论新奥法在木垴山隧道施工中的应用
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【摘要】隧道施工隐蔽性较强，地质条件复杂，在我国的西南部喀斯特地貌，地质条件更为复杂，为了安全、如期的完成隧道的施工，就要发挥新奥法施工的优势，依据隧道规模、地质条件及安全要求，确定施工方法，并充分利用现场监控、超前探测、量测信息指导施工，严格施工程序。本文详细介绍了新奥法施工原理，及贵都高速公路在溶洞处理、地表塌陷中成功应用新奥法施工方法的案例。
【关键词】隧道；涌水涌泥；溶洞；处理；新奥法
中图分类号：U45文献标识码： A
一、工程概况（简介）
贵都高速木垴山隧道为一座双向分离式四车道高速公路长隧道。隧道左线长1885m，最大埋深约285m；隧道右线长1910m，最大埋深约265m。隧道平面线型：左线位于直线接R=5000m的左偏圆曲线上；右线位于直线接R=5000m的左偏圆曲线上。
二、工程地质
1、水文
都匀市境属亚热带东南季风气候区，温和湿润，四季不分明，冬无严寒，夏无酷暑，无霜期270~300天，平均冰冻区7天/年。
2、地形地貌
根据沿线地貌分区，隧址位于构造溶蚀侵蚀低中山地貌区，线路经过区域冲沟不发育，主要为山顶和斜坡，沿线海拔高程一般约为970～1300m，地势起伏较大，切割深度较深，最大200m，山坡坡度一般较陡。
隧道进口段分别位于一冲沟的两侧斜坡上。山坡目前处于稳定状态。隧道出口所在斜坡基本较平顺，坡度较陡，覆盖层较薄。
3、水文地质
隧址地下水类型为覆盖层孔隙水、风化带裂隙水和构造裂隙水，地下水不发育，补给来源主要为大气降水，因此地下水对混凝土无腐蚀性。
隧址区属岩溶发育区，地表及深部岩溶现象发育，但由于洞身段发育以白云岩为主，水文地质条件较为简单。隧道洞身在溶蚀台地段雨季施工易产生涌水现象，其它段及一般情况下，地下水对隧道开挖影响不大。
4、不良地质问题
本隧道区无褶皱、断层等构造发育，岩层为单斜产出，岩体一般较破碎---较完整，属较硬岩，工程地质强度较高。由于碳酸盐岩的可溶性，该隧址区发育不良地质主要为岩溶问题。隧道区地表岩溶主要为溶洞、岩溶漏斗、溶蚀台地为主，地下局部发育岩溶溶洞。
三、涌泥、地表塌陷情况及处理方式分析
木垴山隧道贵阳端开挖至ZK212+844时，掌子面出现大规模涌泥达200米，同时 ZK212+880隧道中心线左20米洞顶地表塌陷，由于涌泥长度很大，人员与机械无法到达掌子面，故采取以下处理方案：
1、涌泥处理方案：总体方案为用洞渣拦截泥浆，用洞渣搅拌将泥浆变稠 清除泥浆。
2、地表塌陷处理：回填-夯实-铺摆树枝。
四、隧道掌子面后方水囊泄压
木垴山隧道贵阳端开挖至YK212+782时，经超前探测有溶槽发育，确定初步方案为钻孔泄压，泄压完注M30砂浆固结。超前探孔施工过程中，溶槽内泥浆压力过大，致使钻杆及固定潜孔钻的1cm厚钢板严重变形，最后确定在掌子面右侧炸直径Φ50cm的泄压孔泄压。
五、溶洞处理具体方案和技术、安全措施
1、进行《突泥突水安全预演》完善安全技术交底。
为满足施工中发生不可预见突发事件时紧急救援需要、避免施工人员伤亡、减小各项损失，特制定施工紧急预案。主要措施为：
（1）隧道主洞施工至人行或车行横通道时，应及时贯通横通道，以供紧急救援时使用；
（2）将靠近掌子面的通风管作为救生管，该段风管采用钢管，长度应不小于80m；
（3）洞内设置无线电话，施工照明采用UPS供电照明；
（4）掌子面附近准备食品、紧急医用药物及相关设备；
（5）洞外准备临时钢架、木材、钻机等设施。
2、应急预案
（1）方针与原则
为更好地适应法律和经济活动的要求，给项目部全体人员的工作提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援；有效地避免或降低人员伤亡和财产损失。坚持“安全第一、预防为主”、“保护人员安全优先、保护环境优先”的方针。
（2）施工措施
①人员合理配置 ；
②采用备用排水措施 ；
③运用特殊材料充填；
④超前帷幕注浆固结 。
3、采用Φ76超前钢管超前支护
超前钢管:设置在隧道洞内无长管棚支护的Ⅴ级围岩地段，采用外径76mm，壁厚3.5mm，长900cm的热扎无缝钢花管。钢花管环向间距约40cm，外插角控制在10～15度左右，尾端支撑于钢架上，也可焊接于系统锚杆的尾端，每排小导管纵向至少需搭接3.0m，钢管入岩长度保证300cm。超前钢管可从型钢钢拱架腹部穿过。
4、支护参数选择
设计图纸zk212+858～zk212+772为Ⅱ级围岩弱～微风化白云岩；yk212+795～yk212+185为Ⅲ级围岩弱～微风化白云岩；此段溶洞发育与掌子面斜交61°，溶腔主要集中在隧道右侧，依据现场情况，支护参数如下：
