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隧道斷層涌水涌砂難題如何解決？堵漏公司薛工給您案例
發(fā)布時(shí)間：2023-04-05
來(lái)源：涌達(dá)建工 瀏覽次數(shù)：4285
今天全國(guó)鐵路隧道目前最大的斷層地質(zhì)涌水涌砂工程懷(化)邵(陽(yáng))衡(陽(yáng))鐵路巖鷹鞍隧道F4 斷層，經(jīng)過(guò)中鐵二十局集團(tuán)六公司15個(gè)月的科技攻關(guān)和緊張施工，已經(jīng)成功貫通斷層地帶。彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這類(lèi)斷層涌水涌砂施工的技術(shù)空白，也為該隧道今年6月按期貫通奠定了基礎(chǔ)。
全長(zhǎng)5302米的巖鷹鞍隧道位于湖南省洞口縣雪峰山山脈。2016年1月4日，隧道出口段蠟犁坪斜井正洞小里程方向遭遇F4斷層地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)生嚴(yán)重的突水涌砂，日均涌水量3500立方米，靜水壓力0.6兆帕;涌砂時(shí)斷時(shí)續(xù)，僅前3個(gè)月就累計(jì)1.73萬(wàn)立方米。
該隧道設(shè)計(jì)地質(zhì)分別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，穿越7處斷層，其中F4斷層分布范圍DK87+840—+998。該斷層帶與線路正交，長(zhǎng)達(dá)20多公里，是目前國(guó)內(nèi)最大的鐵路隧道斷層帶;且被全國(guó)鐵路隧道工程專(zhuān)家確定為國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)的“高角度逆沖富水?dāng)鄬?，破碎帶呈?qiáng)風(fēng)化和松散的砂、石混雜結(jié)構(gòu)，且富含地下水”。這種地質(zhì)巖性遇高壓水易發(fā)生涌水涌砂，施工中出現(xiàn)過(guò)4次嚴(yán)重的涌砂涌水災(zāi)害。
F4斷層技術(shù)含量高，施工難度大，且正洞小里程F4掌子面及因治理F4斷層而增設(shè)的迂回導(dǎo)坑、高位泄水洞都要穿越F4斷層;高位泄水洞上跨迂回導(dǎo)坑，這類(lèi)斷層施工沒(méi)有可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。建設(shè)單位組織中國(guó)鐵路總公司鑒定中心、工管中心和全國(guó)鐵路隧道工程專(zhuān)家曾三次召開(kāi)研討會(huì)，分析研究F4斷層地質(zhì)及其治理方案，確定加強(qiáng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，將F4斷層圍巖級(jí)別由Ⅴ級(jí)調(diào)整為Ⅵ級(jí)。
現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)和操作人員針對(duì)涌砂涌水?dāng)鄬拥貛У牟煌瑤r性，摸索總結(jié)出“分階段、掃孔式注漿”、“放砂法注漿”、“排水降壓式注漿”、“后退式注漿”、“導(dǎo)管式注漿”等前進(jìn)式深孔帷幕注漿的施工工藝。
據(jù)資料顯示，項(xiàng)目通過(guò)采用先進(jìn)的孔內(nèi)成像技術(shù)檢測(cè)，F(xiàn)4斷層每個(gè)循環(huán)的帷幕注漿孔位無(wú)塌孔、無(wú)流沙，出水量完全在控制范圍之內(nèi)。從而確保F4斷層安全施工。為滿(mǎn)足F4斷層鉆探和注漿需要，項(xiàng)目還引進(jìn)2臺(tái)行業(yè)先進(jìn)的C6鉆機(jī)。工程技術(shù)攻關(guān)人員駐守在作業(yè)隊(duì)，設(shè)備保障及安質(zhì)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)到隊(duì)里蹲點(diǎn)，確保隧道24小時(shí)不停作業(yè)。
中鐵二十局六公司將地質(zhì)勘探作為第一要?jiǎng)?wù)，與勘察設(shè)計(jì)單位聯(lián)手采用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀、地質(zhì)素描、超前地質(zhì)水平鉆探等綜合勘探的方法，在隧道內(nèi)全方位、全時(shí)段開(kāi)展地質(zhì)超前檢測(cè)預(yù)報(bào)。為了進(jìn)一步核實(shí)F4斷層破碎帶空間分布及工程特性，項(xiàng)目根據(jù)專(zhuān)家意見(jiàn)，他們把水平鉆探取芯的孔深由普遍的30米至60米提升到最長(zhǎng)的76.8米。從而為研究F4斷層地質(zhì)巖性和處理方案提供了準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。
項(xiàng)目與西南交大聯(lián)合研發(fā)新技術(shù)，通過(guò)地應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)F4斷層，在支護(hù)拱架的鋼筋上，每5米預(yù)埋一個(gè)土壓力盒和檢測(cè)器，永久地固結(jié)在隧道巖體混凝土里，通過(guò)混凝土的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)F4斷層巖體微妙變化。
巖溶、斷層地質(zhì)涌水涌砂成為隧道施工的一大障礙。這種地質(zhì)環(huán)境主要分布在喀斯特地貌區(qū)域，而我國(guó)喀斯特地貌面積91—130平方公里，主要集中在廣西、云南、貴州、湖南、四川等省區(qū)。如何有效治理隧道高角度逆沖富水?dāng)鄬映霈F(xiàn)的涌砂涌水等地質(zhì)災(zāi)害，中鐵二十局六公司無(wú)疑提供了成功的施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
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