尖山隧道進(jìn)口暗河施工方案探討

王定寶

（曲靖經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，云南 曲靖 655000）

尖山隧道進(jìn)口暗河施工方案探討

王定寶

（曲靖經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，云南 曲靖 655000）

2012年2月29日尖山隧道進(jìn)口上臺(tái)階施工至 DK1024+574 時(shí) ，在掌子面左側(cè)揭示設(shè)計(jì)推測(cè)暗河，DK1024+570～+592.5 段暗河走向與線路走向一致，隧道左邊墻位于暗河通道內(nèi)，DK1024+592.5處暗河拐彎，在彎道處線路與暗河正交，相交處暗河寬 10.5m，線路附近暗河底部標(biāo)高 2083.23～2081.19，目前暗河內(nèi)水量較小，但是在洞壁3～4m 高處有水淹過的痕跡，并粘有薄層暗河帶來的黑色及灰黃色黏土，暗河底部覆蓋砂和卵石，說明暗河通道較長(zhǎng)，補(bǔ)給區(qū)較遠(yuǎn)，砂和卵石被河水搬運(yùn)了很長(zhǎng)距離，在區(qū)內(nèi)未找到暗河入口。暗河在DK1024+571 處狹窄，有積水，暗河上游情況不詳，下游通道寬敞，高 4～8m，寬 1～11m，沿暗河往下游可以走通 300～400m，中間局部有小的彎道，洞壁較穩(wěn)定，無(wú)法走至暗河出口，河道平緩，水力坡度小，推測(cè)暗河在豐水季節(jié)流速較緩。

尖山；暗河；方案；研究

0　引言

尖山隧道位于云南省曲靖市境內(nèi)的云貴高原侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，全長(zhǎng)7 388 m，設(shè)計(jì)為單洞雙線大斷面隧道。隧道洞身穿越區(qū)域?yàn)榈湫偷目λ固氐孛?，地層眾多，地貌?fù)雜，剝蝕、溶蝕、落水洞、漏斗等巖溶地貌密布；5段穿越含煤地層，極易發(fā)生瓦斯泄露；2次穿越地下暗河，涌水量大，瞬時(shí)涌水量可達(dá)到15～20萬(wàn)方/h，技術(shù)難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高，被中國(guó)鐵路總公司列為Ⅱ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道，也是滬昆客專云南段控制性咽喉工程。

1　尖山暗河介紹

尖山隧道位于富源北～曲靖北區(qū)間，為單洞雙線隧道，隧道縱坡為4‰的上坡和 13.2‰及24‰的下坡構(gòu)成的人字坡，上下坡變坡點(diǎn)里程為D1K1026+500。隧道進(jìn)口里程為 D1K1023+906，出口里程為 D1K1031+294， 隧道全長(zhǎng) 7 388 m。隧道最大埋深約 205 m。

為加快施工進(jìn)度和施工期間通風(fēng)、棄渣問題，結(jié)合地形、地質(zhì)條件， 輔助坑道模式設(shè)為“一橫”，即在隧道 D1K1028+700 線路前進(jìn)方向的右側(cè) 設(shè)置橫洞，橫洞中線與正洞昆明方向線路左線交角 72，橫洞全長(zhǎng) 1402 m。

隧區(qū)主要受老姆格大斷裂及尖山背斜的影響，發(fā)育有大龍?zhí)稊鄬印?尖山背斜、老姆格斷層，隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，節(jié)理裂隙發(fā)育，屬Ⅱ級(jí)風(fēng) 險(xiǎn)隧道。

根據(jù)尖山隧道工程地質(zhì)說明書顯示，推測(cè)在尖山隧道在 D1K1024+500-620 附近可能會(huì)穿越海家哨暗河，暗河出口在 D1K1024+580 右側(cè) 520 m 處，標(biāo)高為2 080 m，流量2 98L/s，暗河水流方向從尖山進(jìn)口左側(cè)流向右 側(cè)。進(jìn)口正洞內(nèi) D1K1024+500 和 620軌頂設(shè)計(jì)標(biāo)高分別為：2080.685 和2081.165。詳見尖山隧道暗河平面圖。

