复杂地质条件下特长隧道关键施工技术研究.pdf
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1、建筑施工第45卷第9期1867复杂地质条件下特长隧道关键施工技术研究李成蛟 谢正刚 杨怀杰 陈迎春中国葛洲坝集团市政工程有限公司 湖北 宜昌 443002摘要:为解决特长隧道穿越复杂地质的施工难题,以米仓大道项目铁厂隧道工程为依托,采用现场勘查及实时监测等方法,深入分析了铁厂隧道施工中存在的不良地质问题以及工程难点,并从超前地质预报、隧道爆破开挖以及瓦斯检测及通风3个方面提出了复杂地质条件下特长隧道关键施工技术,实现了铁厂隧道的安全、高效施工,为铁厂隧道的顺利贯通提供了技术支撑,也为其他类似工程施工提供了经验参考。关键词:复杂地质;特长隧道;超前地质预报;爆破;通风中图分类号:U445.49
2、文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2023)09-1867-04 DOI:10.14144/ki.jzsg.2023.09.038Research on Key Construction Technology of Super Long Tunnel Under Complicated Geological ConditionsLI Chengjiao XIE Zhenggang YANG Huaijie CHEN YingchunChina Gezhouba Group Municipal Engineering Co.,Ltd.,Yichang 443002,Hubei,Chi
3、naAbstract:In order to solve the construction problem of super long tunnel crossing complex geology,based on Tiechang Tunnel Project of Micang Avenue Project,the adverse geological problems and engineering difficulties existing in the construction of Tiechang Tunnel are deeply analyzed by means of s
4、ite investigation and real-time monitoring.The key construction technologies of super long tunnel under complex geological conditions are put forward from three aspects of advanced geological prediction,tunnel blasting excavation,gas detection and ventilation,which realizes the safe and efficient co
5、nstruction of Tiechang Tunnel,provides technical support for the smooth breakthrough of Tiechang Tunnel,and also provides reference experience for other similar projects.Keywords:complex geology;super long tunnel;advanced geological prediction;blasting;ventilation现有文献显示,学者们5-6对不良地质条件下的隧道施工进行了广泛研究,为不
6、良地质下的地下工程建设提供了丰富的理论和技术支撑。但多数研究仅考虑单一不良地质,仅少部分学者7-8研究多种不良地质并存的复杂地质情况下的隧道施工。基于铁厂隧道工程地质条件复杂、易发地质灾害、安全管理风险大等特点,本文根据该工程实际情况,从与其适应性的综合超前地质预报、爆破开挖及瓦斯检测与通风等方面着手进行研究,以期达到降本增效的目的,为复杂地质条件下的隧道施工提供技术支撑。1 工程概况铁厂隧道地处四川盆地,是诺水河至光雾山公路(米仓大道)TJSG2标项目唯一一座特长隧道。该隧道为双洞分离式隧道,左线全长3 088 m,右线全长3 048 m,隧道洞身段最大埋深325 m。全隧设置车行横通道4处
