1、大用隧道岩溶地质专项施工方案 1.编制依据1.1大用隧道工点施工图及其设计说明。1.2 安六铁路施工隧道施工附图。1.3隧道综合接地通用图。1.4铁路混凝土耐久性设计暂行规定。1.5高速铁路隧道工程施工技术规程(Q/CR9604-2015) 。1.6高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）。1.7铁路隧道工程施工技术。1.8铁路混凝土工程施工质量验收补充标准。1.9高速铁路隧道工程施工质量验收暂行标准。1.10铁路工程施工组织设计规（Q/CR9004-2015）。1.11及交通部颁发现行的有关设计、施工规及验收标准。1.12工地现场踏勘所获取的资料。1.13和铁路总公司现行
2、设计规、高速铁路相关验收标准、施工规。1.12设计文件（含设计技术交底，施工图会审记录）。2.工程概况2.1工程概述大用隧道起迄里程为DK36+898.000DK39+054.000，隧道线间距为4.6m，全长2156m。隧线分界里程为DK36+898、DK39+054。进口至DK37+500设计为25的下坡，DK37+500至出口设计为10下坡，全隧位于R=3500m的偏右曲线上，其余地段均位于直线上。隧道进口接路基工程，出口接路基工程，最大埋深约130m。本隧道洞身穿越可熔岩地层段，岩溶强烈发育。2.2自然状况隧区属于岩溶峰丛地貌，溶丘与沟谷相间分布，岩基裸露，地面标高1295m1310m
3、，高差50m200m不等，地形起伏较大，缓坡地带多为旱地及荒坡。隧道进、出口段地势较陡，纸杯不发育。隧道进口无乡村公路相通，交通不便。2.3地层岩性2.3.1地层岩性隧道区基岩大多裸露，为三叠系中统法郎组（T2f）、关岭组二段（T2g2）、关岭组三段（T2g3）地层，隧道进出口外及洞身沟谷分布少量坡残积（Q4dl+el）覆土。地层由新到老分述如下：黏土（膨胀土）（Q4dl+el）：褐黄色、硬塑，主要成分粘性土，土质较均匀，干强度，韧度中等，稍有光泽，局弱中等膨胀土，主要分布于隧道进出口外及洞身沟谷，厚04m不等。属鸡普通土。灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩（T2f）：灰岩、白云质灰岩为灰色、浅灰色、灰
4、白色，隐晶质结构，中厚层状构造为主，局部夹薄层状，岩质坚硬，锤击声清脆；泥灰岩为深灰色，泥晶结构，岩质角软，锤击声哑。溶蚀裂隙较发育，岩体较破碎至较完整，整体弱风化（W2）,属V级次坚石。白云质灰岩、白云岩、泥质灰岩（T2g3）：灰红色、棕红色，隐晶质结构，薄层中薄层状构造，岩质较坚硬，锤击声清脆；节理裂隙发育，多见溶蚀现象，节理裂隙充填泥，弱风化（W2）,岩体较完整至破碎，属级软石及V次坚石。该地层含石膏，不能用作混凝土骨料。灰岩（T2g2）：灰、深灰色，薄层状为主，岩质坚硬，节理裂隙较发育，局部溶蚀较发育；风化作用不强烈，弱风化岩芯较完整，呈柱状及少量块状。整层属V级次坚石。该地层含石膏。
5、2.3.2地质构造及地震动参数（1）地质构造洞身横穿六枝向斜核部，由三叠系中统法郎组、关岭组地层组成、向斜轴向约N50W，其NE翼岩层产状有N80W-E-W/1640S(W),ES冀岩层产状有N45W-E-S/2640(N)E，产状主要有N2030E/90、N75W/90、N50E/90、N50W/90、N35W/48SW。（2）地震动参数根据中国地震动峰值加速度区划图（1/400万）和中国地震动反应谱特征周期区划图（1/400万），隧区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。2.3.3水文特征（1）地表水隧址区地表径流条件较好，大气降雨多沿坡面流走，在低洼地带通过岩溶
