谈大公山输水隧洞跨越暗河施工技术

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1、谈大公山输水隧洞跨越暗河施工技术　　摘要:介绍了云南省牛栏江－滇池补水工程中大公山输水隧洞跨越大型地下暗河的处理措施。通过详细的水文地质调查及示踪试验，摸清了暗河的形态及其与隧洞的空间关系。在此基础上，通过适当的围岩加固措施，于暗河两端修建施工桥台，采取简支整体箱梁结构的方式跨越暗河。工程实践表明，该方案具有结构型式简单、节约工期等优点，且避免了对原暗河水文环境的破坏。关键词:岩溶;发育特征;输水隧洞;暗河;牛栏江－滇池补水工程中图法分类号:TV672文献标志码:A文章编号:1001-4179(XX)12-0056-031工程概述大公山输水隧洞是牛栏江－滇池补水工程输水线路中第二长的

2、隧洞，全长27．23km，设计纵坡i=0．05%。开挖断面尺寸(V类围岩)为5．3m×5．75m(宽×高)的城门洞形。衬砌断面采用底拱半径4m、侧底拱半径6m、顶拱半径2m的标准马蹄形。大公山隧洞顺山势布置，地形地貌为构造侵蚀中山地貌，山体走向北北东，沿线地面高程在1913～2225m，地形坡度15°～30°。隧洞前半段西侧分布有雀吃沟伏流、三起三落伏流、魏所河伏流和潘所海伏流。在隧洞掘进至桩号6+311．976时，揭露一条地下暗河，其通道位于隧洞底板以下。水文地质调查和示踪试验结果，基本确定该暗河为魏所河伏流。2暗河发育特征2．1形态和规模水文地质调查和示踪试验揭示，暗河源头为金所

3、盆地魏所河，入口高程1978m，距隧洞轴线垂直距离约1．7km。暗河出口位于三月三水库北侧岩溶泉，高程1902m，入口与出口直线距离约3．8km。暗河与隧洞交叉部位的隧洞底板高程为1950．12m，暗河水面高程为1940．50m(枯期)，隧洞埋深约105m。已揭露区域的暗河溶洞高度最高约16m，宽度一般为10m，最宽达15m，过隧洞段溶洞宽度为12～13m，高度为13～6．5m(右壁到左壁溶洞高度逐步降低，右壁－中线已连通隧洞底板，中线－左壁有1～3．5m厚的基岩)。隧洞掌子面中线左侧与暗河溶洞顶部连通，右侧底板围岩厚度约0．4～0．8m。暗河溶洞基本沿岩层走向发育，总体方向约S40

4、°E，与隧洞轴线交角约70°，暗河流向自NW向SE。暗河上游(隧洞西侧)的可见长度约为150m，河床坡降约1%;暗河下游的可见长度约200m，前100m河床坡降约2%～3%，局部有0．5m跌水，后100m河床坡降约为5%，水流快速进入约1m宽的狭窄通道。经测量，枯期暗河流量约1．5m3/s。2．2工程地质特征暗河与隧洞交叉区域位于向斜南西端和一条断层之间，沿线出露地层岩性为阳新群的灰岩夹白云岩，二迭系下统梁山组石英砂岩、粉砂岩、页岩夹煤层及石炭系中统的灰岩，坚硬和软岩约各占一半，岩层走向与隧洞轴向夹角小。岩溶岩体破碎，呈碎裂状，稳定性总体较差。暗河溶洞基岩地层岩性为石灰系中上统(C2

5、+3)灰岩，岩层产状N20°W，SW∠30°。暗河与隧洞交叉处的河床中堆积有较厚的巨石、块石、砂卵石，推测厚度大于5m，两岸为淤积黏土、粉细砂，最高点接近溶洞两边顶部，厚度约15m。溶洞内局部坍塌严重，上游河床内有3处新近坍塌的巨石、块石堆积物。3工程措施3．1处理原则根据暗河的发育特点，结合隧洞穿越暗河段水文及工程地质条件，拟定工程处理的基本原则如下。(1)对隧洞和暗河的相对关系进行准确的勘测调查，充分考虑工程的不可逆转性，采取全面处理、不留后患的工程措施;(2)尽可能避免对围岩原始应力状态造成影响，并在利用围岩本身稳定性的基础上，采取一定的措施提高围岩强度;(3)工程措施应不侵占

6、原暗河溶洞断面，或不改变暗河的现状过流能力。3．2方案比选根据基本处理原则，初步拟定两个技术方案。方案一。因隧洞施工采用“新奥法”，拟在开挖期内搭设临时便桥跨过暗河顶部，衬砌时按简支整体箱梁结构设计，并适当提高钢筋混凝土结构设计参数(图1)。方案二。在隧洞与暗河交叉点后退20m的位置(桩号6+331．976)对隧洞轴线进行调整，向东侧偏移5～8m，选择从暗河顶部围岩覆盖较厚的区域穿过。经分析，认为方案二因暗河周边围岩条件差，溶蚀裂隙发育，改线后也很难保证隧洞在穿越暗河段开挖时下部围岩的稳定，仍然可能会造成坍塌连通暗河溶洞顶部，风险较大。方案一虽然采取的技术措施较为复杂，但处理过程可预

7、见、结构安全可控，风险较小。最终选定方案一［1-3］。3．3开挖期临时加固方案(1)从掌子面右侧2．5m处(下部围岩厚度约1m)用小导坑方式向前掘进至暗河对岸，并在对岸开挖净深4m、高度2．5m的作业平台。采用“弱爆破、短进尺”的方式开挖。每次爆破并排险清渣完成后，立即对新鲜岩面进行加强支护，具体措施为:全断面挂Φ6．5@200mm×200mm钢筋网，喷射C20混凝土厚100mm，同时设置间排距为1．5m×1．5m的砂浆锚杆(Φ22，L=3m)。通过开挖掘