当提前进行地质调查，并针对特殊地质状况制定与其地质条件相适应的施工方案。

特殊地质，隧道，施工技术

0 引言

西铁车2号隧道地质构造复杂，先后穿越了12条断层，有多条是富水断层，施工过程中曾发生较大规模的涌水突泥等灾害，而且隧道途经高地温，高地应力与软弱岩质结合地带，给隧道建设带来巨大挑战。建设过程中，我们针对易发灾害制定了详细的施工方案，引入动态控制系统，确保施工质量的同时，也对隧道的成本控制，通风技术，施工风险评估等作了研究，取得了一定的研究成果，为进一步明确特殊地质段的施工方法作出总结。

1 工程概况

山西中南部铁路通道西铁车2号隧道位于山东省莱芜市境内，全长7 888 m，该隧道穿越山区，冲沟发育，地面高程296 m～565 m之间，相对高差最大约269 m，丘坡自然坡度较陡，纵向自然坡角一般为15°～50°，横向自然坡角一般为15°～45°。Ⅲ级围岩长度为2 240 m；Ⅳ级围岩长度为1 108 m；Ⅴ级围岩长度4 540 m；各级围岩占隧道总长度的比例分别为：28.40%，14.04%，57.56%。隧道设置一座613 m斜井，斜井井口位于线路前进方向左侧，斜井与正洞交角90°，综合坡度10%。斜井进入正洞后双方向施工，斜井为双车道斜井，采用无轨运输方式出碴。

2 工程重难点分析

西铁车2号隧道施工难度大、施工技术要求高，导致这一问题的原因表现在如下几个方面：

1)工程地质环境复杂多变。

西铁车2号隧道穿越多种复杂地质段，如：洞身穿越了多条碎裂岩带、裂隙密集带，其中有3条为强富水性地质段，易产生中涌水，易渗水、掉块、坍塌；洞身穿越两条节理裂隙发育带；有三段为高地温地段；部分地段可能处于中等～强规模岩爆区。这也使得确保工程的施工安全既是本工程的重点，也是本工程的难点。

2)软弱岩质偏多与高地应力结合。

西铁车2号隧道穿越多种地质带，其岩石力学性质复杂多样，施工中应该着重加强监测，做好专项施工方案和应急预案。主要表现为软质岩居多，部分里程段位于极高应力区，可能存在软岩变形。隧道的构造应力容易引起对隧道的挤压使之大变形，所以高地应力隧道有着大变形的特征，增加了支护的难度。

3)高地温段施工条件严峻。

西铁车2号隧道具有特殊的地理和地质条件，工程施工中穿越高地温区域，在高地温条件下如何综合降温，有效地在高地温、高温热水隧洞中进行施工，降低高地温、高温热水温度的措施就显得非常重要，也是该工程的一大难点。

4)涌水突泥对洞内危害巨大。

涌水突泥现象在本工程中应当尤为重视，本隧道穿越多个地质破碎带和弱透水层，隧道施工过程中，有渗水对隧道施工造成影响，如不加以治理，最终导致涌水突泥现象发生，增加了隧道的施工难度。

因此，在开挖工程中尽量采用“短进尺”，减少对周边围岩的扰动，降低对周边软弱破碎带的影响，从而降低事故发生的可能性。

3 关于特殊地质段的施工技术

3.1 岩爆段施工技术

3.1.1 岩爆发生的特征

岩爆发生是随着埋深的增加而增多，西铁车2号隧道的岩爆以零星、成片、连续型岩爆，岩爆等级以轻微为主，少数段发生中等和强烈岩爆。

3.1.2 岩爆段的施工手段

目前岩爆处理的常用方法归纳起来，不外乎两种主要手段，即一是以防为主的方案：改善围岩物理力学性质、应力解除法、调整作业、待避；二是以治为主的加固围岩方案：具体包括喷、锚网、超前支护、格栅钢架等加固措施。

实际操作可按图1程序判断并组织施工。

技术室必须与当班工作人员作好方案交底工作，现场班组必须严格按程序组织施工。对于不同程度的岩爆地段，采取不同的方法处理。

3.1.3 不同岩爆段的处理方法

1)对于微弱岩爆地段，以降低开爆岩体的脆性、提高岩体的塑性为主，具体措施是施工中采用向开爆岩体表面用高压水枪喷水，待岩体充分吸水软化具有一定的塑性之后再开挖，可有效降低岩爆。

