大支坪隧道突涌水泄水廊道治理技术

肖　鹏　仪明伟

(1.中铁二局第五工程有限公司，四川 成都　610091；　2.武汉理工大学，湖北 武汉　430070)



大支坪隧道突涌水泄水廊道治理技术

肖鹏1仪明伟2

(1.中铁二局第五工程有限公司，四川 成都610091；2.武汉理工大学，湖北 武汉430070)

根据宜万铁路大支坪隧道突涌水的实际情况，提出了隧道抢险要求，并确定了险情处治方案，从泄水廊道开挖、沉淀池施工、钢拱架补强等方面，阐述了具体的施工要点，使突涌水得到了有效控制。

隧道，突涌水，泄水廊道，沉淀池

1　工程概况

大支坪隧道，位于湖北省巴东县境内，全长8 775 m，隧道内地下暗河、溶洞纵横交错，岩溶、断层、瓦斯、岩爆等多种不良地质条件曾给施工带来了巨大的障碍，被中国工程院多位院士和专家喻为世界级难题，是宜万铁路地质条件最复杂、施工风险最高的隧道之一。隧道已于2008年开通运营。

2015年6月24日，铁路巡检人员在对连续遭遇强降雨线路进行封闭检测时，发现巴东至建始下行区间大支坪隧道出现突涌水险情(如图1所示)，为确保旅客及列车运行安全，铁路总公司决定封闭该区段下行线路进行抢修。

图1　较大突涌水险情

2　抢险要求

险情发生后，武汉铁路局经请示国家铁路总公司，紧急会商该工程设计单位(中铁四院)、监理单位(天津新亚太)和施工单位(中铁二局)，决定按照“以排为主、结构补强”的原则，采取在隧道衬砌体外增设排水系统的总体施工方案实施抢险保通，安排中铁二局立即组织实施，并要求在15 d内(即7月8日前)完成任务，恢复行车。

3　组织保障

由中铁二局于6月24日在现场成立了由专家、工程技术人员为主的大支坪隧道水害治理工作领导小组(见表1)，迅速组织动员了400人的专业抢险队伍在现场集结，划分3个班组，进行24 h不间断抢险作业。

水害治理领导小组下设4个小组：技术组：组长1人，组员8人，主要负责与设计院方案的对接落实及现场的作业交底等工作。施工组：组长3人，组员16人，主要按照设计确定的实施方案组织现场施工。协调组：组长1人，组员3人，主要负责与车站及轨道车运行时间的协调。后勤组：组长1人，组员9人，主要负责机械设备、物资材料进场组织及管理人员和作业工人的后勤保障工作。

4　施工方案

4.1险情分析

为了查清山体内的涌水来源，专家及技术人员对隧道附近的河道、沟渠、山泉等地表水进行了实地调查，并对地质、水文情况进行了综合分析，判定涌水点补给源为强降雨所致。此项调查为抢险施工作业方案的制定奠定了基础。

表1　抢险队人员配备表

4.2技术方案

险情处治方案如图2所示。抢险采取了以排为主、结构补强的原则，在隧道衬砌体外增设排水系统，对水害进行整治。即在涌水点左侧1.5 m范围内环向破除初期支护和二次衬砌，开凿一条泄水廊道，环向范围左侧边墙至拱顶中线位置(涌水溃口位置)，安设4根φ200镀锌钢管，将山体涌水引排至沉淀池，然后导流至排水沟。在成功引导涌水的基础上，恢复隧道衬砌，泄水廊道采用块石回填，在块石表面施作刚性防水层，然后恢复破除的初支和二衬。涌水段2.5 m范围紧贴二衬内侧采用施作6榀Ⅰ16钢拱架，喷射混凝土进行补强。

图2　方案布置图

4.3施工方法和注意事项

1)泄水廊道开挖。在距离涌水点位置1.5 m的无砟轨道上采用20 cm×20 cm方木搭设破碎机作业平台，方木纵横交叉，用马钉固定。然后在方木上满铺5 cm厚木板。

涌水点位于拱顶位置，在其左侧1.5 m范围内采用挖掘破碎机环向破除初期支护和二次衬砌，开凿出一条泄水廊道。

施工过程中水流很大，可先采用消防带临时接引水流，避免挖掘过程中水流四溅，影响施工进度。

为确保拱顶混凝土不被大股水流冲垮，现场在溃口位置周边打设了临时泄水孔，分散水流的压力。

2)泄水廊道施工。泄水廊道由泄水钢管、填充块石和防水钢板组成。

泄水钢管布置情况如图3所示。泄水钢管采用φ200镀锌钢管，根据拱圈开挖面线型进行设计加工制作，纵向2榀，每榀内外各1根，共4根，每根有若干短节在现场采用焊接拼装成整体。钢管采用锚杆固定。在溃口处采用钢板制作喇叭口将水流引导入镀锌钢管。

为确保衬砌外其他部位水流也能被引流，在泄水廊道内采用填充块石作为引水盲道。泄水廊道采用2 mm厚不锈钢板进行全封闭，钢板与围岩接触面采用锚杆焊接固定，用锚固剂填充缝隙。

