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隧道突水突泥风险段落安全施工专项方案

  
评论: 更新日期:2016年02月25日
 
工程简述
福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区,隧道范围平均海拔1200m,最高海拔1634.1m。洞身地表起伏较大,地表自然坡度30°~40°,分布有众多基岩“V”弄侵蚀谷,多为南北展布,隧道区域山高坡陡,基岩裸露,沟壑纵横,地形复杂,植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5,进口位于金水河牛角坝,出口位于酉水河宋家堰,最大埋深929m,最小埋深46m。洞身均位于直线上,隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上,无既有道路到达洞口处,但距村村通水泥路较近,交通便利,场地开阔,出口下临酉水河,无施工场地,无便道可利用。隧道中含有一座斜井,为本标段的重点控制隧道。
本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB 10621-2009)中规定的限界尺寸,隧道内轮廓采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓,轨面有效面积为92㎡,隧道内线间距为4.6m,曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽。施工针对围岩情况采取短进尺分部开挖和初期支护,二次衬砌及时跟进,确保施工安全。
沿线气象条件
为亚热带湿润季风气候,特点是温暖湿润,四季分明,降水量多集中在夏秋季节,常有暴雨灾害。年平均气温 15.2°C,极端最高气温38.4°C,极端最低气温-5.9°C,年平均降水量785.5mm,年平均蒸发量1160.5mm,最大风速19.6m/s,风向E,最大积雪厚度4cm。
工程性质
地层岩性
1、隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4)、志留系下统(S1)、元古界中上统(Pt2-3)太古界(AΥ)、构造岩类。
(1)第四系全新统(Q4)主要包括:膨胀土(Q4dl9),卵石土(Q4al7),碎石土(Q4dl7、pl7),块石土(Q4dl8),灰黄色,粒径2-60mm,粒径在20-60mm占10%,大于60-100mm占25%,大于200mm约占55%。
(2)志留系下统(S1)主要包括:片岩夹大理岩(S1Sc+Mb),大理岩(S1Mb),片岩(S1Sc),灰黄,青灰色变晶,片状,块状构造。
(3)元古界中上统(Pt2-3)主要包括:变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),片麻岩夹云母石英片岩(Pt2-3Gr+Mb),片岩夹片麻岩(Pt2-3Gr+Mb),大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb),片麻岩夹片岩(Pt2-3Sc+Mb),片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),片岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),片麻岩夹片岩夹大理岩(Pt2-3Gr++Sc+Mb),灰褐色,浅灰色,风化厚度1-10mm。
(4)太古界(AΥ)主要包括:片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb),灰褐色,浅灰色粒状变晶结构,块状结构,风化厚度2-8mm。
(5)构造岩类主要包括:碎裂岩,青灰色,灰褐色,宽约20-65m,工程地质差。
2、隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带,是秦岭造山带的蜂腰部位,主体上位于佛坪窟窿的南半部。经多次构造活动的影响,其内部组成与构造变形十分复杂。
3、不良地质及特殊岩土:
(1)隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中,以溶洞形式发育,溶洞直径约1~3m,可见延伸深度大于10m,不完全填充,充填物为角砾及杂砂土。
(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土,具弱-中等膨胀性。
地质构造
本隧道主要断层:f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2。其中:
f66:逆断层,断层产状N65°~N80°W/65°~75°N,断层破碎带宽10~30m。断层带成份为碎裂岩,局部夹断层角砾组成,断带内岩体较为破碎,隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。
f67:逆断层,断层产状N60°~N80°W/50°~65°N,断层破碎带宽30~40m。断层带成份为断层角砾组成,隧道洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。
f68:逆断层,断层产状N70°~N75°W/50°~60°N,断层破碎带宽30~45m。断层带内物质主要为碎裂岩,隧道洞身通过地段为DK160+575~DK160+610。
f69:逆断层,断层产状N50°~N85°W/50°~80°N,断层破碎带宽30~45m。结构面粗糙,断层面上有挤压膜,局部已糜棱岩化,断层带内物质主要为断层角砾,岩体节理很发育,较为破碎,隧道洞身通过里程为DK161+297~DK161+338。
F70:逆断层,断层产状N65°~N88°W/35°~45°N,断层破碎带宽10~25m。断层带内物质主要为断层泥,局部可见糜棱化现象,物探反应明显,隧道洞身通过里程为DK162+250-DK162+270。
F70-1:逆断层,断层产状N65°~N88°W/35°~45°N,断层破碎带宽10~25m。断层带内物质主要为断层泥,局部可见糜棱化现象,物探反应明显,隧道洞身通过里程为DK167+943~DK167+968。
F71:正断层,断层产状N20°~N45°W/40°~60°N,断层破碎带宽10~40m。断层带内物质主要为断层角砾,局部可见糜棱化现象,隧道洞身通过里程为DK168+500~DK168+525。
F71-1:正断层,断层产状N55°~ N75°W/55°~75°N,断层破碎带宽50~70m。断层带内物质主要为碎裂岩,局部可见糜棱化现象,隧道洞身通过里程为DK171+255~DK171+322。
F71-2:正断层,断层产状N45°~N55°W/60°~80°S,断层破碎带宽25~40m。断层带内物质主要为碎裂岩,局部可见糜棱化现象,隧道洞身通过里程为DK171+977~DK172+009。
隧道段发育两处背斜及一处向斜,背斜核部洞身中心里程DK165+543、 DK169+062,岩体破碎,节理发育。向斜核部未穿过洞身,富水,岩体破碎。节理发育。
由于隧道区各地质体的发育时代,构造运动强烈,区域性大断裂贯穿东西,发育数条低序次断裂,岩石节理裂隙较发育-发育,分布较多节理密节带,岩体较破碎-较完整,具体见隧洞设计图纸。
地下水特征
1、地下水特征
隧道区地下水的形成、分布受地形地貌、岩性、构造、植被、降水量等多种因素控制和影响。特别是在构造作用下,断层碎裂带、岩性接触带、节理密集带以及岩溶发育地区,为地下水储存和运移创造了良好地地质条件,地下水赋存类型主要为基岩裂隙岩溶水。
地表水
地表水水化学类型主要为HCO3-Ca,矿化度小于0.3g/l,PH值一般为7~8.3,呈弱碱性,水质良好。
地下水
隧道区地下水属于典型的渗入-径流型循环系统,地下水的补给来源主要为大气降水及地表沟水,山脊、各支沟的分水岭地段为各流域地下水的补给区,各系统之间没有或仅有微弱的水力联系。斜坡地形使得地下水以片流、线状、泉点等形式向地表沟谷快速排泄。
地下水水质类似于地表水,水化学类型主要为HCO3-Ca,矿化度小于0.3g/l,PH值一般为7~8.3,呈弱碱性,水质良好。
2、涌水量预测
隧道正洞及辅助坑道的涌水量分布如下表所示:
隧道分段涌水量预测表
里程
长度km
富水性分区
单位长度可能最大涌水量qo
隧道可能最大涌水量Qo
单位长度涌水量qs
隧道正常用水量Qs
m3/d
m3/d
m3/d
m3/d
DK159+625.95-DK161+630
2.00405
2876
5635
575.2
1127
DK161+630-DK171+550
9.920
中等
14539
144225
2907.80
28845
DK171+550-DK172+727.5
1.1775
4267.5
5085
853.5
1017
合计
13.10155
 
