白云山隧道软弱地质岩溶富水段施工技术

韩龙 ,3

中铁十七局集团第四工程有限公司  重庆  401120 

摘要：软弱地质岩溶隧道的主要特点就是充填软塑状黏土、岩溶、地下水等地质灾害。文章结合白云山隧道采取的有效安全施工举措，针对软弱地质岩溶隧道施工有效方法进行阐述。

关键词：白云山隧道；岩溶富水段；施工技术

引言：针对白云山隧道地质条件的复杂性，我们草去综合超前地质预报向对前方的地质情况进行查看，随后对施工的具体方案进行研究分析，制定出安全的举措，超前帷幕注浆止水等科学方法施工，有效规避了风险。

1. 概述

白云山隧道左线里程桩号为ZK81+693～ZK88+135，长6442米，位于R=1330m的圆曲线+直线+R=2800m圆曲线，纵向坡度为1.45%（3307m）～-0.652%（3135m），围岩衬砌类型长度为明洞9m+Ⅴ级1183m+Ⅳ级2875m+Ⅲ级2384m；右线里程桩号为YK81+705～YK88+109，长6404米，位于R=1420m圆曲线+直线+R=3300m圆曲线上，纵向坡度为1.458%（3295）～-0.65%（3109），围岩衬砌类型长度为明洞9m+Ⅴ级1182m+Ⅳ级3011m+Ⅲ级2211m；隧道宽度为15m，高度为7.66m；隧道进口采用端墙式洞门，出口采用端墙式洞门，采用灯光照明，机械通风。双洞间的最小间距为16米（位于白云山隧道进口段），最大间距为52米。隧道内主要不良地质有岩溶、煤层、瓦斯、浅层天然气、煤矿采空区等。

2. 综合超前地质预测预报

2.1超前地质预报方法的分类

超前地质预测预报技术一般情况下都是采用钻探跟物理勘探这两种方式开展工作，对隧道的基本地质情况进行探明，是确保复杂岩溶隧道施工安全的一种有效方式方法。针对白云山隧道的基本特征，机械设备乃至现场的具体情况，在实际施工的整个过程之中运用了TSP203、红外探水、地质雷达等综合超前地质预测预报方法。多种方法都有各自的优缺点以及自身适合饮用的范围。

2.2超前地质预测预报基本原则

隧道施工超前地质预测预报是隧道施工非常关键的一个过程，本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的“三结合”原则，做到有疑必探、先探后掘。

2.3超前地质预测预报效果评价

通过综合超前地质预测预报这一技术，白云山隧道一共发现的溶洞有15个，软弱地质带长达276米，断层构造带的具体情况和预测结果大致吻合。按照预测的结果，提前制定举措，有效对风险进行规避，确保隧道施工过程之中的安全。

3. 施工工艺技术

3.1主要施工技术方案

白云山隧道隧道设计为上、下行分离的双向六车道高速公路隧道。进、出口段按瓦斯隧道组织施工，决定实施无轨运输施工方案。整个瓦斯地段始终坚持“强通风、勤检测、预测压、弱爆破、短进尺、预排放、早封闭、强支护、紧衬砌”的原则组织施工。隧道主要采用台阶法施工，根据围岩情况及时调整施工工法。隧道内初期支护瓦斯隔离板连接方式采用冷焊法，钢拱架采用螺栓连接，钢筋网片以及锚杆连接采用动火作业时候，必须经过审批，且瓦斯浓度在0.5%以下。

3.2施工方法

超前地质预报方法。本隧道采用超前地质预报主要有：瞬变电磁法、地质调查法、弹性波反射法、地质雷达以及超前探孔，主要采用超前地质探孔对前方的瓦斯气体进行探测和检测。

根据白云山隧道设计，为探知前方可能存在页岩气段落，掌握其页岩气状况，及时采取有效的瓦斯治理措施，确保施工过程中的安全，需采取超前地质钻孔（湿式钻孔）的方法了解前方地质情况。采用防爆钻机（ZYG）超前钻探，全断面布置5个，孔径为Φ89mm，钻孔外倾角为10°，超出隧道轮廓线10m范围，每次钻探长度为50m，开挖40m，保留10m岩柱进行下一循环钻探。施工探孔时必须认真记录及检查瓦斯涌出情况，及时收集喷孔、顶钻等瓦斯动力现象，并做好记录。本隧道瓦斯段以及非瓦斯段全部按照瓦斯段钻孔布置钻孔，超前探孔超出开挖轮廓线外至少10m。

