兰Ｑ】Ｑ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 武广客专线金沙洲隧道特殊地质处理方案研究① 黄龙光 （中铁四局五公司 江西九江 ３３２０００） 摘要：金沙洲隧道工程地质复杂，有粉质黏土，淤泥质黏土，碳质泥岩，碳质灰岩，溶洞，溶槽及填充耢，富水砂层等不良地质。本文通 过对特殊地质的分析研究，制定地表注浆加固 井点降水 洞内管棚等多项措施，同时加强监控量测，以信息化指导施工，加强施工工艺的 不断改进。施工方案的不断优化，安全顺利地通过不良地质段。本文总结了一些成功经验，为隧道施工遇到相同地质条件提供借鉴作用。 关键词：隧道 通过特殊地质 处理方案 中图分类号：Ｕ ４ ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７４—０９８ｘ（２ｏｌｏ）ｏ３（ｃ）一０１１８－ｏ２ １工程概况 市境内，进口位于南海市里水镇洲村，出口 Ⅱ洞室时，拱顶有少量水渗入隧道。开挖至 按ＣＲＤ六步法稳步推进，施工状况良好，经 金沙洲隧道位于广州市西北侧及南海 Ⅲ、Ⅳ洞室时，砂层中的地下水从隧道中部 监控量测结果反馈，沉降控制较为理想，施 通过，砂层水量丰富，隧道开挖过程中有较 工环境大为改善。 （２）ＤＫ２１９５＋５１０～ＤＫ２１９６＋ｌ１Ｏ段，隧 位于黄岐镇沙溪村，隧道下穿广佛、广州西 大涌水出现。因此，在距隧道两侧开挖边线 及相关工程的控制工程 隧道进口里程：ＤＫ２１９２＋８３１，出口里 水。降水井间距６１１２，直径８００ｍｉｎ，管径 ９ｍ，地质主要为淤泥层，粉质黏土 环高速公路及风岐里峰村等，是新广州站 ５ｍ布设两排降水井，以排除砂层中的地下 道埋深１层，砂层，碳质页岩，碳质灰岩及灰岩，局部 有溶洞及其填充物。围岩破碎，自稳性差， 表排水系统连通。在隧道施工中多次出现 ４００ｍｍ，深度以穿越砂层至其下粘土层５ｍ。 中砂层里的地下水。 程：ＤＫ２ｌ９７＋２６５，全程４４３４ｍ。其中５９３ｍ为 在该段共设降水井６０眼，以排除隧道施工 裂隙发育，裂隙水较大，有多处裂隙水与地 明挖暗埋段，３７２ｍ为敞开段，其余３４６９ｍ为 暗挖段。金沙洲隧道为铁路客专线双线隧 面积达１６０ｍ 。金沙洲隧道共设２个竖井和 一③为了控制开挖时隧道拱顶沉降过 突泥、突水，施工难度极大，并造成隧道洞 围内环向布设 １５９大管棚，管棚环向间距 ４０ｃｍ，长度８０ｍ，施工中间隔打入，并及时压 注水泥浆。管棚施工采用先进的电子导向 向。 道，开挖高度１３．７ｍ，开挖宽度１５．７ｍ，开挖 大，沿隧道拱部开挖线９６５０ｃｍ，拱顶１４０。范 内多次停止施工，隧道西侧１００ｍ左右处的 高速公路及匝道坍塌和地面踏空。已封闭 高速公路６个收费亭和道路。严重影响洞内 安全、施工进度和高速公路正常运营。 采取以下技术措施处理： ①在ＤＫ２１９５＋５１０～＋７８０段隧道两侧 个斜井，以及进口和出口等５个工作面同 时施工。 金沙洲隧道工程地质较为复杂，有粉 系统，控制管棚施工方向。防止偏离预定方 质粘土，淤泥质粘土，富水砂层，碳质泥岩， 碳质灰岩，灰岩中有溶洞，溶槽及填充物， 施工中极易突泥，突水。 ④该段隧道施工方法，原设计采用双 外侧ｌｍ各布设一道隔水墙，每道止水墙采 侧壁导坑法，２００８年２月２９日经变更后，采用 用 １１Ｏｍｍ钻孔桩，钻孔桩按间距２ｍ×２ｍ ＣＲＤ六步法，初期支护采用Ｉ２５ａ钢拱架。间 布置，隔水墙采用普通地质钻机钻孔，每孔 距０．５ｍ，喷射厚３５ＣｉＴＩＣ２５砼。为了控制沉 钻至隧道底板以下５ｍ，对隧道底板以下５ｍ 至隧道顶上１ １ｉｎ范围内注浆，在隧道两侧形 成５ｍ厚的堵水帷幕。以堵截隧道外大面积 ２现选择两个特殊地质段进行实例分析 （１）ＤＫ２１９６＋ｌ１０＋３００段，其上至下地质 降，在每步施工中，采用了如下措施： 每步施工时，增加锁脚锚管两对，并压 分别为：人工素填土厚度０～２．１ｍ，淤泥质 粘土，厚５～ｌＯｍ，黏土，厚度ｌ～２ｍ。砂层， 注水泥浆。以增加钢拱架拱脚的稳定性，减 的地下水流入，防止隧道外较大范围的地 表沉降。