（1）初支采用20b工字钢拱架，间距50cm；
（2）预设3根Φ110打孔波纹管，土工布包裹，封头；
（3）Φ8双层钢筋网，溶腔出漏部位采用Φ22双层钢筋网加强支护；
（4）打锁脚锚杆，喷射80cm厚护拱；
（5）由于泥浆压力过大主溶洞处四榀钢支撑被压毁；
（6）调整支护参数为：在溶腔出漏部位增加两排Φ22锚杆，间距50cm，长度3.5m，于钢支撑焊接；
（7）在溶腔出漏部位预留注浆孔与泄浆孔，泵送C25砼填充溶腔，隧底溶腔采用C15片石砼填充；
（8）喷射80cm厚护拱；
（9）监控量测拱顶下沉与侧墙收敛；
（10）二次衬砌采用C25钢筋砼衬砌。
六、岩溶隧道的处理措施
1、水处理
溶洞水处理应遵循 “以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理”的原则。水处理措施基本可以分为以下三种:
（1）泄水洞排水。当预隧道岩溶水量大、水压大,又无法避开时,需考虑专门设置排水隧洞,达到排除岩溶水,降低地下水位,保持隧道干燥和施工安全的目的。泄水洞应位于地下水来向一侧,为防止岩溶水突然袭击,应预备足够的抽水设备。
（2）涵洞、倒虹管吸过水。隧道断面与岩溶水相交时,为保证岩溶水畅通,在隧道底部设钢筋混凝土圆涵或倒虹管,同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。
（3）注浆止水。施工中遇到岩溶裂隙出水,采用“围截注浆法”止水,先在出水点周围适当的范围内布孔注浆,以形成封闭式止水帷幕,浆液填充与大裂隙连通的小裂隙,由远至近,由外到里,层层缩小包围圈,在注浆深度范围内使岩溶裂隙水成为管道型涌水,最后在集中出水口逆流注浆,这样浆液扩散更有方向性。在地表应拦截,引排地表水,并封堵地表水的下渗通路,减小地表水对洞内的影响。
2、小型溶洞处理
对溶洞规模较小、岩壁较为稳定、不发育、无水的溶洞,可采用浆砌(干砌)片石封闭、回填,护拱防护、加强衬砌、抛石吹沙注浆、隧道底板设梁通过等方案。对于无水和地下水小、充填较密实的小型溶洞,可采用小导管注单液水泥浆加固地层;对于有流水、充填情况不密实的小型溶洞,可采用小导管注水泥―水玻璃双液浆加固地层。
3、大型溶洞处理
（1）采用支撑结构通过溶洞方案。
①支承墙加固。若溶洞内填充物松散、厚度较小,清除填充物,用浆砌片石墙支顶加固溶洞顶板;水流通过该处设置涵洞,以利排水。
②拱桥支顶加固。若溶洞内填充物松散、厚度较大,可选用钢筋混凝土拱支顶加固。
③挖孔桩支顶加固。对于深度较大的溶洞,可采用桩基础加固,通过人工挖孔,实现成桩,桩底面嵌入基岩内,桩顶钢筋伸入钢筋混凝土底板内,与底板联成一体,形成稳定的受力体。
④支承柱嵌补加固。根据溶洞形态不同,采用支承柱,嵌补加固溶洞顶板,回填空隙并注浆加固溶洞基底。
（2）采用跨越式通过溶洞方案。如果溶洞较大,采用封堵、加固、支承等方式处理时,费用较高;溶洞较小时又不宜回填堵塞,工作面小,不易操作;若溶洞填充松软时不易建造基础,可采用布设结构物直接跨越通过溶洞的办法处理。
①边墙梁及行车梁跨越。
②支墩、悬臂梁承托纵梁跨越。
③边墙拱跨越。
（3）采用绕避方案。在施工中遇到一时难以处理的溶洞,为不使工程陷于停顿,采用迂回导坑绕避溶洞,然后再进行处理。
七、结束语
在木垴山隧道突水涌泥、溶洞处理中我单位充分发挥新奥法施工的特点，依据其规模、地质条件以及安全要求、确定施工方法，并充分利用现场监控、超前探测、量测信息指导施工，严格施工程序。新奥法的特征之一是采用现场监控、量测信息指导施工，即通过对隧道施工中量测数据和对开挖面的地质观察等进行预测、预报和反馈。并根据已建立的量测为基准，对隧道施工方法(包括特殊的、辅助的施工方法)、断面开挖步骤及顺序、初期支护的参数等进行合理调整，以保证施工安全、充分发挥隧道围岩稳定、工程质量和支护结构的经济性等。
参考文献：
[1]《公路隧道设计规范》JTG070-2004.
[2]《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009.
[3]《公路隧道施工技术细则》JTG/T F60-2009.
[4]《公路工程技术标准》JTGB01-2003.
[5]《公路工程施工安全技术规程》JTJ074-94.
[6]《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）.
[7]《爆破安全规程》（GB6722-2011）.
[8]《隧道工程施工要点集》人民交通出版社2006年3月 第4版.