3.3施工通风

隧道通风形式可分为局部通风和全隧道通风，局部通风主要是针对掌子面等局部作业地点的通风，全隧道通风主要是针对双线隧道整个隧道的通风系统。隧道通风方法主要采用机械通风，按照风道类型和通风机安装位置不同，可分为风管式和巷道式两类。风管式通风采用风筒作风道，根据隧道内空气流向的不同，又可分为压入式、抽出式和混合式三种形式。根据白云山隧道实际情况，综合考虑隧道布置形式、掘进长度、断面大小、开挖方法、出渣运输方式、设备条件等因素，通过分析比较，白云山隧道前期采用压入式通风方式进行通风，可使足够的新鲜空气被送至掌子面，实现快速掘进。针对风管压入式通风形式进行计算、分析。

根据隧道布置情况及施工方法，本隧道主要采取压入式通风方案，压入式通风方案分为2个阶段。当隧道掘进1.5km时，根据实测风量以及风速，达不到相关要求时改为巷道式通风。

3.4自动监控系统

3.4.1自动监控系统

根据白云山隧道瓦斯涌出特点，选用KJ90X型瓦斯自动监控系统，该系统技术成熟，设备运行稳定，应用广泛，符合白云山隧道瓦斯自动检测需求。KJ90X型自动监控系统采用标段式网络化结构，一体化嵌入式设计，具有红外遥控设置，独特的三级断电控制和超强异地交叉断电能力，可实现计算机远程多级联网集中控制和安全生产管理。在检测到瓦斯浓度超过标准限值时采取自动措施（如报警、切断电源实施瓦电闭锁）。防爆标志为：ExibdI。

3.4.2系统配置

隧道内综合参数监控设置按每个工作面以及隧道长度进行配置，在开挖掌子面安装一组传感器，在二衬台车上安装一组传感器，在距离回风流中一定距离安装一组传感器，每个横洞与主线交接处设1个甲烷传感器。

中心机房设在隧道口的监控值班室，机房设备有监控主机、数据接口、电源避雷器、UPS电源。主机安装KJ90X型监控软件。为了更好地保护监控设备，在监控中心机房和隧道口各设信号避雷器一台。根据传感器的数量及种类按控制要求，配置远程断电仪

3.5闭锁监控系统

瓦电闭锁是根据实时监测隧道内瓦斯浓度，并根据瓦斯浓度控制施工用电，从而确保在浓度超过一定限值时，从控制施工用电导致火源隐患方面减小瓦斯爆炸事故发生几率。如果瓦斯气体监测传感器所监测甲烷气体浓度达到设定限值时，监测分站会同步接收到相关监测浓度信息，并立即自动将闭锁指令传送至控制施工用电总开关处所设置的闭锁监测执行器，闭锁监测执行器根据闭锁指令启动闭锁装置，立即切断施工用电电源。与此同时监测分站将监测到的浓度监测信息实时传送至监控中心站，监控中心站将所接收的实时信息反映至监控调度室内的大屏幕上，监控中心站处所设置的报警装置启动语音报警。监控调度室值班人员如发现超限监测信息或语音警报时，立即通知通风班组加强通风作业、根据人员定位系统确认洞内施工作业人员是否全部撤出，并通知施工现场负责人立即封锁隧道洞口（只许出、不许进），防止施工人员或机械进入瓦斯超限隧道

结束语：文章主要对白云山隧道软弱地质岩溶富水段施工技术进行分析，以期对今后肚的工作有所帮助。

参考文献：

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