【導(dǎo)讀】本方案適用于華鎣山隧道不良地質(zhì)區(qū)施工。華鎣山起于北碚區(qū)靜觀鎮(zhèn)，止于合川區(qū)清平鎮(zhèn)，起止里程K22+500~K34+，其中隧道長5Km，占線長%，單向三車道。隧道IV、V類圍巖占。采空區(qū)，為煤與瓦斯突出隧道，有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。平循環(huán)系統(tǒng)，巖溶及巖溶水發(fā)育。慶皺束”，其間在背斜中發(fā)育各期斷層。重慶褶皺束由一系列平行雁行排列的隔擋式梳。龍王洞等背斜及其間的向斜，是該帚狀褶皺束的南延部分。主要特點(diǎn)是背斜褶皺緊密，支多，獨(dú)立高點(diǎn)多，斷裂多。斷層，隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。分布，故地表基本無大的地表水體分布。朱及暗河出口的形式出露。據(jù)“初勘報(bào)告”地表調(diào)查，區(qū)內(nèi)有暗河出口17處，流量。其孔隙較發(fā)育，滲透性較好，具備地下水儲(chǔ)備條件。在砂巖中，張裂隙普遍較發(fā)育，多數(shù)未充填，縱向節(jié)理。況對(duì)該套地層的含水性影響較大。由頁巖，泥巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r組成。其中又以三疊系飛仙關(guān)三段和嘉陵江二、四段巖溶更為發(fā)育，地下水極為豐富

　　

【正文】 輻射狀布置，鉆孔布置成 4 圈，內(nèi)外圈按梅花型排列，并采用長短孔結(jié)合，以達(dá)到注漿充分、不留死角為目的，漿液擴(kuò)散半徑 ，開挖范圍內(nèi)孔底間距不大于 ，注漿加固范圍為開挖輪廓線外 3m。施工中針對(duì)每次出水應(yīng)進(jìn)行專門的注漿設(shè)計(jì)，根據(jù)涌水的具體情況對(duì)注漿方安案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。局部超前帷幕注漿施工同全斷面帷幕注漿施工。詳超前帷幕注漿施工圖。 （ 3）注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) 單孔結(jié)束標(biāo)準(zhǔn) ① 注漿壓力逐步提高至設(shè)計(jì)終壓，并持續(xù)注漿 10min 以上； ② 注漿結(jié)束時(shí)的進(jìn)漿量小于 20L/min； 全段結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)： 注漿結(jié)束，待漿液凝固后，必須在分析資料的基礎(chǔ)上，采取鉆孔取芯法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查， 觀察漿液的充填情況，并檢查孔內(nèi)涌水量，必要時(shí)進(jìn)行壓（軸）水試驗(yàn)。 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 58 圖 612 超前帷幕注漿正面布置面 圖 613 超前帷幕注漿縱斷面圖 全斷面徑向注漿施工 （ 1）注漿材料 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 59 ① 開挖后全斷面徑向注漿漿液采用水泥砂漿或普通水泥漿液，水泥砂漿水灰比 1：1，水泥漿液水灰比為 :1~1:1； ② 普通水泥漿采用 號(hào)普通硅酸鹽水泥； （ 2）注漿孔的布置 ① 徑向加固圈范圍取為 2m； ② 注漿開孔直徑不小于 50mm，終孔直徑不小于 42mm； ③ 注漿孔按照漿液擴(kuò)散半徑 ，孔口間距 （ 環(huán) 縱），梅花型布置； ④ 注漿結(jié)束后應(yīng)至少設(shè) 6 個(gè)注漿檢查孔，檢查孔深度和縱向間距同注漿孔布置。 ⑤ 局部徑向注漿工藝同全斷面注漿工藝（附全斷面徑向鉆孔注漿布置圖）。 圖 614 徑向全斷面注漿正面布置圖 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 60 圖 615 徑向全斷面注漿縱斷面圖 突水、突泥預(yù)報(bào)及處治 巖溶突水突泥是修建隧道工程的突出問題，在施工過程中如發(fā)生突水突泥，將造成人員傷亡，施工設(shè)備損壞，嚴(yán)重影響工期，大量增加工程費(fèi)用。由于巖溶突泥突水害問題的復(fù)雜性、多變性、不確定性，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較低，給國內(nèi)外隧道工程地質(zhì)界提出了一項(xiàng)重大的技 術(shù)難題。 