石鼓隧道穿越浅埋段冲沟方案技术探究

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1、石鼓隧道穿越浅埋段冲沟方案技术探究摘要：通过合理计算地下涌水量、处理地表冲沟水、选择开挖方法及支护参数制定详细的隧道穿越浅埋段冲沟方案，提高施工效率，节约经济成本，保障隧道施工安全，确保博深高速公路按计划通车。关键词：特长大断面隧道；冲沟；施工方案；涌水量计算1项目概述1.1工程简介石鼓隧道为博深高速公路控制性工程，从银屏山自然保护区通过，双洞六车道设计，高度7.98m,宽度15.40m,为大断面隧道，左、右线隧道分离布设。左线起屹桩号ZK32+447〜ZK36+458,长4011米，最大埋深534米；右线起屹桩号YK32+459〜YK36+339,长3880米，最大埋深504

2、米，是全线的控制工程。并且隧址区地质情况比较复杂，地下水丰富，浅埋段位于冲沟底下。因而，穿越浅埋段冲沟成为整座隧道施工的重点和难点。1.2浅埋段概况石鼓隧道ZK33+140〜ZK33+230以及YK33+060〜YK33+160下穿保护区观光大道和山间谷地溪流，为浅埋段，浅埋段埋深较浅且地表有常流水。围岩主要由中-微风化熔结凝灰岩组成，岩质较硬，受F1断裂影响，节理发育，岩体破碎，地表水和地下水较发育，呈淋雨、渗流、涌流状，易发生坍塌冒顶、涌水问题。此处浅埋段为石鼓隧道控制性工程，能否顺利通过直接决定博深高速公路的施工进度。2施工方案2.1施工流程图1施工流程图2.2地表水处理

3、YK33+210.ZK33+145洞身地表为一山谷溪流，并处于F1断裂影响带内，岩石破碎，节理较发育，洞身围岩较薄。该里程段安排在枯水季节期间施工。经现场察看发现，可在山谷溪流上游用浆砌片石筑坝蓄水，再用2根长150m公称外径1000mm的硬PVC管将溪流水引排至下游，从而最大程度地减少地表水对地下水的补给。图2地表水处理方案示意图2.3地下水涌水量计算2.3.1稳定流理论公式法根据钻孔抽、注水试验成果，结合隧址区水文地质条件,隧道涌水量采用裘布依稳定流理论公式进行估算。裘布依公式法：式中：Q-单侧进水涌水量，m3/d；隧道穿过含水层中的长度，m；K-含水岩层的渗透系数，根据利

4、用钻孔确定，m/d；H-隧道底面以上含水层平均厚度，m；h-水位下降曲线在隧道边墙上的高度，设为0；R-隧道排水影响宽度，m(利用《铁路工程地质手册》经验公式R=2S(HK)0.5计算；需要指出的是，由于区内地下水动态受降水影响，变化较大，雨季以及现行施工的单洞其隧道涌水量将有一定的增大。2.3.2降水入渗法降水入渗法隧道涌水量计算公式：Q=2.74aWA式中：Q-涌水量，m3/d；a-入渗系数；W-年降水量，mm；A-隧道通过含水体的地下集水面积，km2o根据隧址区地形，隧道范围含水体地下集水面积范围划分原则左侧以山顶、山脊作为分水岭，右侧主要以山谷为界。年降水量采用当地多年

5、年均降水量。2.3.3瞬变电磁仪法探测在离前方富水或断层破碎带30〜50m的位置探测，该探测手段对地下水较为敏感。2.3.4钻孔计算法根据超前地质预报的结果推断前方富水或断层破碎带的位置，主要采用钻机进行水平钻探，提前5m钻孔，钻孔长度可取10〜20m,然后在出口处安装水表。最后两次读取水表的读数Wl,W2,并记录两次读数之间的时间T。由此可以得到：钻孔计算法计算公式：Q=W/T,W二W1-W2式中：Q-涌水量，m3/h；W-在时间T内收集到地下水的总量，m3；T-时间，ho2.4开挖方法ZK33+140〜ZK33+230和YK33+060〜YK33+160设计为IV级围岩，但

6、是根据钻探资料及地调成果，本段围岩主要由中-微风化熔结凝灰岩组成，岩质较硬。实际施工时，根据地质预报结果和掌子面围岩揭露的实际情况，拟釆用以下两种方法。2.4.1上下台阶留核心土开挖法当岩体为散体状或碎裂状结构，且地下水丰富时，为保证隧道施工的安全，拟采用上下台阶留核心土的开挖方法，由于该浅埋段覆盖层在19〜27m,为确保开挖安全，拟控制进尺在2m内。上下台阶留核心土法施工顺序：I、拱部超前小导管注浆预支护或拱部钢插管超前支护-2.上半断面中导坑开挖一III、上半断面中导坑初期支护（安装钢拱架、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）一4（6）、上半断面左（右）导坑开挖一V（VD）、上半

7、断面左（右）导坑支护一8、核心土开挖一9、下半断面左侧开挖一X、下半断面左侧初期支护（安装工字钢、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）一11、下半断面右侧开挖一XD、下半断面左侧初期支护（安装工字钢、挂钢筋网、安装锚杆、喷混凝土）一XIII全断面模筑二次衬砌混凝土。2.4.2半断面开挖法当岩体为层状、块状结构，地下水较丰富时，采用半断面开挖法，由于该浅埋段覆盖层在19〜27m,为确保开挖安全，拟控制进尺在2m内。半断面开挖法施工步序（见图4,图中阿拉伯数字代表开挖步序，罗马数字代表支护施工顺序）。