6、裂隙、溶洞、落水洞。漏斗等转入地下水、故地表水沟水较少，洞身地表大部分为旱地，种植玉米，仅线路左侧为水田，村寨用水靠泉点及雨水，地表无明显沟水。（2）地下水本区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水、岩溶水。 第四系松散土层孔隙水第四系孔隙水赋予于地形较缓地带的坡残积土层中，透水性较好，水量较小，受季节影响大，主要为大气降水补给。 岩溶水隧址区可溶岩分布广泛，洞身岩性为三叠系中统法郎组灰岩、白云质灰岩夹泥灰岩，关岭组三段泥质灰岩夹白云质灰岩、白云岩，关岭组二段灰岩。法郎组及关岭组二段岩溶中等强烈发育，隧道洞身大部分为关岭组三段地层，洞身岩溶、岩溶水弱中等发育。隧道进口段及六枝向斜核部为法郎组和关
7、岭组二段的灰岩、白云质灰岩，地表石芽、溶沟、溶槽极发育，洞身地表发育多个岩溶洼地，洼地底多有岩溶漏斗，为地表水转为地下水的通道。六枝向斜核部，岩体破碎程度高，因核部地层中夹泥灰岩，为测区相对隔水层，使向斜构成贮水构造，推测洞身岩溶水较丰富。洞身大部分处于岩溶水的季节变动带。在向斜北东翼，沿关岭组和法郎组地层分界线的每个冲沟上游基本发育都有泉点出露，泉点流量0.551/s，泉点流量随季节变化，雨季流量暴增，是旱季流量的510倍，泉点流水被村寨的主要生活用水。 地下水的补给、径流、排泄隧址区岩溶水主要通过地表溶蚀裂隙、溶沟、溶槽、洼地等受大气降水补给。在深部岩溶水以网络状岩溶裂隙、岩溶管道运移，运
8、移宏观方向朝区域最低侵蚀基准面，局部运移方向可不受最低侵蚀基准面控制。受够造带、隔水岩层边界条件控制。 水化学特征关岭组二段（T2g2）、关岭组三段（T2g3）都含石膏，故DK36+904DK38+200和DK38+700DK39+050地下水对混凝土结构侵蚀性等级按H2考虑。DK38+200DK38+700为法郎组（T2g），地下水对混凝土结构无侵蚀性。隧道涌水量预测本隧正常涌水量Q正常=18375m/d，最大涌水量Q最大=36750m/d。2.3.4不良地质及特殊岩土不良地质主要为岩溶及岩溶水。隧道穿越三叠系中统关岭组二段、法郎组可溶性岩地层，地表石芽、溶沟、溶槽极发育，洞身地表发育多个岩
9、溶洼地，洼地底多有熔岩漏斗。属于岩溶中等强烈发育地层。进口段DK36+940+990为地下暗河（石门勘-下波帕暗河），沿暗河地表发育岩溶洼地，消水洞及岩溶漏斗，地下水由线路右侧流向左侧，与线路交角约58。物探资料推测，暗河位于跪地以下50m左右，暗河标高12001300。出口段DK38+500右侧，DK38+800右侧等处洞顶地表均为岩溶洼地，落水洞，隧道出口外DK39+100右侧25m有暗河口及泉点出露，出露标高1310m，推测DK38+550DK39+050线路右侧为暗河通道，暗河与线路基本平行，与线路间距20m60m，根据物探资料显示，暗河发育标高13101330m，暗河位于轨面标高一下
10、015m，初步分析对隧道影响较小，但DK38+500右侧、DK38+800右侧等处洞顶地表有岩溶洼地及消水洞，隧道洞身岩溶裂隙、岩溶破碎带、溶槽、溶沟等发育，可能发育大型溶腔及地下涌水管道等，对DK38+500右侧、DK38+800右侧等处洞顶溶洞洼地四周做好排水措施等，建议改段旱季施工。2.3.5岩溶及涌水处理本隧全隧道洞身通过可熔岩地层，岩溶强烈发育均有分布，施工中存在涌（突）水，涌（突）泥的可能，施工风险高。涌（突）水，涌（突）泥重点防段落DK38+120DK39+047段927m，其中DK38+120+750段穿越六枝向核部，DK38+550至出口线路右侧推测为暗河通道。（2）本隧DK
