歌乐山隧道施工与环境保护

功率/ kW 90 18. 5
90 110
数量 3台 6台 19 台 18 辆 10 辆 5辆 3台 7台 6台 5台
产地 德国 贵州 贵州 河南 四川 湖南 山西 湖北 四川 四川
b ———炸药爆炸有害气体生成量 ,取 40 m3/
kg ;
< ———淋水系数 ,取 0. 8 。
(2) 风压计算
4. 4 掌子面地质描述
隧道开挖后及时描述掌子面地质情况 ,绘制地 质柱状图 ,预报断层 、大的结构面等情况 。
4. 5 红外线探水
用 H Y - 303 防爆型红外线探测仪 ,利用不同物 体辐射场强差异 ,对隧道含水构造进行跟踪探测 。
5 采用超前帷幕注浆堵水技术 ,保持 隧道地表的地下水位和生态环境
表 2 歌乐山隧道内尘毒监测记录 (爆破后通风 30 min) Table 2 Monitoring records of dusts and gases in Geleshan tunnel ( ventilated for 30min after blasting)
监测指标
监测部位 CO
SO2
隧道总风压 :
H=
Hd +
hm +
hj
=
pv2 2
+
λpL V 2d
2
+
hj = 4
125.
3 Pa 。
式中 H ———隧道总风压 ;
Hd ———风管末端风压 ;
hm ———风管摩擦阻力 ;
hj ———风管局部阻力 , hj = 0. 1 hm ;
p ———空气密度 , p = 1. 2 kg/ m3 ;
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
机械名称 挖掘装载机 挖斗装截机
电瓶车 梭式矿车 混凝土运输罐车 混凝土泵车 通风机 衬砌台车 混凝土湿喷机 防爆自耦变压器
型号 I TC312 WZB160 CDXT - 12 GK - 14 , GK16 J CGY6B HB T60C - 1413 SDF ψNo12. 5 DM T 液压钢模 HTS - 300 YII KBOSG - 315 , KBOSG500
NO
NO2
O2
CH4 湿度 温度 游离 SiO2 结论
掌子面
D K3 + 700
25
1. 2
2. 0
1. 4 18 % 0. 1 % 80 %
21°
1. 6
合格
D K3 + 200 20
0. 8
2. 2
1. 2 21 %
无
78 %
22°
1. 8
合格
D K2 + 200 10
0. 5
1. 0
0. 8 20 %
v ———风管末端风速 , v =π4 dQ2 = 12. 7 m/ s ;
λ———风管摩擦系数 ,λ= 0. 019 ; L ———风管总长 , L = 2 200 m ; d ———风管直径 , d = 1. 5 m ;
V ———风管内平均风速 , V = 4
Q2 ×P πd2
=
14. 8 m/ s。
槽孔和下部孔爆破 ,其震速数据均在规定数值 2. 0 cm/ s 以下 (对本工程而言) 。
3 隧道内施工环境净化治理
3. 1 采用有轨运输方案
隧道单头掘进最长为 2. 2 km 的长大工区 ,为 了减少机械废气排放量和洞内粉尘含量 ,提高作业 效率 ,进口 、出口和平导三个工区均选择了电动挖掘 装载机装碴 、有轨运输的方案 。隧道内主要作业机 械配备见表 1 。
隧道全长 4 050 m ,最大埋深 280 m ,洞身延伸 方向为东西向 ,位于观音峡背斜中段 。观音峡背斜 为北东向构造 ,两翼对称 ,以 7°的倾角向北倾伏 ,次 级构造发育 。背斜轴部出露地层由三叠系飞仙关组 泥岩 、泥灰岩及白云岩组成 ,两翼为嘉陵江组 、雷口 坡组 、须家河组及侏罗系地层 。其中嘉陵江组石灰 岩岩溶水 、碎屑岩孔隙裂隙水为隧道区主要地下水 类型 ,分布广泛 ,水量丰富 。