根據(jù)參數(shù)推斷暗河與尖山隧道正洞關(guān)系。

由于海家哨暗河出水口標(biāo)高為2 080 m，而隧道在 D1K1024+500 和 D1K1024620 軌頂設(shè)計(jì)標(biāo)高分別為2 080.685 m 和 2081.165 m，再加上出水 口離隧道正洞520 m 遠(yuǎn)，所以推測(cè)隧道與暗河關(guān)系只有二種可能。

第一種暗河從隧道頂穿過（即立交關(guān)系）。 第二種暗河從隧道洞身穿過（即平交關(guān)系），見圖1，2。

2　原設(shè)計(jì)意圖

原設(shè)計(jì)為滿足施工及運(yùn)營(yíng)期間排水問題及隧道掘進(jìn)完成后地方百姓 的生產(chǎn)生活用水問題，在尖山進(jìn)口端左側(cè)預(yù)設(shè)計(jì)一泄水洞，通過地下暗河水路的改變以解決地方用水問題。

圖1　第一種關(guān)系（暗河從隧道頂穿過）

圖2　第二種關(guān)系（暗河從隧道輪廓線內(nèi)穿過）

設(shè)計(jì)泄水洞洞口里程 XDK1023+916（坑底高程為 2 083 m），縱向坡度為0.3%，泄水洞長(zhǎng) 704 m，斷面尺寸為 3.0 m×3.5 m（寬×高）。泄水洞洞身采用錨噴襯砌，支護(hù)類型有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)噴錨支護(hù)，泄水洞采用地質(zhì)調(diào) 查法為基礎(chǔ)，綜合物探及鉆孔為主進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，本泄水洞采用 WT-2及 ZT-2。

泄水洞實(shí)施的前提: 需根據(jù)隧道開挖后揭示海家哨暗河與隧道的具體位置而定，同時(shí)由于該暗河是當(dāng)?shù)卮迕竦纳钌a(chǎn)用水，改變暗河地下水路會(huì)影響村民的生活，因此在確定實(shí)施泄水洞前，必須有新的水源或在泄水洞外設(shè)置集水井通過引水渠入村莊，以免影響地方百姓生活生產(chǎn)。

3　施工臨時(shí)方案

整體方案：在施工至 D1K1024+480 時(shí)，開始增加超前預(yù)報(bào)和環(huán)向預(yù) 報(bào)頻率，逐步開挖確定海家哨暗河與隧道的關(guān)系，根據(jù)暗河與隧道關(guān)系 確定施工方案，若暗河從隧道頂穿過，隧道開挖時(shí)采用擴(kuò)大環(huán)向管棚， 加固隧道初期支護(hù)，提高襯砌抗水壓力等方式。

少佐又來一個(gè)鞠躬。這個(gè)民族真是繁文縟節(jié)地多禮啊。翻譯用很上流的造句遣詞對(duì)英格曼說：“神甫閣下，我們真是一腔誠(chéng)意而來。”他說著略帶苦楚的英文，少佐以苦楚的神情配戲，“怎樣才能彌補(bǔ)我們之間的裂痕呢?”

若暗河從隧道洞身穿過時(shí)，需要根據(jù)水流量大小，有2種方案，第 一種采用設(shè)計(jì)泄水洞方法，在此不在贅述。第二種采用隔離墻束流倒虹吸的辦法排水，調(diào)整地下水路，繞過隧道洞身后按原流向流進(jìn)地下暗河出水口。

說明：無(wú)論方案怎么變化實(shí)施，目前關(guān)鍵工作還是如何準(zhǔn)確暗河與隧道交叉位置關(guān)系，由于目前暗河已經(jīng)無(wú)水，雖然施工方便，但是對(duì)于揭示暗河予隧道的相對(duì)關(guān)系的確定帶來很大困難。