11、38+500和DK38+800右侧洞顶地表存在较大岩溶洼地，隧道埋深约2350m，施工中应根据超前地质预报揭示，判断其与隧道的水利联系，若与隧道无水力联系，地表岩溶洼地可不做处理，反之应对岩溶洼地采取回填等措施处理。本次设计开展了地表岩溶洼地回填与设计，施工中应根据超前地质预报和开挖揭示的围岩条件及地下水发育情况进行调整，并履行相关建设程序后，确定实施岩溶洼地回填的时机，岩溶洼地与设计详见DK37+976大用隧道岩溶洼地回填与设计图。（3）根据调查，洞身受两条暗河影响，其中进口段DK36+940+990发育石门坎-下波帕暗河，与线路交角约58。位于轨底以下50m左右，DK38+550DK39+
12、050线路右侧约20m60m发育一暗河，与线路基本平行，位于轨面标高一下015m。施工中应加强可溶岩地段的超前地质预报，进一步查明暗河与隧道的空间位置关系、暗河水量、标高及规模等。若暗河对隧道有影响，则应及时采取措施保证施工人员安全，并及时上报相关单位以确定合理的处理措施。（4）施工中应加强可溶岩地段的超前地质预报，特别是六枝向斜核部，应探明岩溶发育程度，岩溶形态，岩溶水水量，水压等情况，根据抽签地质预报的结果，结合开挖揭示的围岩稳定性分析，合理确定支护措施。本次设计开展了超前注浆设计：DK38+120+170、DK38+700+750段采用局部径向注浆。施工中应根据超前地质预报和开挖开始的围
13、岩条件及地下水发育情况进行调整，并履行相关建设程序后，确定实施超前注浆的时机。（5）施工中揭示的溶洞，岩溶管道等，应视其性质、与隧道的关系，确定综合处理方案，建立完善可靠的排水系统，确定合理的衬砌结构，空洞不得随意回填，同时为确保施工安全及施工中超前探测条件，加强安全防护措施。（6）可溶性地段支护结构施做前，应对洞周隐伏岩溶进行物探，必要时钻探以查明洞周（特别是基底）是否存在隐伏岩溶，并根据物探结果进行综合整治，具体物探段落详见超前地质预报设计图。仰拱施做前，应采用地质雷达等物探手段对隐伏岩溶进行探测，根据探测资料确定整治措施。大用隧道正洞围岩级别一览表序号起点里程终点里程长度（m）衬砌类型1
14、DK36+898DK36+9057双耳墙式明洞2DK36+905DK36+93429b型复合3DK36+934DK37+02591b型复合4DK37+025DK37+06540c型复合5DK37+065DK37+10035b型复合6DK37+100DK37+15050c型复合7DK37+150DK37+20555b型复合8DK37+205DK37+30095b型复合9DK37+300DK37+3077b型下锚复合10DK37+307DK37+3103b型复合11DK37+310DK37+3177b型下锚复合12DK37+317DK37+538221b型复合13DK37+538DK37+5457
15、b型下锚复合12DK37+545DK37+5483b型复合15DK37+548DK37+5557b型下锚复合16DK37+555DK37+850295b型复合17DK37+850DK37+90050a型复合18DK37+900DK38+050150b型复合19DK38+050DK38+200150b2型复合20DK38+200DK38+370170b2型复合21DK38+370DK38+3777b2型下锚复合22DK38+377DK38+3803b2型复合23DK38+380DK38+3877b2型下锚复合24DK38+387DK38+40013b2型复合25DK38+400DK38+5001
16、00b型复合26DK38+500DK38+608108b2型复合27DK38+608DK38+6157b2型下锚复合28DK38+615DK38+6183b2型复合29DK38+618DK38+6257b2型下锚复合30DK38+625DK38+70075b2型复合31DK38+700DK39+322b型复合32DK39+DK39+15c型复合33DK39+DK39+04710c型复合34DK39+047DK39+0547单压式明洞2.4.6气象特征线路按气候特征大致可以以六枝分界划为东西两个气候区，即六枝以东为亚热带季风湿润气候，六枝以西为亚热带季风高原高山气候。 六枝以东的气候区，全年受海