隧道突水突泥預(yù)測 通過隧道巖溶突水災(zāi)害超前預(yù)報(bào)預(yù)測應(yīng)達(dá)到的目的：一是較為準(zhǔn)確地確定巖溶的位置、規(guī)模和大??；二是對(duì)可能發(fā)生突泥或突水的區(qū)段進(jìn)行判斷與警報(bào)。 隧道突水、突泥的防治措施 縱觀目前所有隧道突水、突泥防治措施，運(yùn)用最廣泛的是注漿堵水加固技術(shù)。通常情況下，注漿堵水加固方案主要包括超前預(yù)注漿和后注漿兩種。超前預(yù)注漿是指在開挖面采取超前鉆孔，通過鉆孔進(jìn)行注漿施工，形成封閉的隔水帷幕，以達(dá)到注漿堵水、加固圍巖的目的。預(yù)注漿包括全斷面超前預(yù)注漿、局部超前預(yù)注漿和探水孔超前預(yù)注漿三種。后注漿是指 在開挖施工及初期支護(hù)完成后，對(duì)已經(jīng)支護(hù)過但又不滿足工程質(zhì)量要求的區(qū)域進(jìn)行的一種注漿措施，后注漿包括徑向注漿（含回填注漿）、局部注漿和補(bǔ)充注漿三種。 結(jié)合隧道突涌水危險(xiǎn)性等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，相應(yīng)危險(xiǎn)級(jí)別的巖溶涌突水防治措施如下表62 所示。 表 62 不同危險(xiǎn)級(jí)別的巖溶涌突水的防治措施 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 61 煤 層 采空區(qū) 處治 方案 采空區(qū)附近巖體較破碎，可能存在大量積水和有害氣體。施工前應(yīng)調(diào)查核實(shí)煤礦開采范圍，對(duì)其是否壓煤進(jìn)行評(píng)估，并報(bào)建設(shè)單位。施工中應(yīng)通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，核實(shí)并掌握采空區(qū)形態(tài)、 位置、狀況等資料。 采空區(qū)對(duì)工程的影響 （ 1） 引發(fā)地面塌陷 按照采空區(qū)塌陷在地面造成的破壞形式不同，可將采空區(qū)塌陷面分為中心地面下沉并伴隨擠壓帶、外圍形成同心環(huán)狀裂縫帶及張拉帶。 采空區(qū)塌陷一般是突發(fā)性和隨機(jī)性的，塌落邊界多沿一個(gè)或多個(gè)采掘盤區(qū)的邊界發(fā)育，平面呈橢圓形或圓形，剖面上呈反漏斗狀或圓桶狀。地面反映為環(huán)狀裂縫帶。地面下沉范圍與地下對(duì)應(yīng)關(guān)系明顯，幾乎呈圓柱體整體下陷，塌陷面積大。 （ 2） 引發(fā)工程結(jié)構(gòu)本身缺陷 采空區(qū)將對(duì)隧道施工過程及后期營運(yùn)帶來非常大的安全隱患。如果施工前探查不清，施工準(zhǔn)備不足， 穿入采空區(qū)將可能會(huì)發(fā)生大的坍塌、突泥、涌水、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)變形侵限等重大事故，給施工帶來極大困難。 在后期營運(yùn)中，由于采空區(qū)的處置不當(dāng)，隧道建成后將會(huì)出現(xiàn)襯砌結(jié)構(gòu)破壞、隧道輪廓侵入限界，并伴隨路基、路面下沉，造成線路縱向不平，側(cè)溝排水不暢。一旦發(fā)生這些病害，將影響高速公路正常營運(yùn)，威脅行車安全，并且隧道的養(yǎng)護(hù)和維修都將十分困難。 隧道穿越采空區(qū)處理工藝流程 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 62 圖 616 煤層采空區(qū)處治流程圖 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 63 煤層采空區(qū)處治措施 （ 1）采空區(qū)積水 ① 有穩(wěn)定水源且可能發(fā)生涌、突水（泥）危害時(shí)，根據(jù)具體情況采用超 前全斷面注漿、超前帷幕注漿或超前局部注漿等措施。 ② 無穩(wěn)定水源但可能發(fā)生涌突水（泥）危害時(shí)，做好后方初期支護(hù)，采用鉆孔安設(shè)孔口管及閥門實(shí)行有控狀態(tài)放水。 ③ 水量較小是采用鉆孔排水。 （ 2）采空區(qū)瓦斯 ① 當(dāng)采空區(qū)瓦斯積聚呈有壓力狀態(tài)時(shí)，采用鉆孔排放瓦斯； ② 當(dāng)呈長壓狀態(tài)時(shí)，采用鉆孔送風(fēng)排放，使瓦斯降低至安全濃度； ③ 隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)采用氣密性砼對(duì)瓦斯進(jìn)行封閉。 （ 3）采空區(qū)支護(hù)及結(jié)構(gòu) ① 隧道下穿煤層采空區(qū) 采空區(qū)位于隧道上部（開挖輪廓線以外），且采空區(qū)底板距隧道頂開挖輪廓線凈距＞ 10m 時(shí)，不予處理；當(dāng)采空區(qū)位 于隧道上部（開挖輪廓線以外），且采空區(qū)底板距隧道頂開挖輪廓線凈距 ≤10m時(shí)，隧道拱部施作 φ42 超前小導(dǎo)管，開挖采用 “ 短進(jìn)尺、弱爆破 ” 同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測，防止拱部坍塌。詳圖 617。 圖 617 隧道下穿煤層采空區(qū)措施圖 ② 隧道穿過煤層采空區(qū) 根據(jù)煤層采空區(qū)的走向、傾角、采 厚 、覆巖及其與隧道空間位置關(guān)系 ，將采空區(qū)影響范圍劃分為 A、 B、 C 三個(gè)區(qū)段（詳見“隧道正穿采空區(qū)區(qū)段劃分示意圖”） 分別處治 ： ⅰ 、 采空區(qū)影響范圍內(nèi)隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向每 10m 設(shè)置一道變形縫 ； ⅱ 、 當(dāng)采空區(qū) 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 64 頂板坍塌、采空區(qū)已經(jīng)被坍體充填時(shí)， B 區(qū)隧道 基底采用 φ89 鉆孔注漿加固，加固深度為采空區(qū)底板以下 不小于 2m； ⅲ 、 采空區(qū)頂、底板完整性較好、采空區(qū)未被充填時(shí)，B 區(qū)隧道 采用樁基跨越，樁基須置于采空區(qū)底板 以 下不小于 2m； ⅳ 、 C 區(qū) 隧道采用 VC型加強(qiáng) 復(fù)合 襯砌輔以 φ89 超前中管棚。 圖 618 隧道正穿采空區(qū)區(qū)段劃分示意圖 ③ 隧道上跨煤層采空區(qū) 采空區(qū)位于隧道下部 （開挖輪廓線以外） 時(shí)， ⅰ 、 采空區(qū)影響范圍內(nèi)隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向每 10m 設(shè)置一道變形縫； ⅱ 、 若采空區(qū)未坍塌充填，當(dāng)采空區(qū)頂板距隧道底開挖輪廓線凈距 ≤5m時(shí)，根據(jù)采空區(qū)高度采用泵送砼充填或繼續(xù)掘進(jìn)至隧道不 穩(wěn)定、揭穿采空區(qū)頂板厚采用 C15 砼回填； ⅲ 、 當(dāng)采空區(qū)頂板距隧道底開挖輪廓線凈距＞ 5m且 ≤15m時(shí)，揭穿局部隧道底板或待施工至前方揭穿采空區(qū)頂板后，再返回對(duì)隧道底板采用砼柱支頂； ⅳ 、 若采空區(qū)已坍塌充填，當(dāng)采空區(qū)頂板距隧道開挖輪廓線浄距 ≤15m 時(shí)，對(duì)隧道基底進(jìn)行注漿加固處理。詳圖 61 6 621。 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 65 圖 619 隧道上跨煤層采空區(qū)措施圖 圖 620 隧道上跨煤層采空區(qū)措施圖 圖 621 隧道上跨煤層采空區(qū)措施圖 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 66 采空區(qū) 開挖 方案 （ 1）嚴(yán)格施作采空區(qū)外初期支護(hù) 為防止采空區(qū)坍塌，導(dǎo) 致塌方向后延伸，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施作采空區(qū)以外初期支護(hù)，并且采空區(qū) 10m 內(nèi)遵循“短進(jìn)尺，若爆破、強(qiáng)封閉、早支護(hù)、勤測量”原則，每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在 1m 內(nèi)。 （ 2）坍塌體注漿固結(jié)及中管棚超前支護(hù) 當(dāng)施工開挖至采空區(qū)邊緣時(shí)，空層內(nèi)松散的石渣就和滑塌，若清理出渣不僅出渣時(shí)間長，而且隨著石渣的滑塌，采空區(qū)頂板、底板及周邊巖墻可能失去原有的平衡，極可能導(dǎo)致更大的塌方。