2)对于中等岩爆地段，以加速周边岩体的应力释放，降低应力的集中释放为主，具体的施工方案为在围岩内部中钻孔并采用高压注水的方式，增加围岩的含水率，以此加速原岩应力的释放。

3)对于强烈岩爆地段，以打设应力释放孔的方式对岩体应力进行解除，并加大监测频率，保证施工过程的安全。

3.2 软岩大变形段施工技术

软岩大变形隧道施工中主要以预测为主，目前软岩大变形预测方法主要采用强度理论中普遍应用的工程岩体分级标准判别法进行定性评价。

对软岩和破碎结构，应遵循缩短开挖进尺，降低爆破强度，开挖之后及时支护，加强监测频率，及时施作衬砌，尽快闭合成环的原则。在西铁车2号隧道施工中，因地制宜，制定合理的施工方案，确保隧道安全穿越。

3.3 高地温段施工技术

高地温段的施工应当加强超前地质预报工作，对工作面温度监控。在西铁车2号隧道高地温地段施工中，温度超标时及时采取降温措施：

1)通过两个风机加强通风，及时更新洞室内空气环境，避免发生安全事故，采用温度差的方法，将洞内空气与外界形成对流，将洞外凉爽空气压入洞内，高温气体排出洞外。

2)降低掌子面附近的温度，可采用物理降温的方式，如在掌子面洒水，或者放置冰块以吸收热量，改善工作人员的工作环境。

3.4 突泥、涌水段施工技术

西铁车2号隧道穿越多处断层和水资源富裕区，通过地层地下水资源丰富，容易发生突水突泥现象，对施工机具和人员安全造成威胁。因此，提前预测前方地质情况，针对不同的地段，采取不同的技术措施进行施工。

3.4.1 涌水地段施工技术

1)易发涌水的地段。采取“预防为主”的原则，加大监测频率，制定相应的应急预案。

2)发生涌水的地段。坚持“以堵为主，堵排结合”的原则，在加大监测频率的基础上，对周边围岩进行注浆，提高周边围岩的抗渗性。

3)即将进入设计富水地段。加强超前地质预报，增加对隧道前方及周边岩体水的调查，并且备足抽水设备，做好排水措施及突水预案。

3.4.2 突泥地段施工

涌水和突泥会对隧道产生较大的危害，若不加以治理，会导致更大的施工危险，严重时甚至会坍塌。

1)水量丰富的地层。

做好隧道前方20 m范围内的地质预报工作，加强监测频率，提早应对，做好防范工作。提前制定好防灾应急预案，一旦发生险情，及时做好防灾减灾工作。

2)发生有危害的突泥。

采取以堵为主的原则，尽快将口堵住。用堵口材料将出漏口堵住后，及时喷混凝土将其封闭，对周围岩体进行注浆加固，必要时辅以钢支撑等。同时在此断面附近设置监控量测点，监测围岩收敛变形情况。

4 结语

施工中秉承安全第一的目标，提前进行地质调查以增加对未知危险因素的把控，针对岩爆、软弱围岩大变形、高地温及突泥涌水等特殊地质条件，在总结以往工程经验的基础上，稳中求变以适应实际工程的需要，针对不同的地质条件制定与其地质条件相应的施工方案。

施工中重视过程控制、加强施工的监管、进行必要的监控量测，将发生灾害的可能性降到最低，从而保证施工安全进行；并减少了对周围环境的影响和破坏，在保证施工安全与工程质量的前提下，按期完工。该工程的成功经验，可为类似工程提供有益的借鉴。

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Abstract: Combining with engineering conditions of poor geological tunnel section west rail car No.2 tunnel, the paper analyzes the engineering construction points and difficulties, introduces the construction scheme of roc-burst, large deformation, mud bursting and water bursting sections, and finally points out that: it is necessary to formulate suitable construction scheme in light of special geological conditions in the premise of carrying out geological investigation.

Key words: special geology, tunnel, construction technology

The construction technology of special geological section in west rail car No.2 tunnel

Fan Yana

(ChinaRailwayTwentyBureauGroupFourthEngineeringCo.,Ltd，Qingdao266061,China)

1009-6825(2016)15-0185-02

2016-03-11

范亚娜(1986- )，女，工程师

TU455

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