17、洋暖湿气流影响，东无严寒，夏无酷暑。冬季潮湿阴冷且多雾，夏日长，春秋短。降雨多集中于 58月，雨量充沛。冬季多偏北风，夏季多偏南风。年平均气温 13.916.4，极端最高气温 34.139.7，极端最低气温-10.77.6。年均降水量1081.3mm1361.4mm，年最大降水量1380mm1523mm。年平均相对湿度 78%83%。年平均风速 1.7m/s2.4m/s，最大风速20m/s（风向为 NE）。历年雷暴日数 39.3 天53 天，年最多雷暴日数为 71 天。年平均气温 892.7hpa902.3hpa。线条最大挂冰厚度 21mm。六枝以西（含六枝）的气候区，由于地势较高，四季划分不
18、明显，山间常年云雾弥漫，气候变化无常，阴雨天多。全年冬季干旱寒冷，夏季潮湿温凉，510 月为雨季，雨量充沛，常年多东北风和东南风。年平均气温 11.512.8，极端最高气温 32.937.5，极端最低气温-12.57.7。年平均相对湿度 82%。年平均风速 1.5m/s4.8m/s，最大风速达 25.5m/s（风向为 SW）。历年雷暴日数 61.8 天，年最大雷暴日数 95 天。3.施工对策及措施3.1组织机构为加强对岩溶的监测，项目部成立了以总工程师为组长，工程部长副组长，各技术人员、现场领工员为成员的岩溶监测小组。施工中坚持轮班制，进行24h全过程监控指导，确保各种措施的落实。各组密切配合
19、、协作，及时反馈和分析，为信息化设计和施工提供有力支撑和保障。图1 岩溶监控施工管理机构图 3.2、施工组织措施通过分析，本隧址区碳酸盐岩地层段岩溶现象发育，岩溶对隧道工程的影响主要是：水害、洞害、洞穴充填物等。根据岩溶对隧道的影响情况及施工条件，采取跨越、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除或加固充填物或注浆对软弱土地基进行加固、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等方法综合治理。岩溶及暗河地段施工工艺流程如右图：3.2.1岩溶水处理对岩溶水处理坚持“宜疏不宜堵”的原则，并采取截、堵、排、防综合治理措施。为防止岩溶水突然袭击，施工中可采取超前钻孔探测和排放岩溶水，预备足够的抽水设备，以保施工安全。采
20、用综合超前地质预测与预报手段确定注浆地段，通过注浆封闭加固，提高岩体完整性使其成为具有一定承载能力的结构体，形成围岩注浆固结圈，以限制排水量，实现控制排放，并与喷锚支护一起共同保证施工期洞室稳定及安全。注浆方式采用超前预注浆、后注浆、局部注浆、补注浆四种形式。在注浆实施过程中，根据地质超前预报及揭示的地质信息。注浆工艺、注浆效果及浆液的可能性、结合强度及注浆前、后承压、水量变化特征等注浆施工资料和相关科研阶段成果适时对注浆方式、注浆围、注浆标准、注浆材料等予以调整。查明水源流向及其与隧道位置的关系后，采用暗管、涵洞、小桥等设施，宣泄水流或开凿泄水洞引排。3.2.2岩溶洞穴处理根据岩溶洞穴的规模
21、及洞穴与隧道的相对关系，可采用跨越、封闭堵塞、加固、及绕避的办法来治理。（1）填堵对已经停止发育、跨径较小、无水的溶洞或暗河，可根据其与隧道相交的位置关系及其填充情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。拱部以上空洞采用喷锚支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法处理。（2）跨越当溶洞或暗河较大较深时，采用梁、拱跨越。但梁端或拱座必须置于稳固可靠的基岩上，必要时用圬工加固。隧道在不同的部位遇到溶洞或暗河的跨越措施：当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞或暗河时，则加深该侧的边墙基础通过。当隧道底部遇到较大溶洞或暗河并有水流通过时，在隧道底部一下砌筑浆砌片石基础
