试论铁路隧道高压富水断层的施工技术

试论铁路隧道高压富水断层的施工技术
摘要:社会主义经济的发展促进了道路交通事业的改革,最近几年国家加大投资力度高铁路道路建设,这些都促进了高压富水断层安全快速施工技术成为制约岩溶地区隧道修建的重点内容。

针对这一点,本文以具体实例为对象分析了铁路隧道高压富水断层施工的相关技术。

关键词:铁路隧道高压富水断层施工技术
1 实例概况
1.1 工程状况
某铁路隧道工程的起讫里程DK98+212～DK106+783,全长10152m。

洞身线路纵坡为人字坡,进口段3246m为0.3%～0.8%的上坡,剩余段为1.7%的下坡。

岭顶地形起伏较大,岭脊两侧沟谷发育,一般呈“V”字形,地形条件十分复杂。

隧道最大埋深795m。

隧道在施工过程中采取了钻爆法进行操作,平行导坑全长贯通辅助正线施工,平行导坑长11323m,结合平导超前对地质状况深入勘察,这样可以为施工方案的制定提供有利信息。

1.2 断层情况
通过平导下坡进行相关的开挖,一般深入控制在DzK114+780平导掌子面,然后左侧会形成直径0.5m的空洞,不断流出流体状断层角
砾夹断层泥,断层角砾则是由凝灰岩、页岩碎块等融合而成。

这种物质先是灰色状态,然后不断变为灰黑色,出水量50m3/h,共涌出砟体约800m3。

随着清理工作的不断开展,整个空洞口大小也在不断变化,最后直接会超过2.1m。

结合相关数据研究得出,平导为凝灰岩,前方为碳质页岩,两种岩体为断层接触,平导和断层之间存在焦点。

在施工掌子面左侧拱部则先接触到含水的断层,造成涌水突泥砂,使得此段地下水压力为2.0MPa。

正洞施工里程DK114+696,施工环节对正洞运用TSP203超前地质预报系统和地质超前探孔分析,得出断层带是DK114+696～DK114+725,长29m,和线路夹角60°～70°,断层带物质是断层角砾岩夹断层泥,断层角砾则是凝灰岩、页岩碎块、含高压构造水,地下水压力在2.0MPa。

超前探孔单孔出水量达15～20m3/h,常会造成突泥(砂)、涌水等问题。

2 正洞穿越断层的施工
2.1 超前支护、加固
2.1.1 帷幕注浆加固
对DK114+696～DK114+725段选择帷幕注浆实施加固,注浆长度达47m,掌子面设3环周边注浆孔,注浆加固圈范围要保证轮廓线外大
于6m。

注浆孔孔底的间距在3m,扩散半径达2.0m。

操作过程选择了前进式分段注浆,注浆过程按照先下部后上部,若位置相同则使用先外圈后内圈,同一圈则根据隔孔间隔钻注。

水泥浆液选择0.8∶1～1∶1,注浆终压3MPa～4MPa。

这样能维持上部断面施工阶段的掌子面处于稳固状态,上部断面使用水平注浆进行固定,长度控制在30m以上,间距1.5m×1.5m,梅花形布置。

2.1.2 围岩超前支护
选择管棚工作室沿拱部开挖线,同时要设置两层108mm超前管棚,管棚在施工过程中要选择合适的施工流程,且在材质使用上选择无缝钢管,壁厚δ=8mm,环向间距达40cm。

管棚施工结束后安装4根φ22mm 钢筋(螺纹钢),接着选择水泥单液浆注浆。

2.1.3 超前泄水减压
施工过程中需要顾及到隧道内部结构状况,这样可以使正面涌水量压力大小一致。

同时能够维持帷幕注浆操作流程的有序进行,在开挖之前沿着隧道外轮廓安布置7根纵向泄水孔,以此把水流共同处理引流。

泄水钢花管选择无缝钢花管,外径在108mm,壁厚在δ=8mm。

泄水孔深47m,钢花管管端需布置于水量增多的位置,且对外插角1°～2°。

2.2 正洞隧道断层段开挖支护施工
2.2.1 断层段开挖支护施工方法
开挖在帷幕注浆和管棚支护下进行施工,开挖按三台阶法进行施工,短进尺、强支护,下台阶单边错开落底,仰拱、护拱及时跟进。

2.2.2 三台阶施工的参数
断层段开挖在管棚支护下进行施工,开挖按三台阶法进行,上台阶高度352cm,二台阶高度300cm,三台阶高度310cm,仰拱深度113cm。

上台阶采用环形导坑预留核心土法进行施工,循环进尺0.5m。

二、三台阶采用单边错开开挖支护的方式,两边错开距离不小于1m。

初期支护采用I22型钢钢架全环布设,间距0.5m,45度角钢纵向连接,环向间距1m,钢架拱脚(墙脚)均垫设混凝土预制块(10mm×30mm×50mm)并采用42mm钢管(L=5m,4根/每榀·每边)锁脚,并在每个台阶底部设I22型钢钢架水平临时支撑,全断面布设双层8mm×8mm钢筋网,网片间距15cm×15cm,C25喷射混凝土厚25cm。

三台阶边墙没有管棚的部位,开挖前采用超前小导管注浆,对开挖周边和掌子面进行注浆加固,以确保掌子面及拱顶的稳定。

小导管采用42mm@40cm,L=3.0m～3.5m,周边的小导管外插角为10°～30°,每循环搭接长度2.0m。

三台阶施工的尺寸参数见图1。

2.2.3 护墙和护拱
当结束仰拱操作处理后,需要结合施工现场的状况采取必要的处理。

一般结合具体要求进行护墙护拱,护拱选择I16型钢,厚度大小在30cm,对小模板进行混凝土浇注,循环长度达1m～2m。

在护拱(墙)长度达到标准值后再实施二次衬砌混凝土。

3 平导穿越断层
对平导断层进行调整控制时,应该把握好对正洞的操作施工。

尤其要充分运用正洞前期排水减压及贯通后排水卸压的效果,从而大大降低地下水内部的压力,维持正常的水下压力状况,这样可以保持平导帷幕注浆施工的进行,对围岩和松散砟体实施相关的控制处理,最后满足实际施工的要求,平导施工的超前支护选择单层管棚实施超前加固。

4 结语
对铁路隧道高压富水施工断层的施工,必须要做好各方面操作秩序的安排,这样才能维持正常的施工秩序,满足铁路施工标准的要求。

运用排、堵结合的方法进行水的治理,能维持地质段地层的施工质量。

参考文献
[1] 关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2] 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.。