7、,人行横通道8处,地下变电所1处。2 工程重难点分析铁厂隧道隧址区存在多种不良地质现象,地质条件复近年来,在“一带一路”“交通强国”以及“西部大开发”等国家重大战略引领下,我国道路交通工程不断发展完善,隧道因其能“穿山越岭”的独特优势成为山区高速公路建设的必然趋势。张顶立等1从隧道围岩大变形的灾害特点及控制原理出发,提出了其协同控制技术;梅争贵等2通过分析斜井穿越富水软弱地层所带来的围岩失稳破坏机制,提出了针对不同失稳破坏机制的稳定控制技术;李雄周等3以云南省某高速公路隧道岩溶段为背景,研究了隧道岩溶的发育规律,并提出了一种新的溶洞处理方法;韩永胜等4建立了采空区瓦斯危害性评价体系,并以召泸高
8、速百兆隧道为依托进行了实证研究。基金项目:中国葛洲坝集团股份有限公司科研项目(2021KJ-SZF-01)。作者简介:李成蛟(1989),男,本科,工程师。通信地址:湖北省宜昌市西陵区西坝桥头路10号(443002)。电子邮箱:收稿日期:2023-06-20市政工程MUNICIPAL ENGINEERING20239Building Construction1868杂,具体情况如下:1)岩溶。区内岩溶大面积分布,垂向上发育特征明显,地表岩溶多样,多以漏斗、落水洞、溶洞、溶槽、溶孔、泉点和暗河等形式产出。在隧道分布标高以水平发育的岩溶形态为主,存在水平岩溶管道,岩溶发育强烈,K41575K417
9、20段可能存在暗河,隧道穿越K42227可能出现涌水突泥。2)瓦斯。铁厂隧道进口至K40430,约800 m范围穿越含炭质岩、薄煤层、煤线及煤苞体等,具备生烃条件,其中煤层一般厚0.050.20 m,稳定性差,局部可达0.40 m,可能存在瓦斯问题。3)堆积体及滑坡。隧道出口地处一崩坡积体上,该崩坡积体由块石、含碎石粉质黏土和碎石等组成。在该堆积体中部发育一滑坡,处于欠稳定状态。在斜坡中部开挖形成的临空面、前缘河流不断冲刷、掏蚀后缘汇水软化滑体和滑面等作用下,均有可能导致其失稳。4)危岩。在ZK39668左8 m处的岩陡坎发育一危岩,该危岩受节理切割,致使危岩缘发育卸荷裂隙,呈悬空状态,另于里
10、程桩号K42700左8 m处也发育一危岩,2处危岩均处于欠稳状态,在风化卸荷、自重以及隧道洞口开挖震动及放炮等作用下,易出现失稳。5)、级围岩占比大。铁厂隧道全隧围岩软弱,、级围岩占比较大,其所占比例达隧道长度的90%,具体情况见表1。表1 不同围岩等级分布情况工点围岩分级合计左线138013963123088右线1327139932230486)断层。本隧道中后段将穿越断层,岩体呈极破碎-破碎,岩溶发育,可能发生涌突水、突泥及围岩大坍塌。3 关键施工技术3.1 超前地质预报组合优化技术3.1.1 超前地质预报方案优化设计铁厂隧道超前地质预报分为4个等级,适用于各类不良地质探测,见表2。本工程
11、所采用的远距离物探主要为弹性波反射法,近距离物探主要采用瞬变电磁仪和地质雷达探测,同时在瓦斯段需施作超前水平探孔,检测孔内是否有瓦斯等气体溢出,保证施工安全。现场掌子面施工过程中,以地质调查分析为核心依据,先行采用远距离物探探明掌子面前方岩性界面情况,表2 铁厂隧道不同超前地质预报等级分类超前地质预报等级适用地段所采用的超前地质预报类型C1地质条件简单的一般地段地质调查分析及远距离物探,必要时辅以近距离物探及钻孔验证C2不良地质较发育的地层,如一般岩溶地层,根据地勘成果,该段落可能存在涌水、局部挤压破碎带等地质调查分析、远距离物探、近距离物探,必要时辅以钻孔验证C3重大不良地质地段,主要是已经
12、标明的不良地质体,如:断层破碎带、大型溶洞、可溶岩与非可溶岩的接触带、采空区等地质调查分析、远距离物探、近距离物探、钻孔验证C4含瓦斯地层地段地质调查分析、远距离物探依据其结果决定是否采用近距离物探,最后进行钻探以探测掌子面前方是否富水及无瓦斯等气体溢出。经优化后的预报方案,可提供详实的施工依据,便于现场有准备地做好预防和施工措施;同时也保证在围岩相对稳定的前提下,减少近距离物探造成的工期延误,确保安全、快速完成洞挖施工。3.1.2 超前地质预报实施以铁厂隧道左线进口掌子面里程ZK39719为例,具体分析过程如下:1)先进行隧道地表地质调查,并根据调查结果填写地质观察记录表。2)以上述结果为依
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