22、，支撑隧道结构，并在基础埋设涵管引排溶洞或暗河水。当隧道边墙遇到较大、较深的溶洞或暗河时，在边墙或隧底以下砌筑拱跨越。当隧道中部或底部遇到深狭的溶洞或暗河时，加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。（3）绕行施工中遇到一时难以解决的溶洞或暗河时，采用迂回导坑绕行溶洞或暗河区，继续隧道施工，再行处理溶洞或暗河。3.2.3洞穴充填物的处理(1)小型溶洞上图处理方案主要针对隧道开挖面外发育深度小于2米的溶洞及在边墙处发育的溶洞，原则上采用回填方式处理，图中溶洞为示意。溶洞在拱腰以上发育：清除溶洞充填物后，采用泵送C15砼回填，为避免回填砼对二次衬砌局部产生过大压力，根据溶洞大小，要求在其四周施作
23、约120120cm间距的锚杆，锚杆嵌入基岩深度不小于1m。溶洞在边墙处发育：用干砌片石回填，并采用M7.5浆砌片石进行封堵，厚度不小于2.0m，并且每隔2米设置一处10cm软式透水管与中心排水沟相连。溶洞在基础及路面下发育：采用C15片石混凝土回填，如有充填物，必须清除。当施工中遇上岩溶水时，以采取截、堵、排、防综合措施为宜。岩溶水水量不大时，优先予以疏导。当岩溶水量较大，应根据实际情况分别采用全断面预注浆、部分断面预注浆、开挖后周边系统锚杆帷幕注浆及开挖后局部注浆堵水。同时，应对由于施工可能引起水资源漏失程度做出评价，必要时对当地生产和生活用水采取适当的保护措施。(2)拱腰以上大型溶洞上图处
24、理方案主要针对隧道拱腰以上、开挖面以外发育深度大于2米、宽度小于隧道开挖面的溶洞。主要有以下两种情况：、溶洞无填充物或可清除：采用泵送C25砼浇注，最薄厚度不得小于50cm，要求两侧嵌入基岩至少50cm。并施作约间距120120cm的锚杆，锚杆嵌入基岩深度不小于1.5m。以上施工完成后再施作喷射砼和钢筋网等初期支护，施工时注意预埋10cm软式透水管，并用型排水管引出。、溶洞有填充物：根据填充物的填充状况及物理力学性质确定超前支护手段。采用超前小导管时，先水平施作424.0mm超前小导管，间距30cm。开挖采用预裂爆破，施作18工字钢，间距50cm，注意钢架基础处适当扩挖，保证基础牢固。二次衬砌
25、可根据溶洞发育情况，考虑采用钢筋砼衬砌。施工时注意预埋10cm软式透水管,并以型排水管引出。(3)基础及路面下大型溶洞上图处理方案主要针对基础及路面下大型溶洞，采用跨越处理方案。主要有以下两种情况：、溶洞在某一方向宽度较窄：采用C25钢筋砼梁跨越，厚度50100cm，施工时注意预留泄水孔。下方溶洞围砌筑M7.5浆砌片石，施工时注意预埋116mmHDPE双壁引水管。、溶洞发育相对较宽：采用扩大基础或者桩基，并设钢筋砼梁跨越。4.溶洞及暗河地段隧道施工注意事项4.1加强地质探测与预报施工过程中必须进行综合详细的地质超前预报工作，调查清楚岩溶或暗河的大小及其他发育情况，根据其类型确定正确的 处理方案
26、。4.2保证施工期间的安全充分体现以人为本的理念，确保施工安全，在施工过程中，喷锚支护及开挖面应在无水压或低水压的状态下施工。在进入设计高水压地段之前，进一步加强工作面前方地质超前预测预报，施工中根据富水情况及水压大小，采用超前帷幕注浆或限量管道排放等手段降低工作面水压，并在开挖时严格遵循“短进尺、弱（不）爆破、早封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则。4.3当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接。应将滞后工序赶前，迅速将支护、衬砌做到适当地段。同时设法探明溶洞的形状、围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。4、当在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备。5、施工中注