為此采取對(duì)隧道斷面內(nèi)的整個(gè)塌體及開挖線外 2m 范圍內(nèi)采空區(qū)的松散體注漿固結(jié)。通過固結(jié)灌漿，塌體具有一定的承壓能力，保證開挖到采空區(qū)時(shí)，其內(nèi)部的石渣能維持自穩(wěn) 。 （ 3）采空區(qū)內(nèi)空腔錨網(wǎng)噴支護(hù) 另外一種情況是開挖至采空區(qū)后，隧道斷面內(nèi)坍塌下來的石渣很少，在采空區(qū)形成了一定的空腔。該情況， 沿隧道開挖邊緣線外設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)拱，護(hù)拱之上設(shè)漿砌片石（或灌注細(xì)沙）緩沖層， 并于空腔內(nèi)壁圍巖初噴混凝土，使圍巖能暫時(shí)的穩(wěn)定，然后進(jìn)行固結(jié)灌漿，打錨桿，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，復(fù)噴混凝土作業(yè)，起到加固空腔，保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)安全的目的。 （ 4）采空區(qū)開挖支護(hù) 采空區(qū)采用 VC 型加強(qiáng)復(fù)合襯砌輔以 Φ 89 超前中管棚進(jìn)行開挖支護(hù)。 采空區(qū)處治預(yù)設(shè)計(jì) （ 1）紅光煤礦采空區(qū) 隧道于左線 Z2K24+611～ +63右線 K24+605～ +630 段下穿紅光煤礦內(nèi)大連煤層采空區(qū)，隧道頂開挖輪廓線距采空區(qū)底板最近處凈（垂）距約 10m，此段隧道施工以防止拱部坍塌為原則，除采用 Φ 42 小導(dǎo)管加強(qiáng)拱部超前支護(hù)外，采用小炮開挖，控制裝藥量及開挖進(jìn)尺。 （ 2）劉家溝煤礦采空區(qū) 隧道于左線 Z2K26+230～ +39右線 K26+225～ +363 段上跨劉家溝煤礦 K2 及 K6煤層采空區(qū)，隧底開挖輪廓線距采空區(qū)頂板最近處凈（垂）距約 195m，對(duì)該采空區(qū)影響范圍內(nèi)隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向每 10m 設(shè)置一道變形縫予以處理，同時(shí)須加強(qiáng)對(duì)該段煤層瓦斯的監(jiān)測 、檢測。 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 67 （ 3）白嶺煤礦采空區(qū) 隧道于左線 Z2K27+73右線 K27+733 處與白嶺煤礦內(nèi)大連煤層采空區(qū)相交，于左線 Z2K28+09右線 K28+088 處與白嶺煤礦外雙連煤層采空區(qū)相交，對(duì)該兩處采空區(qū)按充填型采空區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采空區(qū)影響范圍內(nèi)隧道襯砌結(jié)構(gòu)縱向每 10m 設(shè)置一道變形縫， B 區(qū)隧道基底采用 Φ 89 鉆孔注漿加固， C 區(qū)隧道采用 VC 型加強(qiáng)復(fù)合襯砌輔以 Φ89 超前中管棚。 七、巖溶突水突泥應(yīng)急措施和救援預(yù)案 巖溶突水突泥應(yīng)急措施 突水突泥災(zāi)害分級(jí) 應(yīng)對(duì) 華鎣山 隧道突水突泥災(zāi)害發(fā)生的規(guī)模、破壞性進(jìn)行 分級(jí)。根據(jù)不同的級(jí)別啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急程序。 華鎣山 隧道突水突泥分為三級(jí)，如下所示： A 級(jí)：大型突水突泥； B 級(jí)：中型突水突泥； C 級(jí)：小型突水突泥。 應(yīng)急措施 （ 1）當(dāng)發(fā)生突水時(shí)，洞內(nèi)施工人員可利用附近橫通道（人行橫通道、車行橫通道）快速撤離至另一隧道中，從另一隧道撤離洞外。同時(shí)，及時(shí)通知該沒有發(fā)生突水事故隧道中的施工人員撤離到洞外安全地點(diǎn)。工班長負(fù)責(zé)清點(diǎn)人數(shù)，并將情況立即報(bào)告給項(xiàng)目部。 （ 2）電工切斷危險(xiǎn)區(qū)段電源，檢查線路無誤后，在靠近突水突泥區(qū)的安全地帶恢復(fù)照明，確保用電安全。 （ 3）突水突泥結(jié)束后 ，項(xiàng)目部通知工程部采取攝像、照相等方式記錄突水突泥情況。