关键词 铁路隧道 施工技术 环境保护 中图分类号 :456. 3 + 3 文献标识码 :A
1 工程概况
歌乐山为重庆市的森林公园景区 ,地表生活居 住着 6 万余人 ,数十家企业落户于该地区 。渝怀铁 路歌乐山隧道横穿歌乐山 ,施工中必须采取措施控 制爆破震动和机械噪声对周围居民的干扰 ,防止施 工废气 、污水对环境的影响 ,以及隧道涌水对工农业 用水的影响 。
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歌乐山隧道施工与环境保护
表 1 隧道内作业主要机械设备表 Table 1 Main mechanical equipment for tunnel construction
预报的距离可达掌子面前方 150 ～ 200 m ,从 ·70 ·
2001 年 6 月至 2002 年 9 月共进行长期和短期预报 36 次 。通过实际开挖的结果验证 , TSP 预报对于断 层破碎带 、岩溶和采空区等大多数不良地质体的性 质和位置的预报基本准确 。
4. 3 全隧道施作超前探孔
在嘉陵江组地层施作 5 个 、其它岩层施作 3 个 超前探孔 ,每循环探水孔长 30～50 m ,孔底超出开 挖轮廓线 1. 5 m 。同时还利用施工炮眼的周边眼间 隔加深至 5 m 进行超前探测 。此举后被证实行之有 效 ,歌乐山隧道总 41 次较大的突水和涌泥 ,有 40 次 被探孔或周边加深炮眼探出 ,总有效率达 97. 6 % , 最大程度地避免了爆破后突水突泥的失控情况 。
歌乐山隧道自 2001 年 10 月 27 日第一次探孔 涌水至 2002 年 12 月 10 日隧道贯通 ,先后出现了 41 次较大探孔涌水 。涌水最高水压 2. 2 MPa ,最大单 孔水量 716 m3/ h。隧道累计超前帷幕注浆 1 340 m。
5. 1 注浆条件
开挖断面探水孔总涌水量大于 10 m3/ h 时 ,进行 帷幕注浆 ;对总涌水量虽小于 10 m3/ h ,但个别单孔出 水量大于 2 m3/ h 时 ,则对出水孔进行超前预注浆 。
4. 1 地质调查
地质调查的重点 : (1) 调查地表水文地质状况 , 主要是地表水系 (水库 、泉井 、溪流) 的位置 、标高 、补 给来源 、流向等内容 ; (2) 调查断层的位置所在 、产状 与富水性 ; (3) 调查岩层褶皱的基本形态类型和轴面 产状 ; (4) 调查溶洞和暗河出入口位置 ,并分析其流 径和隧道中心线的空间关系 。根据设计资料和地表 勘查报告 ,采用地面地质体投射法和断层参数预测 法进行不良地质宏观预报 。预报得出 ,隧道穿越地 区主要不良地质有 :断层破碎带 、溶洞 、暗河 、煤系地 层采空区和断层富水带 。 4. 2 用 TSP - 202 地震波探测仪进行超前探测预报
根据风机供风量和隧道总风压 ,选择 1 台 SDF
(C) 12. 5 型轴流风机 ,总风量 1 475～2 912 m3/ min ,
风压 305～6 200 Pa ,功率为 16～110 kW 。风管采
用 <1. 5 m 的 PVC 高强防静电通风软管 。
3. 3 隧道内粉尘控制
采取了湿式装运碴 、水幕降尘湿喷混凝土支护 等方法 ,清除洞内粉尘和溶解空气中部分有害气体 , 取得了较好的效果 ,使隧道内最不利条件下空气质 量仍符合标准 (表 2) 。
第 41 卷第 2004 年 2
1期 月
Mo de r n
现代隧道技术 Tunnelling Technology
Vol. 41 Feb.