27、意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大、较高时，应设置施工防护架或钢筋防护网。6、在溶洞充填物中掘进，如充填物松软，可用超前支护法施工；如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固。7、保证隧道支护安全和运营期间的使用安全施工中注意检查溶洞或暗河顶板，及时处理危石。当溶洞或暗河较高时，应设置施工防护排架或钢筋防护网。在溶蚀地段或暗河影响地段的爆破作业，应尽量做到多打眼，打浅眼，并控制药量。在溶洞或暗河填充体中掘进时，加强超前支护措施，必要时采取预注浆加固地层。溶洞或暗河未做出处理方案前，不要弃碴随意倾填于溶洞或暗河中。8、保证地表生态环境不受或少受影响为防止隧道施工可能造成
28、的地下水严重流失，导致生态环境遭到破坏，做好地表水、出水点的观测工作，必要时队地表进行处理。对暗河地段施工排水采用“以堵为主，限量排放”的原则，尽量维系岩溶或暗河的既有通路，使地下水恢复到原有水位。5.超前地质预测预报成立专业超前地质探测与预报小组，开展综合地质超前预报工作，以指导施工，避免发生地质灾害，保证施工安全。隧道施工中采用全断面地质素描、TSP203长距离预报、地质雷达及红外线探水仪等综合物探手段，隧道地下水发育地段及断层破碎带地段采用超前水平钻探、红外线探水仪等措施。根据超前地质预报和施工地质工作获取的地质信息及钻探所揭示的工程地质、水文地质条件，提前推测前方地层岩性及异常情况，及
29、时制定针对性的施工措施，优化施工方案。5.1地质预测预报方法主要容有掌子面施工地质素描(数码成像)、物探(TSP、HSP、地质雷达及红外线探水等)、超前水平钻探等，并进行瓦斯等有害气体、地下水、高地温及高地应力的超前预报、监测及试验。综合监测结果，及时提出对不良地质的处理措施，以降低施工风险，确保工程质量和运营安全。5.2超前地质预测预报措施及方法和程序针对隧道具体的工程特点，采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。1 具体措施对洞体上方岩溶表现形态进行调查，对照纵断面推断岩溶可能发育洞段，为岩溶预测和处理做好做准备。对开挖全过程进行综合预测、预报，方法有超前导洞预报、TSP长
30、期预测预报、红外线探水、地质雷达中短期预报、超前探孔近距离预报及前兆法预报等。开挖后对隧底和洞体周边进行探测，隧底岩溶可采用隧底钻探或地温探查、地质雷达等方法对岩溶发育地段进行探测隧底岩溶的分布情况，发现隧道底部距底板较近有溶洞或洞体周边有溶洞后及时通知设计单位，由设计单位编制处理方案。隧道通过含煤地层或可能有瓦斯、天然气等有害气体逸出地层时，施工中应按铁路瓦斯隧道技术规的要求加强施工通风，并开展瓦斯监测工作。当综合超前预报探明掌子面前方有煤层瓦斯影响时，加密钻孔，分析气体危害性，判断是否有瓦斯突出等危险性，根据判断结果，若有突出危险，则按铁路瓦斯隧道技术规、煤矿安全规程、防止煤与瓦斯突出细则等规定、规组织施工。2 超前地质预报的方法和程序采用地震波勘探等方法对掌子面前方30m100m围的不良地质体的位置、规模、性质作超前综合物探预报，预报围岩破碎情况、断层岩溶发育情况及地下水赋存情况，每100m施作一次，当有异常情况时适当加密。 在地震波勘探的基础上采用超前探