由于暗河上游走向及形態(tài)不詳 DK1024+500～+570 段須加強(qiáng)隧底和洞周巖溶探查，由設(shè)計(jì)單位在過暗河段和前后各 20 m 范圍內(nèi)隧底布置勘探，查清隧底巖溶發(fā)育情況方能進(jìn)行永久工程施工，利用三角堰或梯形堰實(shí)測(cè)出水口和下游的流量，以便判斷隧道附近是否有其他的出水口；施工單位將 DK1024+571左側(cè)的暗河出水口打開，以方便查清暗河上游的情況；計(jì)單位采用調(diào)查、實(shí)測(cè)、類比等多種方法綜合分析，查清暗河最大涌水量、最高水位和水壓，為永久方案設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，補(bǔ)測(cè)暗河下游斷面和形態(tài)圖，直至走不通為止，暗河出口1∶500地形圖。包括暗河出口、1、 2 號(hào)天窗位置和標(biāo)高，2 號(hào)天窗內(nèi)通道斷面；施工單位加強(qiáng)暗河水質(zhì)分析，調(diào)查暗河下游水源供 給的村3民人數(shù)以及灌溉面積數(shù)，加強(qiáng)施工期間暗河水流速和流量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，一方面為永久方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)，另一方面保證施工安入；觀察一個(gè)雨季后由設(shè)計(jì)單位提供通過暗河段永久工程處理方案；設(shè)計(jì)單位收集當(dāng)?shù)貧v年水文氣象資料，收集暗河出水口下游既有盤西鐵路兩涵洞建成年代、增建原因以及自建成以來歷年來的排洪記錄。

左側(cè)溶腔頂部危石尚未清除，存在較多危石，需進(jìn)行清除、加固，右側(cè)溶腔目前相對(duì)穩(wěn)定，不擾動(dòng)不會(huì)發(fā)生大規(guī)模坍塌，但存在局部掉塊的可能。溶腔整體穩(wěn)定，但局部卸載或擾動(dòng)后，可能會(huì)出現(xiàn)大面積坍塌，施工前需進(jìn)行支頂加固。加固處理后采用臺(tái)階法開挖通過，橫穿暗河段前后30 m 范圍內(nèi)隧道凈空開挖時(shí)應(yīng)適當(dāng)富余，為以后該段采用加強(qiáng)襯砌留夠凈空，該段二次襯砌厚度不少于 80c m，以便于施工；施工前設(shè)置臨時(shí)過水通道，施工期間不能污染暗河水，確保地方百姓生產(chǎn)生活用水，同時(shí)針對(duì)施工期間可能出現(xiàn)的暗河水倒灌入隧道的風(fēng)險(xiǎn)，施工單位應(yīng)編制相應(yīng)的應(yīng)急搶險(xiǎn)預(yù)案；臨時(shí)過渡措施力爭(zhēng)和永久措施結(jié)合，避免出現(xiàn)不必要的拆除和浪費(fèi)；臨時(shí)過渡方案細(xì)化措施由施工單位配合設(shè)計(jì)單位完成；臨時(shí)過渡方案施工應(yīng)在雨季到來前完成。

4　施工注意事項(xiàng)

1）本方案需要確定暗河與隧道具體位置關(guān)系，方可實(shí)施，實(shí)施 前必須經(jīng)過方案評(píng)審。

2）暗河與隧道關(guān)系的揭示顯得非常重要，施工時(shí)，必須高度重視超 前預(yù)報(bào)。

3）施工中必須加強(qiáng)圍巖量測(cè)，根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋支護(hù)信息，確 保支護(hù)措施安全合理。

4）為了防止發(fā)生突泥突水，施工前必須做好安全培訓(xùn)與技術(shù)交底， 確保施工安全。

5）進(jìn)入暗河段施工開挖應(yīng)按短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)的原 則組織施工。

