一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法技术

本发明专利技术涉及一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、隧道施工迫近岩溶富水地段时，采用超前地质预报方法，预测地下水发育情况和地层信息；步骤2、采用超前水平钻孔钻设探水孔，通过探水孔探测岩溶富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压；步骤3、根据预测的涌水位置，在隧道轮廓线内开挖掌子面先行导坑进行排水降压，所述涌水位置位于先行导坑的侧壁；步骤4、采用超前小导管注浆，对隧道进行超前支护，形成注浆圈隔水，阻挡地下水流入掌子面前方围岩；步骤5、进行隧道洞身开挖作业，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身。本发明专利技术可以有效降低隧道掌子面发生涌突水的风险，保障隧道施工安全。

A tunnel construction method for crossing karst water rich section

【技术实现步骤摘要】
一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法
本专利技术涉及隧道施工
，具体涉及一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法。
技术介绍
随着国民经济迅速发展和人民对交通发展的迫切需求，我国以公路和铁路为主的交通方式发展迅猛，在地形地质极其复杂的岩溶富水地区修建的隧道工程与日俱增。地层中赋存的地下水是产生隧道施工风险、引起施工事故的重要因素之一。目前，众多工程实例表明，在岩溶地区的山体中，地下水往往具有较高的水压力，若隧道施工中不能及时发现并采取适当排水降压措施，极易在掌子面爆发突泥突水，轻则破坏隧道结构、延误工期，重则摧毁淹埋施工器具设备和现场施工人员，造成巨大人员伤亡和经济损失。如何有效防止岩溶富水地层隧道掌子面发生涌突水，对降低施工风险和保障人民生命财产安全，具有重要的现实意义。中国专利技术专利CN109578007A公开了一种穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及排水施工方法，在施工隧道正洞的同一侧设置迂回导坑和高位泄水洞，通过高位泄水洞排出赋存地下水，该方法虽然能较大程度排出断层内赋水，但除修建正洞外，还需建设迂回导坑和泄水洞，对该区域围岩产生极大扰动，同时增加投资成本，延长工期。中国专利技术专利CN110630325A公开了利用水平定向钻进行长距离隧道的泄水方法，通过平导、横通道和钻孔进行泄水，该方法虽然对于日涌水量大、待开挖段长度达到800米以上的隧道具有较好的泄水效果，但需要设置3道挡水墙，工艺复杂，且出口下方为居民区或厂区等不适用，具有较大的局限性。以上两种专利技术，均修建泄水洞进行排水，未能充分利用隧道正洞，并且显著增加投资成本。本专利技术公开涉及一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，主要应用于隧道穿越岩溶富水地层掌子面稳定性控制与开挖施工。在对岩溶富水地层排水降压的同时，能够有效防止掌子面发生涌突水，还能监测掌子面前方水量，确定施工时机，具有设计合理、施工安全、生态环保等优点，适用于富水地层隧道掌子面稳定性控制与施工。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，可以有效降低隧道掌子面发生涌突水的风险，保障隧道施工安全。为此，本专利技术采用如下技术方案：一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，包括如下步骤：步骤1、隧道施工迫近岩溶富水地段时，采用超前地质预报方法，预测地下水发育情况和地层信息；步骤2、采用超前水平钻孔钻设探水孔，通过探水孔探测岩溶富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压；步骤3、根据预测的涌水位置，在隧道轮廓线内开挖掌子面先行导坑进行排水降压，所述先行导坑位于排水量最大钻孔所在区域；步骤4、采用超前小导管注浆，对隧道进行超前支护，形成注浆圈隔水，阻挡地下水流入掌子面前方围岩；步骤5、进行隧道洞身开挖作业，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身。进一步的，在步骤5之后还包括：步骤6、采用监控量测手段，动态监测围岩收敛和隧道拱顶沉降，指导施工现场，及时优化调整施工措施。优选的，每2次循环设置一处监测点，测量频率每天2～4次，动态监测围岩收敛和隧道拱顶沉降，所述循环为洞身爆破开挖循环进尺。优选的，在步骤1中，采用TSP203地质探测仪探测掌子面前方100m～200m范围内的围岩。优选的，在步骤2中，将隧道掌子面划分为等面积的五个区域，钻设5个掌子面超前水平探水孔，上排2个浅孔，下排3个深孔，所述深孔深度大于浅孔的深度。优选的，所述浅孔的直径为50mm，钻孔纵向外插角为10°～12°，钻孔深度30～50m；所述深孔的直径为101～225mm，钻孔纵向外插角为2°～4°，钻孔深度120～200m。优选的，所述先行导坑位于3个深孔中排水量最大孔所在区域，沿着隧道底面进行开挖，直径为2～5m，掘进长度为20m，施工过程中始终保持先行导坑超前隧道掌子面15～20m。