尤其是防止高速公路路面沉降。 ②把ＤＫ２１９５＋５１０～＋７８Ｏ段沿隧道纵 向划分成３０ｍ一格，中间采用隔水墙隔开， 各洞室开挖步距严格控制在０．５Ｉ１＇１，严 拱脚处必需整平土层，密实，然后加垫 厚度Ｉ～３ｍ，黏土，厚度４～ｉＯｍ。灰岩，厚度 少拱脚处沉降。 ６ｍ以上。隧道在该段埋深在１２～ｌ６ｍ之 间。隧道拱顶及上半部处干淤泥层中，淤泥 禁大步距开挖。 质粘土呈流塑性，自然成拱能力极差，极容 １～３ｍ，水量极其丰富。位于隧道中部，施工 时涌水量大，施工难度极大。 施： ①针对淤泥质粘土层，为了增加其成 易坍塌。况且，在其下有一粉细砂层，层厚 ２０ｍｍ厚木板，以加强钢拱架拱脚地基承载 虽然该方法可以减少每个区域的突水、突 泥量，但一旦存在突泥、突水，风险还是较 力，控制初期支护变型，减少拱顶沉降。 及时排除开挖面处积水，尤其钢拱架 大。后经变更，把该段隧道距隧道顶１ｍ以上 至ｌＯｍ高的范围进行注浆加固。主要作用是 对溶洞、溶槽及填充物进行注浆固结。注浆 布置。 ③在ＤＫ２１９５＋５ｌ０～＋７８０段，洞内打人 针对以上地质情况，采用以下技术措 脚处，严禁积水。否则沉降量会增大。 施工时长时间停顿。这样，工作面能适当保 工序安排合理，要确保快速施工，严禁 孔采用中１１Ｏｍｍ的直径，间距２．Ｏｍ，梅花型 拱能力，减少流塑性，采用从地表进行搅拌 持“干燥”，如停工时间长，地下水渗入，整 桩加固土体的措施。搅拌桩直径５００ｍｍ，间 个工作面被水泡。施工环境变恶劣。沉降变 距４００ｍｍ，加固深度，从隧道拱顶以上６ｍ到 形会加大。 １０８管棚＋超前小导管注浆。管棚环向间 距３０ｃｍ，长度４０ｍ。并及时压注水泥浆。施 隧道拱顶以下６ｍ。加固宽度，至隧道两侧开 经过以上多种技术措施的处理，隧道 工中，根据隧道内渗水情况，可在管棚间隙 挖线９［，４ｍ处。设计中对淤泥质粘土层和富 施工中，砂层地下水基本疏干，无涌水现象 内打入超前小导管注浆，以固结围岩，控制 水砂层都进行搅拌桩加固，施工中由于粉 发生，拱顶流塑状淤泥层也已固结。呈干硬 突泥、突水。 细砂容易抱钻，搅拌桩无法穿过砂层，所以 加固到砂层与淤泥质粘土层分界面即止。 ②隧道采用ＣＲＤ六步法施工，施工Ｉ、 的柱状体，两柱状体间隙中有少量淤泥。但 ④金沙洲隧道地质复杂，地质变化多 经过管棚再次注浆后，也已固结，没有流塑 端，采用多种地质预报，提前掌握开挖面前 的淤泥流出，隧道成拱能力大大加强。隧道 （下转１ ２０页） ①作者简介：黄龙光，１９９３年毕业于石家庄铁道学院，工学学士，高级工程师。 １ １ ８ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ ２０１０ ＮＯ．０９ 赢 而ｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工程技术 铜等消杀手段，在水质达标的同时，又造成 消毒方式的特点简述如下。 （１）氯化消毒。 极为有效。 它的优点是：无氯的刺激作用，不受水 二次污染，造成使水质扎眼，刺激皮肤等恶 泄露会造成大面积中毒污染。臭氧技术在 水质达标的情况下，完全没有以上缺陷，臭 氧化水还可消杀人体上细菌，更为经济的 有一定 果，特别是液氯使用中潜在威胁很大，一旦 常见消毒剂有氯、次氯酸钠、漂白粉盒 的ｐＨ值影响，对太阳辐射影响稳定，氯片等。 氯化消毒的优点是： 杀菌效果好；有持续消毒功能； 氯化消毒的缺点是： 有气味并对眼和呼吸道有刺激作用 的持续消毒功能，水色效果好。但目前我国 尚无实例。 （４）臭氧消毒。 ①臭氧能迅速杀灭扩散在水中的细 是使用中减少或取消了药物消耗，成本降 菌，芽孢、病毒，并能破坏水中有机物，改善 低，水质保质期得以延长，是一笔不小的节 使用臭氧后，建筑屋 水的物理性质和器官感觉，进行脱色和去 约开支。需注意的是，对池子结构、设备和管道有腐蚀作用 全事故 （２）照射消毒。 水中的不良细菌。它的优点是杀菌效率高， 且只改变水中微生物内部结构而不改变水 与氯消毒配合使用。 