6）制定暗河揭示施工的安全應(yīng)急預(yù)案，做好應(yīng)急材料、物資的儲(chǔ)備。

7）施工時(shí)過程中發(fā)現(xiàn)圍巖發(fā)生變化時(shí)或發(fā)現(xiàn)暗河時(shí)，需要及時(shí)上報(bào) 監(jiān)理、設(shè)計(jì)和業(yè)主，做好動(dòng)態(tài)調(diào)整圍巖支護(hù)，確保施工安全。

8）施工過程中嚴(yán)格貫徹“先治水、短進(jìn)尺、快支護(hù)、勤量測(cè)、緊封 閉、早成環(huán)、穩(wěn)中求安全”的原則。初期支護(hù)及襯砌工序要及時(shí)跟上， 工序間距要盡可能縮小。

9）施工中拱腳邊墻部位的錨桿要加強(qiáng)，要注重鋼拱架的連接和鎖定， 鋼拱架與巖面要密貼，噴射混凝土要密實(shí)，要有足夠厚度，從而確保整 體受力效果。

5　保證措施

5.1安全措施

1）尖山進(jìn)口進(jìn)入 D1K1024+480 后，施工期間實(shí)行分部領(lǐng)導(dǎo)輪流值 班制，對(duì)作業(yè)過程及安全操作進(jìn)行全面監(jiān)控與指揮。

2）加強(qiáng)對(duì)圍巖的變形量測(cè)，隨時(shí)掌控圍巖收斂情況，及時(shí)做好應(yīng) 對(duì)措施和圍巖的加強(qiáng)支護(hù)。

3）嚴(yán)格執(zhí)行火工品管理措施，進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)必須遵守爆破安全 操作規(guī)程。

4）臨時(shí)供電及照明線路滿足《電力施工技術(shù)安全規(guī)則》要求，電 線接頭牢固，電力安全工具定期檢查。

5.2質(zhì)量措施

1）嚴(yán)格按照方案設(shè)計(jì)的支護(hù)參數(shù)施工，確保支護(hù)質(zhì)量。

2）嚴(yán)格按照超前預(yù)報(bào)的形式對(duì)超前地質(zhì)情況進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)。

3）及時(shí)封閉成環(huán)，下雨時(shí)，及時(shí)進(jìn)洞觀察看初期支護(hù)滲水情況并 看暗河出口水流情況。

6　施工總結(jié)

由于暗河的永久性處理方案一般要經(jīng)過一至兩個(gè)雨季才能最終施行，為不影響施工進(jìn)度及下游村民生產(chǎn)和生活用水，需要設(shè)置臨時(shí)過渡方案穿過暗河，繼續(xù)往前施工。指揮部組織召開施工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)會(huì)5次，逐一協(xié)調(diào)解決施工過程中存在的問題，最終設(shè)置泄洪洞處理暗河水系。

施工過程中堅(jiān)持“多通風(fēng)，勤檢測(cè)，短掘進(jìn)，弱爆破，強(qiáng)支護(hù)，快噴錨”，高度重視瓦斯監(jiān)測(cè)工作，派駐3名安全員蹲守現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)提醒作業(yè)人員，確保施工安全。

項(xiàng)目部成立了地質(zhì)預(yù)報(bào)小組，利用超前預(yù)報(bào)綜合判斷技術(shù)，成功鎖定暗河及充填型、半充填型溶腔90多處，現(xiàn)場(chǎng)采用混凝土護(hù)墻對(duì)暗河主通道巖壁進(jìn)行加固，同時(shí)施作泄洪洞通道，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行，保證了下游村民生產(chǎn)和生活用水。

TU455

B

1004-1168（2015）06-0069-03

2015-11-05

王定寶（1985-），男，云南宣威人，曲靖經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司曲靖開發(fā)區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司工程部經(jīng)理，曾任鐵路客運(yùn)專線架子隊(duì)技術(shù)主管，監(jiān)理項(xiàng)目部安質(zhì)部副部長(zhǎng)、部長(zhǎng)，本科，長(zhǎng)期從事項(xiàng)目管理及環(huán)境保護(hù)研究工作。