3)沉淀池施工。泄水廊道内的水将全部通过钢管引入沉淀池(如图4所示)。

图3　泄水钢管布置图　　　　　　　图4　沉淀池等排水设计图

沉淀池设计结构尺寸高2 m，宽1.5 m，深0.5 m，混凝土厚度拱部和墙身40 cm，底板20 cm。采用小型挖掘破碎机开挖，模型采用φ48 mm钢管和小型钢板，C30混凝土一次浇筑完成。

4)初期支护和二次衬砌恢复。在成功引导涌水的基础上，就可恢复隧道衬砌。

初期支护采用喷射混凝土。采用20 m3液压空压机，喷射混凝土拌合站设置于附近避车洞内。二次衬砌采用搭设钢管脚手架进行钢筋的安装和模型的支立。模型采用Ⅰ16型钢背楞，面板为5 cm木板，混凝土由拱脚向拱顶顺序浇筑。

5)钢拱架补强。二次衬砌浇筑完成12 h后，即可拆除模型，进行钢拱架补强施工。

涌水段2.5 m范围紧贴衬砌内侧采用施作6榀Ⅰ16钢拱架，喷射20 cm厚C25混凝土进行补强。喷射混凝土完成后在其表面涂刷防水涂料。

6)施工注意事项。施工为水下作业、作业面狭窄、施工现场人员机械设备又比较多，抢险过程中需注意以下几点：a.需配备足够的安全帽、水鞋和雨衣。b.接触网进行加套塑料管保护，并严禁人员和材料触碰接触网。c.为确保质量，采用比原设计高一个等级的混凝土。d.洞内材料运输极不方便，所有材料计划均需考虑一定程度的富余，防止停工待料。e.机械设备装车进洞前，均需开机试运转，确保机械性能合乎要求。f.加强对现场二衬的监控观测，观测信息要立即反馈给现场负责人。g.支架搭设完成后需经现场负责人组织技术员和安全员验收合格后方可投入使用。h.现场施工面狭窄，交叉作业要进行统筹安排。i.做好施工现场钢轨的保护和场地清理，减少后期退场的场地清理工作量。j.人员进出洞必须穿反光背心。

4.4安全质量管理

现场突涌水较大，又是既有线施工，存在极大的安全隐患，为确保施工安全质量，抢险队制定了现场安全救援预案，并进行了全覆盖安全技术交底。同时现场进行了安全员跟班作业，及时监测和分析险情，遇有紧急情况将采取针对性预案措施。

在抢修过程中，抢险队成功化解2次突发的涌水涌沙险情，确保了隧道内抢险人员的人身安全。

同时为确保抢修质量，现场采取了技术员、试验员和材料员跟班作业，随时服务现场施工，对所有进场材料进行质量验收，对每道工序进行实时卡控，确保质量全方位可控。

5　物质设备投入

现场封闭下行线施工，由工务段提供轨道车运送施工料具。抢险过程中，主要施工机具设备为轨道车、平板车、发电机、空压机、小型挖机、电焊机、搅拌机等施工机械56台套，主要机具设备实行双备份。主要物资、周转材料以满足现场施工生产为前提，提前组织、充足保障，其周转配置情况见表2。

表2　主要物资、周转料配置情况表

6　施工处理效果

抢险队伍克服了水下作业、作业面狭窄、不能爆破等施工困难，昼夜开展抢修。经过15 d的连续奋战，泄水廊道和沉淀池顺利施工完成，水被引导入沉淀池后最终流入了排水沟(见图5)，突涌水得到有效控制。7月9日起，宜万铁路逐步恢复了通车(见图6)。

图5　泄水廊道内突涌水引入沉淀池　　　　　图6　恢复通车　　　　　　

7　结语

泄水廊道在大支坪隧道得到了首创并成功应用，为现场抢险隧道突涌水提供了科学依据，在短时间内有效的治理了水患，得到了武汉铁路局和国内隧道专家的一致肯定，为以后在其他隧道工程类似水患治理提供了宝贵的施工经验。

[1]TZ 204—2008，铁路隧道工程施工技术指南[Z].

[2]周爱国.隧道工程现场施工技术[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3]卢春房.隧道工程[M].北京：中国铁道出版社，2015.

Discharge culvert processing technology of Dazhiping tunnel water inrush

Xiao Peng1Yi Mingwei2

(1.ChinaRailway2ndBureau5thEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610091,China;2.WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)

According to actual Dazhiping tunnel water inrush conditions of Yi-Wan railway, the paper puts forward tunnel rescuing requirements, determines danger processing scheme, and describes specific construction points from aspects of discharge culvert excavation, sedimentation tank construction and steel arch support reinforcement, so as to effectively control water inrush.

tunnel, water inrush, discharge culvert, sedimentation tank

1009-6825(2016)21-0181-03

2016-05-18

肖鹏(1984- )，男，工程师

U453.61

A