曲线段隧道快速穿越突水、涌泥不良地质施工技术

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1、曲线段隧道快速穿越突水、涌泥不良地质施工技术中铁十二局集团第二工程有限公司山丙太原030000摘要：木文以薛家岭运煤专线隧道为例，介绍了隧道发生突水、涌泥的原因及快速穿越不良地质的施工技术，给类似工程提供了很好的参考依据。关键词：隧道施工突水、涌泥TSP超前预报帷幕注浆1.工程概述薛家岭隧道起讫里程专DKl+810〜t*DK2+930,隧道全长1120m,曲线半径为300m、350m的单线隧道。隧道内设人字坡，进口至专DK2+100为13‰的上坡，专DK2+100-专DK2+300为ll‰的上坡，专DK2+3

2、00-专DK2+690为l‰的上坡，专DK2+690至山U为l‰的下坡，隧道最大埋深100m,V级围岩608m,占54.3%;IV级围岩512m，占45.7%。2.隧道主要突水、涌泥过程2013年12月4H8:20,薛家岭隧道上导进行山碴作业时，发现隧道有涌水现象，到上午10:30,发现在上导掌子面中部（里程为专DK2+747,埋深约39m）有3处出水点，至11:30左右，汇水面后延至仰拱位置，水深100〜150cm,岀水量约300m3/小时，洞内掌子左右。突水、涌泥发生后施工单位立刻启动应急预案，立即安排2

3、台水泵向洞外抽水，工作人员撤离掌子面，安排测量人员调查隧道埋深情况，并加强洞内围岩量测及地表监控。3.隧道突水、涌泥的原因分析埋深浅，围岩破碎、软弱，掌子面顶部山位两侧各有1条冲沟、前方有裂隙，根据地形情况面和拱顶，局部垮塌，垮塌高度3.5m左右，宽度9m左右，长度6.5m,此处距离洞顶冲沟较近，裂隙内有常年积水，裂隙与冲沟底相连，山体与其他裂隙相通且裂隙内富含裂隙水或承压水。1.隧道发生突水、涌泥的危害隧道穿越突水、涌泥不良地质段因其掌子面围岩易流坍、失稳，隧道施工变形大、流变变形突出，将导致初期支护严重破坏；拱顶下沉，拱脚、边墙被挤

4、压移位，喷混凝土开裂，衬砌开裂等质量问题，同时会造成重大人员伤亡、设备损失、影响工程进度、增加建设费用、影响隧道安全与稳定、引起地下水位的下降，也会影响隧道建成后的安全运营，对整个隧道工程和周围生态环境产生巨大影响。在突水、涌泥隧道的修建中，正确的判断和预测隧道修建中的各个关键地质问题，是关系到隧道修建成败或投资控制的关键因素。下面将从二个方面来防止突水、涌泥地质灾害的发生。2.TSP203超前预报TSP203可以预报隧道掘进面前方及周围100m范围之内甚至更远范围之内的地层状况。与其他手段相比较，TSP203的预报距离为地质雷达的4〜

5、12倍，预报精度为浅层地震仪的5倍，预报费用仅为水平钻探的1/10〜1/20。通过在瑞士新建铁路隧道施工中实际应用的分析对比，当这种方法应用于TBM施工方案中，可以减少20%以上的工程费用，而II缩短工期30%左右。当应用于常规的隧道施工中，也可以明显地降低工程费用和缩短工期，并大大提高施工的安全性。它具有预报距离远，分辨率高等优点，最适合长期（长距离）超前地质预报。5.1TSP203超前预报系统原理人工激发地震波，所产生的地震波在隧道围岩中传播，当围岩强度发生变化吋，例如遇岩溶、断层或岩层的分界面吋，地震波将会发生反射，反射的地震波由

6、仪器所接收。当反射界面与掌子面平行（垂直测线）吋，所接收的反射波吋距曲线近似为直线并且与直接由震源发出的信号，即直达波在地震波形记录上呈负视速度的关系，其反射波延长线与直达波延长线的交点为反射界面的位置;当反射界面倾斜，即与掌子面有一定夹角吋，反射波吋距曲线为双曲线；若反射界面由倾斜逐渐变为直立吋，吋距曲线亦由双曲线逐渐变为直线。当地震记录中不存在明显的反射波吋，则认为掌子面前方的围岩是均质的，存在不良地质情况的可能性较小。对TSP203仪器采集的数据利用TSPwin软件进行处理，可以获得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的吋间剖面、

7、深度偏移剖面、岩石的反射层位、物理力学参数、各反射层能量大小等成果资料，冋时还可得到反射层的二维或三维空间分布，并根据反射波的组合、动力学特征、岩石物理力学参数等资料来预报隧道掌子面前方的地质情况，如溶洞、软弱岩层、断层及富水带等不良地质体。5.2TSP203超前预报系统技术标准5.2.1探测孔布置图1TSP203超前探测孔布置图5.2.2地震波的产生探测吋，探测孔中放适量乳化炸药插入电雷管后，注满水，用抛泥填塞炮眼，自掌子面向后依次起爆，从而产生地震波。进行信号采集吋应避免临近范围内无爆破及大型机械行走，以避免信号收集错误。5.2.3

8、地震波的传播地震波的恃播地震波有压缩波(Primary)及剪切波(Second)两种，其本质区别在于质点运动方向与波的传播方向间的相对关系。压缩波质点运动方向与波传播方向相同，而剪切波质点运动方向与波传播方