貴廣高鐵三都隧道高風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策與設(shè)計(jì)

朱志遠(yuǎn) 何昌國

摘 要：貴廣高速鐵路連接貴州、廣西及廣東三省，是中國西南山區(qū)第一條時(shí)速250km/h的高速鐵路。三都隧道全長14637m，為I級(jí)風(fēng)險(xiǎn)特長巖溶隧道，全線重要的控制性工程。該隧開挖揭示了大規(guī)模巖溶暗河、溶腔等，具有隧道通過巖溶段落長、巖溶涌水量大、溶洞發(fā)育復(fù)雜等特點(diǎn)。文章論述三都隧道的風(fēng)險(xiǎn)控制方案、設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)等，為類似工程的設(shè)計(jì)、施工和進(jìn)一步研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 高風(fēng)險(xiǎn)隧道 巖溶隧道

中圖分類號(hào)：U455.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（c）-0180-02

三都隧道坐落于貴州省黔南州境內(nèi)，為I級(jí)風(fēng)險(xiǎn)巖溶特長隧道[1]，全長14637m。全隧道穿越地層包括第四系全新統(tǒng)，寒武系上統(tǒng)爐山組，奧陶系下統(tǒng)桐梓組及紅花園組、大灣組，志留系翁項(xiàng)組，泥盆系中統(tǒng)上邦寨組、獨(dú)山組。共穿越4個(gè)向斜（營上向斜、大田1號(hào)向斜、大田2號(hào)向斜、平寨向斜）、兩個(gè)背斜（大田背斜、烏埃背斜）、14個(gè)斷層破碎帶（營盤正斷層、楊梅樹1號(hào)逆斷層、楊梅樹2號(hào)逆斷層、雷坡正斷層、造紙山正斷層、烏路逆斷層、牛路逆斷層、毛栗寨1#正斷層、毛栗寨2#逆斷層、巖腳寨正斷層、大田逆斷層、烏埃逆斷層、中朝正斷層、巫昔逆斷層）。三都隧道主要地下水類型包括基巖裂隙水、褶曲及斷層富水帶、巖溶溶隙管道水。

1 三都隧道主要風(fēng)險(xiǎn)因素分析

三都隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)按成因分為斷層破碎帶影響；巖層產(chǎn)狀，層間結(jié)合力影響；節(jié)理等結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及結(jié)構(gòu)力學(xué)性質(zhì)影響；巖溶發(fā)育帶影響。隧道突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)按成因分為斷層破碎帶影響；地層不整合接觸帶、侵入巖與圍巖接觸地帶影響；巖溶管道水、暗河，充水溶洞影響。風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)詳見表1。

2 三都隧道風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

2.1 三都隧道風(fēng)險(xiǎn)控制程序

風(fēng)險(xiǎn)橫向控制：在同一設(shè)計(jì)階段中，形成“地質(zhì)勘察→風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)→反饋線路→線路優(yōu)化→風(fēng)險(xiǎn)再評(píng)→風(fēng)險(xiǎn)可控→設(shè)計(jì)措施→專家評(píng)審”的風(fēng)險(xiǎn)控制程序，有效控制階段各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)。

風(fēng)險(xiǎn)縱向控制：在不同的設(shè)計(jì)階段之間，形成“上階段風(fēng)險(xiǎn)控制指導(dǎo)下階段設(shè)計(jì)措施→下階段優(yōu)化設(shè)計(jì)減緩風(fēng)險(xiǎn)→進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)專家評(píng)審指導(dǎo)下階段設(shè)計(jì)”的風(fēng)險(xiǎn)控制程序，把設(shè)計(jì)中各階段風(fēng)險(xiǎn)控制貫穿起來，形成有效的風(fēng)險(xiǎn)控制網(wǎng)。

2.2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與監(jiān)控量測相結(jié)合控制風(fēng)險(xiǎn)

三都隧道施工前，采用地震波探測儀對(duì)掌子面前方30m～100m范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)作較為詳細(xì)的預(yù)報(bào)，并粗略預(yù)報(bào)圍巖級(jí)別和地下水情況，每100m施作一次。在地震波探探測的基礎(chǔ)上采用超前探測驗(yàn)證。對(duì)掌子面前方30m左右范圍的地質(zhì)情況作更準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。先進(jìn)行紅外超前探測（每掘進(jìn)循環(huán)一次），而后每個(gè)斷面布設(shè)2～5個(gè)探測孔（其中一孔取巖芯），對(duì)掌子面前方地下水、地溫及圍巖情況進(jìn)行探測，探測孔25m一個(gè)循環(huán)，單孔長度為30m左右，相鄰探測孔之間的搭接長度為5m。當(dāng)有異常情況時(shí)，結(jié)合預(yù)測結(jié)果判釋，可加密鉆孔或加深部分爆眼孔，鉆孔布置應(yīng)針對(duì)物探異常進(jìn)行調(diào)整。

