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隧道斷層涌水涌砂難題如何解決？堵漏公司薛工給您案例
發布時間：2023-04-05
來源：涌達建工 瀏覽次數：1937
今天全國鐵路隧道目前最大的斷層地質涌水涌砂工程懷(化)邵(陽)衡(陽)鐵路巖鷹鞍隧道F4 斷層，經過中鐵二十局集團六公司15個月的科技攻關和緊張施工，已經成功貫通斷層地帶。彌補了國內這類斷層涌水涌砂施工的技術空白，也為該隧道今年6月按期貫通奠定了基礎。
全長5302米的巖鷹鞍隧道位于湖南省洞口縣雪峰山山脈。2016年1月4日，隧道出口段蠟犁坪斜井正洞小里程方向遭遇F4斷層地質災害，發生嚴重的突水涌砂，日均涌水量3500立方米，靜水壓力0.6兆帕;涌砂時斷時續，僅前3個月就累計1.73萬立方米。
該隧道設計地質分別為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，穿越7處斷層，其中F4斷層分布范圍DK87+840—+998。該斷層帶與線路正交，長達20多公里，是目前國內最大的鐵路隧道斷層帶;且被全國鐵路隧道工程專家確定為國內罕見的“高角度逆沖富水斷層，破碎帶呈強風化和松散的砂、石混雜結構，且富含地下水”。這種地質巖性遇高壓水易發生涌水涌砂，施工中出現過4次嚴重的涌砂涌水災害。
F4斷層技術含量高，施工難度大，且正洞小里程F4掌子面及因治理F4斷層而增設的迂回導坑、高位泄水洞都要穿越F4斷層;高位泄水洞上跨迂回導坑，這類斷層施工沒有可借鑒的成功經驗。建設單位組織中國鐵路總公司鑒定中心、工管中心和全國鐵路隧道工程專家曾三次召開研討會，分析研究F4斷層地質及其治理方案，確定加強動態設計，將F4斷層圍巖級別由Ⅴ級調整為Ⅵ級。
現場技術和操作人員針對涌砂涌水斷層地帶的不同巖性，摸索總結出“分階段、掃孔式注漿”、“放砂法注漿”、“排水降壓式注漿”、“后退式注漿”、“導管式注漿”等前進式深孔帷幕注漿的施工工藝。
據資料顯示，項目通過采用先進的孔內成像技術檢測，F4斷層每個循環的帷幕注漿孔位無塌孔、無流沙，出水量完全在控制范圍之內。從而確保F4斷層安全施工。為滿足F4斷層鉆探和注漿需要，項目還引進2臺行業先進的C6鉆機。工程技術攻關人員駐守在作業隊，設備保障及安質部門領導到隊里蹲點，確保隧道24小時不停作業。
中鐵二十局六公司將地質勘探作為第一要務，與勘察設計單位聯手采用地質雷達、紅外線探水儀、地質素描、超前地質水平鉆探等綜合勘探的方法，在隧道內全方位、全時段開展地質超前檢測預報。為了進一步核實F4斷層破碎帶空間分布及工程特性，項目根據專家意見，他們把水平鉆探取芯的孔深由普遍的30米至60米提升到最長的76.8米。從而為研究F4斷層地質巖性和處理方案提供了準確的科學依據。
項目與西南交大聯合研發新技術，通過地應力進行監測F4斷層，在支護拱架的鋼筋上，每5米預埋一個土壓力盒和檢測器，永久地固結在隧道巖體混凝土里，通過混凝土的地應力監測F4斷層巖體微妙變化。
巖溶、斷層地質涌水涌砂成為隧道施工的一大障礙。這種地質環境主要分布在喀斯特地貌區域，而我國喀斯特地貌面積91—130平方公里，主要集中在廣西、云南、貴州、湖南、四川等省區。如何有效治理隧道高角度逆沖富水斷層出現的涌砂涌水等地質災害，中鐵二十局六公司無疑提供了成功的施工技術和經驗。
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