談大公山輸水隧洞跨越暗河施工技術(shù)

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1、談大公山輸水隧洞跨越暗河施工技術(shù)　　摘要:介紹了云南省牛欄江－滇池補(bǔ)水工程中大公山輸水隧洞跨越大型地下暗河的處理措施。通過詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查及示蹤試驗(yàn)，摸清了暗河的形態(tài)及其與隧洞的空間關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)?shù)膰鷰r加固措施，于暗河兩端修建施工橋臺(tái)，采取簡支整體箱梁結(jié)構(gòu)的方式跨越暗河。工程實(shí)踐表明，該方案具有結(jié)構(gòu)型式簡單、節(jié)約工期等優(yōu)點(diǎn)，且避免了對(duì)原暗河水文環(huán)境的破壞。關(guān)鍵詞:巖溶;發(fā)育特征;輸水隧洞;暗河;牛欄江－滇池補(bǔ)水工程中圖法分類號(hào):TV672文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1001-4179(XX)12-0056-031工程概述大公山輸水隧洞是牛欄江

2、－滇池補(bǔ)水工程輸水線路中第二長的隧洞，全長27．23km，設(shè)計(jì)縱坡i=0．05%。開挖斷面尺寸(V類圍巖)為5．3m×5．75m(寬×高)的城門洞形。襯砌斷面采用底拱半徑4m、側(cè)底拱半徑6m、頂拱半徑2m的標(biāo)準(zhǔn)馬蹄形。大公山隧洞順山勢布置，地形地貌為構(gòu)造侵蝕中山地貌，山體走向北北東，沿線地面高程在1913～2225m，地形坡度15°～30°。隧洞前半段西側(cè)分布有雀吃溝伏流、三起三落伏流、魏所河伏流和潘所海伏流。在隧洞掘進(jìn)至樁號(hào)6+311．976時(shí)，揭露一條地下暗河，其通道位于隧洞底板以下。水文地質(zhì)調(diào)查和示蹤試驗(yàn)結(jié)果，基本確定該暗河為魏所河伏流。2暗河發(fā)

3、育特征2．1形態(tài)和規(guī)模水文地質(zhì)調(diào)查和示蹤試驗(yàn)揭示，暗河源頭為金所盆地魏所河，入口高程1978m，距隧洞軸線垂直距離約1．7km。暗河出口位于三月三水庫北側(cè)巖溶泉，高程1902m，入口與出口直線距離約3．8km。暗河與隧洞交叉部位的隧洞底板高程為1950．12m，暗河水面高程為1940．50m(枯期)，隧洞埋深約105m。已揭露區(qū)域的暗河溶洞高度最高約16m，寬度一般為10m，最寬達(dá)15m，過隧洞段溶洞寬度為12～13m，高度為13～6．5m(右壁到左壁溶洞高度逐步降低，右壁－中線已連通隧洞底板，中線－左壁有1～3．5m厚的基巖)。隧洞掌子面中線左側(cè)與暗

4、河溶洞頂部連通，右側(cè)底板圍巖厚度約0．4～0．8m。暗河溶洞基本沿巖層走向發(fā)育，總體方向約S40°E，與隧洞軸線交角約70°，暗河流向自NW向SE。暗河上游(隧洞西側(cè))的可見長度約為150m，河床坡降約1%;暗河下游的可見長度約200m，前100m河床坡降約2%～3%，局部有0．5m跌水，后100m河床坡降約為5%，水流快速進(jìn)入約1m寬的狹窄通道。經(jīng)測量，枯期暗河流量約1．5m3/s。2．2工程地質(zhì)特征暗河與隧洞交叉區(qū)域位于向斜南西端和一條斷層之間，沿線出露地層巖性為陽新群的灰?guī)r夾白云巖，二迭系下統(tǒng)梁山組石英砂巖、粉砂巖、頁巖夾煤層及石炭系中統(tǒng)的灰?guī)r，

5、堅(jiān)硬和軟巖約各占一半，巖層走向與隧洞軸向夾角小。巖溶巖體破碎，呈碎裂狀，穩(wěn)定性總體較差。暗河溶洞基巖地層巖性為石灰系中上統(tǒng)(C2+3)灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀N20°W，SW∠30°。暗河與隧洞交叉處的河床中堆積有較厚的巨石、塊石、砂卵石，推測厚度大于5m，兩岸為淤積黏土、粉細(xì)砂，最高點(diǎn)接近溶洞兩邊頂部，厚度約15m。溶洞內(nèi)局部坍塌嚴(yán)重，上游河床內(nèi)有3處新近坍塌的巨石、塊石堆積物。3工程措施3．1處理原則根據(jù)暗河的發(fā)育特點(diǎn)，結(jié)合隧洞穿越暗河段水文及工程地質(zhì)條件，擬定工程處理的基本原則如下。(1)對(duì)隧洞和暗河的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的勘測調(diào)查，充分考慮工程的不可逆轉(zhuǎn)性，

6、采取全面處理、不留后患的工程措施;(2)盡可能避免對(duì)圍巖原始應(yīng)力狀態(tài)造成影響，并在利用圍巖本身穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，采取一定的措施提高圍巖強(qiáng)度;(3)工程措施應(yīng)不侵占原暗河溶洞斷面，或不改變暗河的現(xiàn)狀過流能力。3．2方案比選根據(jù)基本處理原則，初步擬定兩個(gè)技術(shù)方案。方案一。因隧洞施工采用“新奧法”，擬在開挖期內(nèi)搭設(shè)臨時(shí)便橋跨過暗河頂部，襯砌時(shí)按簡支整體箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并適當(dāng)提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)(圖1)。方案二。在隧洞與暗河交叉點(diǎn)后退20m的位置(樁號(hào)6+331．976)對(duì)隧洞軸線進(jìn)行調(diào)整，向東側(cè)偏移5～8m，選擇從暗河頂部圍巖覆蓋較厚的區(qū)域穿過。經(jīng)分析，認(rèn)

7、為方案二因暗河周邊圍巖條件差，溶蝕裂隙發(fā)育，改線后也很難保證隧洞在穿越暗河段開挖時(shí)下部圍巖的穩(wěn)定，仍然可能會(huì)造成坍塌連通暗河溶洞頂部，風(fēng)險(xiǎn)較大。方案一雖然采取的技術(shù)措施較為復(fù)雜，但處理過程可預(yù)見、結(jié)構(gòu)安全可控，風(fēng)險(xiǎn)較小。最終選定方案一［1-3］。3．3開挖期臨時(shí)加固方案(1)從掌子面右側(cè)2．5m處(下部圍巖厚度約1m)用小導(dǎo)坑方式向前掘進(jìn)至暗河對(duì)岸，并在對(duì)岸開挖凈深4m、高度2．5m的作業(yè)平臺(tái)。采用“弱爆破、短進(jìn)尺”的方式開挖。每次爆破并排險(xiǎn)清渣完成后，立即對(duì)新鮮巖面進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，具體措施為:全斷面掛Φ6．5@200mm×200mm鋼筋網(wǎng)，噴射C20混

8、凝土厚100mm，同時(shí)設(shè)置間排距為1．5m×1．5m的砂漿錨桿(Φ22，L=3m)。通過開挖掘