操作管理水平要求高，否则会发生安 臭作用，使水呈蔚蓝色，而又不改变水的自 然性质。 面泳池在高温下可能会使部分藻类生长， 这是因为臭氧虽然有灭藻功能，但藻类品 ②臭氧不易溶于水中，且不稳定。它无 种即多，不可能全部杀灭，这种情况一般出 使用。 用少许硫酸铜即可。 故应设置氯消毒与其配合 现在太阳光强烈的持续高温天气，此时配 利用紫外线对池水进行照射，以杀灭 持续消毒功能，③臭氧有毒性，池水中不允许超过 ｍ 。故水进入游泳池前，应利用活性炭将 的性质和气味。但它无持续消毒的功能，需 ０．０ｌｍｇ／Ｌ；空气中不允许超过０．００１ｍｇ／ 参考文献 ［１】游泳池及水上游乐池给水排水设计规 程，ＣＥＣＳ １４：２００２． 杀菌效果受池水浊度大小的影响，不 多余的臭氧吸收。亦有将臭氧投入滤前水 仅应在过滤后进行，尚须的理想的照射装 置。照射光谱在于２００—３００ＭＵ范围内杀菌 效果最佳。 （３）碘化消毒。 中，以便消除多余的臭氧。 其中臭氧化技术用于游泳池水处理技 术已十分成熟，欧美等国使用十分普遍，国 ［２】游泳池给水排水设计规范． ３】李红，樊宏．居住区水景设计ｆ期刊论 文卜住宅科技，２００６（２）． 际比赛游冰池几乎都是采用臭氧技术处 ［４］ 建筑给水排水设计规范． ［６】游泳场所卫生标准．ＧＢ９６６７—１ ９９６． 加药装置 ｌ ５】建筑给水排水工程．（第四版）； 抗病原菌、抑制浮游生物和藻类生长 理，目前国内常采用的加氯、漂白粉、硫酸 ［【７］臭氧消毒技术规范． 消毒装置 ｌ 池水一平衡水箱一循环水泵（含毛发聚集器）一高速过滤器一板式换热器一池水 ｆ 』 酸碱平衡装置 图１ 反冲洗水外排 （上接１ １８页） 固就被水流冲散冲走。无法堵住裂隙水。最 参考文献 超大断面隧道施工技术［Ｊ】．地下空间， ２００４（２）． ［２】关宝树．隧道工程施工要点集（Ｍ】．北 京：人民交通出版设，２００３． 【３】陈豪雄．隧道工程［Ｍ】．北京：中国铁道 方地质情况尤为重要。本隧道采用了ＴＳＰ， 后，只有采用引水管，安装方法同上，把水 ｆ１】万姜林，唐果良．复杂周边环境下浅埋 地质雷达，地质钻探等多种地质预报。对施 流引向隧道外，待二衬完成后，对引水管进 工前方的地质有了较为充分的了解，提前 行高压注浆，固结引水管道。算是解决问 做好相应的技术措施，减少和避免突泥、突 题。 水事故的发生。 ⑤在ＤＫ２ｌ９５＋５１０～＋７８０段施工中，前 处理效果验证，经过多种处理措施，隧 道围岩加固效果良好，溶洞溶槽填充物经 期因为对地质的了解不充分，出现过两次 过注浆加固后，能有一定的固结，再从洞内 出版社，２００６． 突泥事故的发生，第二次突泥量达１０００多立 采用大管棚超前预加固，基本能保证开挖 ［４】李国良，朱永全．乌鞘岭隧道高地应力 方ｍ。导致地表塌陷，形成直径近１ ５ｍ、深近 时能有一定的自稳成拱能力，初期支护钢 １０ｍ的塌坑。但塌坑不在隧道正上方，而在 拱架间距减到０．５ｍ。稳打稳扎，步步推进， 隧道右侧上方，仅仅是通过裂隙通道进入 终于通过了特殊地质段。 隧道内。因此，及时采用片石砼填筑塌坑。 围岩大变形控制技术ｆＪ］．铁道工程学 报，２００８（３）． 洞内清除淤泥后，继续施工。 另外，在ｋ２１９５＋７８０处，施工中突然出 现很大裂隙水，涌水量达８００ｍ ／ｈ。裂隙水 ３结语 隧道施工中，由于地质的复杂性和地 质勘测的不完全性，施工中会出现很多异 测手段，充分掌握隧道地质，并采取有效的 道施工任务。金沙洲隧道地质复杂，施工中 从洞室台阶中部涌出，造成停工。第一次治 常情况。随着科技的发展，采用高科技的勘 理采用埋设导水管，把导水管深埋裂隙中， 有阀门，待固化剂强度达到１００％后，关闭阀 采用水泥固化剂锚固导水管，导水管上安 技术措施，才能安全的，保质保量的完成隧 门。结果产生很大水压，把导水管连根拔 不断改进技术措施，最终顺利完成了该隧 起。第二次处理方法采用地表钻孑Ｌ压注水 道的施工任务。 泥水玻璃双液浆，由于水流大，浆液还没凝 １ ２０ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