营盘山隧道风险及处理措施研究

营盘山隧道风险及处理措施研究

齐德强

齐德强

（中铁十一局集团有限公司，湖北，武汉，430061）

【摘要】近年来，随着我国山区铁路项目的增加，隧道工程项目越来越多。隧道项目的建设在质和量方面都得到空前的发展，但是同时隧道施工过程中的安全问题也越来越突出。因此对于隧道的风险评估与处理非常重要，本文以营盘山隧道为例对其风险进行评估并简要分析其处理措施。

【关键词】营盘山隧道；风险；处理措施

一、工程概况

营盘山隧道，长1660m，隧道范围地处低山地貌，山顶最大高程1615m，相对高差约大于110m，地形起伏平缓。进口段自然坡度为10°～20°，出口段自然坡度为15°～25°，局部呈陡崖，山顶部分植被茂密，灌木杂草丛生，为农田，多以旱地为主。隧区上覆第四系坡残积（Q4dl+el）粉质黏土，下伏（T1yn2-4）三叠系下统永宁镇组第二至第四段灰岩、白云质灰岩夹砾岩，（T1yn1）三叠系下统永宁镇组第一段灰岩。隧区岩层总体地层单斜，岩体破碎，岩层产状为N60°E/22°NW，岩层走向与线路夹角为4°，在横断面上视倾角为22°，倾向右侧，故开挖隧道左侧顺层。隧道穿越地区全段为可溶岩，可溶岩内发育的溶洞，岩溶管道很发育，主要表现溶沟溶槽，灰岩大面积出露。溶岩的溶孔、溶蚀裂隙中赋存岩溶水，对施工存在较大安全隐患。其中影响隧道施工的不良地质主要为岩溶和顺层。主要风险为塌落掉块、岩溶、坍方、突水突泥。

二、风险等级判识

（一）高风险为岩溶发育及大型溶腔处理、突水突泥、工期风险

1、全隧区均为可溶岩，主要为可溶岩内发育的溶洞、岩溶管道岩溶漏斗、溶蚀洼地、地下暗河等。根据地面调查，隧址区内岩溶现象发育，由于岩溶发育的规律性差和其自身的复杂性，在可溶岩段落隧道开挖过程中很可能揭穿大型溶洞出现拱顶塌陷、基底下沉和突水突泥事故。

2、因隧区岩溶发育，部分区段岩体破碎，地质情况的不确定性导致出现各类病害的几率极大，处理起来花费时间较长，造成工期存在较大的风险。

（二）中度及以下为塌落掉块及坍方

1、隧区围岩破碎，节理发育，存在顺层，开挖过程中容易诱发塌落掉块事故。

2、隧道进口和出口段为浅埋地段，围岩破碎，节理和岩溶发育，可能会出现坍方事故。

三、初始风险等级

通过对营盘山隧道的地层岩性、工程性质、地质构造、水文地质及特殊地质进行详细分析后，统计出猫场隧道在不采取任何措施情况下的目标风险等级（初始风险等级），如下表所示：

四、初始风险处理措施

（一）溶洞处理措施

1、隧道开挖过程中遇到小型溶洞，拱墙部位采用C25喷砼填充，仰拱基底采用片石混凝土回填。施工过程中做好基底钎探和B类超前地质预报，避免隐伏溶腔造成基底塌陷，仰拱悬空。

2、隧道开挖过程揭示大型溶洞、溶腔、岩溶漏斗等，要加强与设计院和业主沟通，做好四方核实纪要，根据设计院出示的文件进行整治。施工前要做好B类超前地质预报工作。

（二）避免岩溶引起突泥突水措施

1、岩溶发育，地质复杂，施工中应加强超前地质预报和施工地质工作，逐段核实地质信息，对于物探异常区、断层破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带等部位应补充必要的验证深孔，预测分段涌水量、水压，开展施工期涌水突泥风险评估，与设计不符，及时提出，以便处理。

2、对于施工中发现较大的裂隙，充填泥土的裂隙和大股流水地段应根据设计要求进行局部注浆封堵措施，以免岩溶裂隙固体填充物质的疏通和大股水流对隧道施工安全造成的威胁。对可溶岩与非可溶岩接触带、断层破碎带且地下水环境敏感段进行帷幕注浆。

3、施工中要加强对突水、突泥现象征兆的监测，当预测有突水突泥征兆时，及时组织相关人员及机械设备撤离。

4、隧道开挖断面与溶腔冲突时，采取措施安全释放溶腔中充水，及时排出洞外，并对溶腔填充封闭。

（三）防止塌落掉块措施

1、全隧做好B类超前地质预报，明确顺层方向，围岩破碎情况。

2、对于围岩破碎，存在顺层的一些桩段，采用台阶法+临时横撑开挖，Ⅴc型复合衬砌，全环格栅钢架0.8m/榀，设置Φ89大管棚注浆支护共一环长35m或Φ42小导管超前支护2.4m/环。

3、对于围岩破碎，节理发育，地层单斜的一些桩段，台阶法开挖。短进尺，钢架及时封闭成环，采用Ⅳb型复合衬砌，拱墙格栅钢架1m/榀，设置Φ42小导管注浆加固2m/环。

4、对于存在顺层的一些桩段，计划采用全断面开挖，系统锚杆调整至顺层侧施作，锚杆与岩层面近垂直锁定，采用Ⅲb型复合衬砌。

5、对于另一些存在顺层的桩段，台阶法开挖，短进尺，钢架及时封闭成环，采用Ⅳb型复合衬砌，拱墙格栅钢架1m/榀，设置Φ42小导管注浆加固2m/环。

6、对于围岩破碎，存在顺层的一些桩段，采用台阶法+临时横撑开挖，Ⅴc型复合衬砌，全环格栅钢架0.8m/榀，设置Φ89大管棚注浆支护共一环长35m或Φ42小导管超前支护2.4m/环。

（四）防止浅埋段引起坍方措施

1、做好超前地质预报工作。

2、在施工中有两个桩段属于浅埋段，开挖时采用台阶法+临时横撑，Ⅴc型复合衬砌，设置Φ89大管棚注浆支护共一环长35m。

结论

1、隧道初始及残余风险综合等级采用就高准则确定，有利于统一隧道风险综合等级判定标准，避免判定标准的混乱。

2、隧道施工阶段风险评估，应是按隧道洞内各风险分布段其及各自风险因素适时进行。采用快速适时风险评估可准确反映隧道施工阶段分段残余风险，避免施工阶段风险评估“避轻就重”的现象，为工程施工决策快速提供准确的科学依据。

3、在采取积极防范措施条件下，开展特殊地区隧道初始风险评估，合理确定初始风险等级，是减小线路长度、降低工程投资、确保隧道施工安全的需要。

参考文献：

[1]何发亮.铁路隧道风险评估若干问题探讨[J].现代隧道技术,2011,48(1):78-81.