三都隧道施工過程中，實(shí)施監(jiān)控量測工作，及時(shí)反饋施工情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)和預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生。監(jiān)控量測要求對(duì)洞內(nèi)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、變形、受力情況以及地表水、地表建筑等進(jìn)行施工過程的完整監(jiān)測，提供及時(shí)、可靠的信息，評(píng)定施工期間圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及對(duì)周邊環(huán)境的影響，避免施工安全事故、支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、第三方損失等風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是施工前對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的診斷，監(jiān)控量測是施工過程中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)控制。通過多項(xiàng)預(yù)測預(yù)報(bào)手段所得的資料進(jìn)行綜合分析與評(píng)判，相互印證，并結(jié)合掌子面揭示的地質(zhì)條件、發(fā)展規(guī)律、趨勢、前兆及監(jiān)控量測的結(jié)果，進(jìn)行預(yù)測、判斷，預(yù)防危險(xiǎn)的發(fā)生，同時(shí)還能相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整措施。

2.3 三都隧道巖溶突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施

突水、突泥在巖溶隧道施工過程中常有出現(xiàn)。三都隧道出口工區(qū)掌子面開挖至DK135+508時(shí)，施做加深炮孔時(shí)揭露出股狀壓力水，而后立即停止洞內(nèi)所有施工作業(yè)，撤退洞內(nèi)所有施工人員和能移走的機(jī)械設(shè)備，并立即啟動(dòng)了突水突泥應(yīng)急預(yù)案，安排安全員和電工對(duì)洞內(nèi)情況進(jìn)行巡查，啟動(dòng)水量和水壓監(jiān)測工作，同時(shí)將以上情況上報(bào)。

針對(duì)有突水突泥風(fēng)險(xiǎn)地段，制定處理措施或注漿預(yù)案，注漿主要形式有超前帷幕、超前局部注漿及開挖后補(bǔ)注漿。施工中以超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，對(duì)巖體賦水、地表水與地下水連通性、巖體完整性及施工安全、環(huán)境保護(hù)多因素進(jìn)行評(píng)價(jià)后選用。

隧道施工中，加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)采取預(yù)防措施，同時(shí)發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)。進(jìn)行隧洞開挖前，將洞內(nèi)重要設(shè)備調(diào)出洞外，洞內(nèi)施工人員分批進(jìn)洞作業(yè)，以確保人員及設(shè)備的安全，若涌（突）水發(fā)生后，應(yīng)及時(shí)疏通橫通道，以減少單洞水流量。發(fā)現(xiàn)水量過大不能跑出隧道時(shí)，需就近上爬梯避險(xiǎn)。對(duì)于順坡施工極可能發(fā)生大型突水突泥的地段，可調(diào)整設(shè)計(jì)的橫通道間距并適當(dāng)增設(shè)橫通道作為逃生通道，以減少施工風(fēng)險(xiǎn)，并在掌子面后方設(shè)置逃生爬梯，逃生爬梯附近可放置救生圈、救生衣、保險(xiǎn)繩等設(shè)備。逃生爬梯的設(shè)置需結(jié)合各單位施工運(yùn)輸?shù)葯C(jī)具統(tǒng)籌考慮，不應(yīng)侵入施工中車行限界，并自身應(yīng)具有一定抗沖擊能力，施工中可根據(jù)實(shí)際情況采用臨時(shí)鎖腳錨桿（拉桿）等措施對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性加固。建立應(yīng)急疏散系統(tǒng)，如應(yīng)急疏散標(biāo)志標(biāo)識(shí)最佳逃生路線、應(yīng)急照明等，并配備相關(guān)救援設(shè)備、設(shè)施等。建立各工區(qū)間及其與洞外生產(chǎn)組織調(diào)度中心的通信，保證通信暢通。

3 結(jié)語

高速鐵路I級(jí)高風(fēng)險(xiǎn)三都隧道，不僅實(shí)現(xiàn)了全隧順坡施工排水有效減小施工風(fēng)險(xiǎn)，也成功緩解長距離多工作面施工通風(fēng)壓力；針對(duì)巖溶地區(qū)施工防災(zāi)問題采用針對(duì)性設(shè)計(jì)措施防災(zāi)預(yù)案，為今后艱險(xiǎn)山區(qū)類似工程提供范例。

參考文獻(xiàn)

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[3] 關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2003.