 
154945
 
30989
辅助坑洞涌水量预测表
辅助坑道
长度km
可能最大涌水量Qo(m3/d)
正常用水量Qs(m3/d)
1号斜井
1.826
25880
5176
平导
5.409
83090
16618
平导支洞
0.450
6397
1279.4
横洞
0.567
1605
321
不良地质及特殊岩土
隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中,以溶洞形式发育,溶洞直径约1~3m,可见延伸深度大于10m,不完全充填,充填物为角砾及杂砂土。
隧道范围内的特殊岩土为膨胀土,具弱-中等膨胀性。
地震动参数
根据1:400万《中国地震反应谱特征周期区划图》(GB18306-2001)及GB18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单,本工点地震动峰值加速度为0.05g(相当于地震基本烈度六度),地震动反应谱特征周期为0.45s。
工程设计情况简介
洞口工程
进口采用斜切式洞门,并设置明洞段,出口采用倒斜切式,洞门边仰坡设置截水天沟,边坡采用锚网喷支护。具体支护设计及参数详见相关设计图纸。
洞身工程
隧道内轮廊采用“通隧(2008)0201”中的衬砌轮廊,轨道面以上有效净空面积为92m2,隧道内线间距为:按防火要求设置两侧救援通道,救援通道宽度不小于1.5m,高2.2m,其外侧距线路中线不得小于2.3m。
隧道采用复合式衬砌,初期支护采用喷锚支护,设置喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢架、二次衬砌等,各衬砌类型均预留变形量。特殊地形地质地段,对支护措施采用管棚、小导管等等措施进行了加强,具体支护参数详见相关设计图纸。

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