No . 2004
1
文章编号 :1009 - 6582 (2004) 01 - 0068 - 05
歌乐山隧道施工与环境保护
无
78 %
20°
0. 6
良好
注 :表中数据除注明外 ,计量单位均为 mg/ m3
3. 4 净化施工污水措施
(1) 污水产生的原因 ① 工程施工过程中产生的岩粉和其它细颗粒 尘土 。 ②隧道内各种工程机械渗漏油 。 ③隧道涌水带出的地层泥浆或泥沙 。
④隧道内注浆作业产生的 p H 值污染 。 就施工实际而言 ,成为水质污染源的成分是悬 浮物质 ( SS) 、氢离子浓度 (p H) 和油脂成分 。据调 查 ,隧道洞口下游用水主要是灌溉用水 ,部分作生产 用水 ,无直接将此水源作为饮用水 。因此 ,水质净化 的目标是达到国家环保总局规定的生产用水排放标
5. 2 注浆技术参数
(1) 注浆段长度 :取 25～40 m 。 (2) 单孔有效扩散半径 :一般取 2～4 m 。 (3) 注浆范围 :超出开挖轮廓线 5 m 。 (4) 注浆终压 : 一般按 P = 2～3 M Pa + P0 确 定 。式中 P 为注浆终压 ( M Pa) , P0 为涌水静压或 地层裂隙阻力 。本隧道注浆终压取值为该断面出水 点静压的最大值加 3MPa 。 (5) 浆液配比 :全断面帷幕注浆一般采用水泥 浆加速凝剂 、水泥 - 水玻璃双液浆或 T GRM 特种灌 浆材料等 。 水泥浆 : 配比 W/ C = 1 ∶1 ～ 0. 6 ∶1 , 速凝剂为 8064 水泥速凝剂 。
2 洞口段施工
洞口地段是居民居住地 ,因此控制爆破震动是 施工组织考虑的重要因素 。施工中采取从爆破发生 源上来减轻爆破震动的方法 : (1) 多钻孔 ,减少单孔 装药量 ,单位面积布眼率为 2. 2 个/ m2 ,装药量为 1. 05 kg/ m3 ; (2) 短进尺 ,将每循环进尺调减至 1. 5 m ; (3) 采用 7 段毫秒微差爆破 ; (4) 采用间隔装药 ,缓冲 爆破 。在隧道洞顶 100 m 范围内的不同位置设置了 18 个震动速度测试点 ,在洞口爆破时读得强度值 90 组数据 ,测出震动速度较大的是在爆破前半段 ,即掏
t ———通风时间 ,30 min ; G ———同时爆破的炸药量 ,200 kg ; A ———开挖断面积 ,59. 4 m2 ;
L
———临界长度 , L
=
12. 5 Gb A P2
K
,
K取
0. 74 ,
则
L = 682. 6 m ; P ———风筒漏风系数 ,取 1. 351 ;
收稿日期 :2003 - 08 - 19 作者简介 :袁 勇 ,男 ,工程师 ,副指挥长.
3. 2 按压入式通风选择风机和风管
①由于采用有轨运输系统 ,排除炮烟所需风量 是控制风量 。
工作面风量 :
3
Q = 2. 25 ×
t
G(
AL) P2
2
b<
=
1
344. 8
m3/
min ;
风机供风量 = P ×Q = 1 816. 8 m3/ min 。 式中 Q ———工作面风量 (m3/ min) ;
·69 ·
Hale Waihona Puke Baidu
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现代隧道技术
准 ,即悬浮物质 SS 浓度小于 25 ×10 - 6 ,p H 值为 6. 5 ～7. 5 ,油分小于 10 mg/ L 。
(2) 污水净化方法 在隧道口修筑污水处理池 ,对悬浮物质的净化 采用了药品凝聚和自然沉淀相结合的处理方法 。隧 道出口是自然坡排水 ,粗颗粒悬浮物质一般沉淀在 隧道内两侧的排水沟里 ,出口主要以自然沉淀处理 方法为主 ;隧道进口由于是反坡施工 ,洞内排水需用 水泵抽出洞外 ,排出水中粗颗粒含量较高 ,自然沉淀 比较困难 ,须配合药品处理净化 。药品主要采用污 染小 、取材广泛的硫酸铝 (AL2 SO3) ,必要时添加高 分子凝聚剂以促进凝聚作用 。絮凝物沉淀分离后定 期清除 ,已被除去悬浮物质的澄清水在池内上部溢 流 ,调整 p H 值后排放 。 考虑到防止化学药剂污染环境的因素 ,注浆采 用的水泥 - 水玻璃双液浆其水的 p H 值主要受浆液 的影响呈碱性 ,采用无二次污染的碳酸调整 p H 值 。 对水中的油分 ,在隧道洞口附近的排水沟或者 在 p H 值调整槽内设置悬浮式油吸附材料进行吸收 处理 。
袁 勇
(中铁十一局集团有限公司 ,武汉 430081)
摘 要 文章根据歌乐山隧道特殊地理位置条件下的环保要求 ,介绍了施工中在爆破降噪 、施工通风 、粉尘控 制 、污水净化方面采取的环境保护措施 ,研究了隧道超前地质预报和环保注浆堵水技术的成功运用对保护隧道施 工区域的生态环境所做出的贡献 。
4 采用先进的综合探测技术预报水情 和地质灾害
由于歌乐山隧道特殊的地理环境 ,要求严格保 护地下水资源和地表生态资源 ,堵水防漏标准高 ,在 我国山岭铁路隧道修建史上尚属首例 。出于环保 、 安全 、质量等多方考量 ,必须把隧道前方的涌水探 出 ,并注浆堵水超出隧道开挖轮廓线 5 m 以外 。施 工中综合运用了五种预报手段 ,以达到取长补短 、相 互验证 、力求准确之目的 。