同時(shí)項(xiàng)目部應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組會(huì)同現(xiàn)場監(jiān)理、設(shè)計(jì)院配合組共同會(huì)勘，分析，確定突水突泥的性質(zhì)、規(guī)模及其后果，根據(jù)會(huì)勘結(jié)果按下列分級(jí)程序處理： C 級(jí)（小型突水突泥）：根據(jù)現(xiàn)場會(huì)勘結(jié)果及施工方案，措施，直接由項(xiàng)目部組織實(shí)施； B 級(jí)（中型突水突泥）：項(xiàng)目部應(yīng)立即通知駐地監(jiān)理、設(shè)計(jì)代表參加現(xiàn)場會(huì)勘，分析發(fā)展趨勢，制定施工方案、措施，由項(xiàng)目部立即安排實(shí)施。應(yīng)急預(yù)案處于預(yù)警狀態(tài)。 巖溶、采空區(qū)專項(xiàng)施工方案 68 A 級(jí)（大型突水突泥）：項(xiàng)目部應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并同時(shí)報(bào)告業(yè)主，在 8h 內(nèi)將詳細(xì)情況書面報(bào)業(yè)主和 監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位，聯(lián)合現(xiàn)場辦公，評(píng)估事件嚴(yán)重程度，分析發(fā)展趨勢，采取一切措施控制事態(tài)發(fā)展，減小事件對(duì)施工造成的影響和損失。 巖溶突水突泥處理預(yù)案 技術(shù)人員首先先查閱設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)地質(zhì)資料，分析地質(zhì)及地下水系發(fā)育分布情況，確定危險(xiǎn)級(jí)，提前制定施工方案。 為預(yù)防突水等不可預(yù)見因素影響，首先做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，包括地震波地質(zhì)探測儀，聲波反射法，地質(zhì)雷達(dá)及紅外探水等綜合物探手段，對(duì)斷層破碎帶、構(gòu)造、地層分界、富水情況等進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。施工中也應(yīng)做好常規(guī)地質(zhì)工作，進(jìn)行掌子面地質(zhì)素描，登錄；判定圍巖級(jí)別、 地質(zhì)構(gòu)造，預(yù)測前方地質(zhì)條件，賦水特征，取水化驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)去巖樣進(jìn)行分析， 30m 探孔預(yù)報(bào)等，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，立即進(jìn)行處理。其次，配備足夠功率的抽水機(jī)，做好預(yù)防準(zhǔn)備，不間斷抽水。 根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)成果，如通過分析，可能有突泥、涌水可采用鉆孔、小導(dǎo)坑方式進(jìn)行應(yīng)力釋放，對(duì)危險(xiǎn)程度地段可采用設(shè)止?jié){墻封堵，迂回導(dǎo)坑通過等施工技術(shù)方案。 在工作面附近備好大功率、高量程污水泵排水工作，爭取能在較短的時(shí)間內(nèi)抽水降低水位。 隧道開挖施工過程中設(shè)安全防護(hù)人員，隨時(shí)觀察巖壁和巖縫，如有險(xiǎn)情則及時(shí)排除或撤離。 有危險(xiǎn) 地區(qū)設(shè)立警示標(biāo)志和警戒線，嚴(yán)禁非搶險(xiǎn)人員的進(jìn)入。 派專職安全員進(jìn)行觀察防護(hù)，以保證發(fā)生突泥涌水時(shí)，人員及機(jī)械設(shè)備不受損害。 若發(fā)現(xiàn)有突泥涌水先兆，且極其危險(xiǎn)時(shí)，必須立即停止施工，現(xiàn)場值班領(lǐng)導(dǎo)、安調(diào)員、工班長或值班安全員，要立即組織人員，機(jī)械迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)域。若洞內(nèi)部分無法迅速撤離的機(jī)械設(shè)備，則以人為主，先撤人，直至撤出洞外，保證人員生