优选的，超前小导管布设在掌子面拱顶部位120°范围内，直径为50mm，环向间距30cm，长度为5m，外插角20°，小导管搭接长度为1m，注浆加固掌子面前方上部岩土体，形成加固堵水注浆圈。进一步的，在步骤5中，将堵水后的探水孔作为炮孔使用。进一步的，隧道每掘进30～50m重新钻设浅孔，通过探水孔喷水距离，预测掌子面前方30～50m范围内的涌水量和突水压力；隧道每掘进120～200m重新钻设深孔，通过深钻孔排水量判定前方掌子面涌水位置，对比3个深孔排水量，排水量最大的深孔所在区域为最有可能发生涌突水位置。优选的，所述控制爆破开挖洞身的爆破进尺为2m。本专利技术的有益效果如下：一、本专利技术先对掌子面前方围岩进行地质预报，进而通过钻孔探明掌子面可能发生涌突水位置，再通过小型TBM掘进机开挖掌子面先行导坑排水，排水导坑排水量大，能够快速达到排水降压的效果，有效降低施工时掌子面发生涌突水的风险；二、本专利技术钻设的超前水平孔探水结束后，可以对钻孔进行堵水处理，并且在爆破施工中作为炮眼使用，充分发挥已有钻孔的功用，一孔多用，可缩短施工时间，加快施工进程；三、本专利技术爆破施工产生的爆振裂隙，可以促进导水通道的形成，增大围岩泄水能力，有助于地下水汇入先行引排水导坑，加速排水速度，同时开挖的先行导坑，为后续爆破施工创造临空面，方便进行爆破施工。爆破施工和先行导坑开挖两施工步骤，相辅相成，相得益彰；四、本专利技术一改岩溶隧道常用的通过辅助泄水洞排水的施工方法，利用小直径TBM掘进机开挖先行引排水导坑，开挖导坑的同时，也是开挖隧道主洞，减少排水后爆破施工工作量，直接将隧道洞身作为排水通道，实现岩溶富水区隧道施工引排水和降压的目的，不需修建辅助泄水洞，显著降低了隧道投资成本。附图说明图1是本专利技术施工流程图；图2是隧道掌子面分区及探水孔位置横断面图；图3是隧道探水孔纵断面图；图4是隧道掌子面先行导坑纵断面图。图中：1-探水浅孔、2-探水深孔、3-超前小导管、4-先行导坑。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰明了，以下将结合本专利技术的附图，对本专利技术进行进一步详细说明。如图1所示，本专利技术公开的穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，包括如下步骤：1)隧道施工迫近岩溶富水地段时，采用超前地质预报方法，预测地下水发育情况和地层信息；糊涂的，采用TSP203地质探测仪探测掌子面前方100m～200m范围内的围岩。2)采用超前水平钻孔，通过探水浅孔1和深孔2探测岩溶富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压等基本状况；3)采用TBM掘进机，根据预测的涌水位置，在隧道轮廓线内开挖掌子面先行导坑4进行排水降压；4)采用超前小导管3注浆，对隧道进行超前支护，形成注浆圈隔水，阻挡地下水流入掌子面前方围岩；5)隧道洞身开挖作业，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身，爆破进尺为2m；6)采用监控量测手段，动态监测围岩收敛和隧道拱顶沉降，指导施工现场，及时优化调整施工措施。请参阅图2和图3，本专利技术将隧道掌子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、隧道施工迫近岩溶富水地段时，采用超前地质预报方法，预测地下水发育情况和地层信息；/n步骤2、采用超前水平钻孔钻设探水孔，通过探水孔探测岩溶富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压；/n步骤3、根据预测的涌水位置，在隧道轮廓线内开挖掌子面先行导坑进行排水降压，所述先行导坑位于排水量最大钻孔所在区域；/n步骤4、采用超前小导管注浆，对隧道进行超前支护，形成注浆圈隔水，阻挡地下水流入掌子面前方围岩；/n步骤5、进行隧道洞身开挖作业，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身。/n

【技术特征摘要】
1.一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、隧道施工迫近岩溶富水地段时，采用超前地质预报方法，预测地下水发育情况和地层信息；
步骤2、采用超前水平钻孔钻设探水孔，通过探水孔探测岩溶富水地段的涌水位置、涌水量、涌水压；
步骤3、根据预测的涌水位置，在隧道轮廓线内开挖掌子面先行导坑进行排水降压，所述先行导坑位于排水量最大钻孔所在区域；
步骤4、采用超前小导管注浆，对隧道进行超前支护，形成注浆圈隔水，阻挡地下水流入掌子面前方围岩；
步骤5、进行隧道洞身开挖作业，对探水孔进行封堵，采用控制爆破开挖洞身。


2.根据权利要求1所述的穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，在步骤5之后还包括：
步骤6、采用监控量测手段，动态监测围岩收敛和隧道拱顶沉降，指导施工现场，及时优化调整施工措施。


3.根据权利要求2所述的穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，每2次循环设置一处监测点，测量频率每天2～4次，动态监测围岩收敛和隧道拱顶沉降，所述循环为洞身爆破开挖循环进尺。


4.根据权利要求1所述的一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，在步骤1中，采用TSP203地质探测仪探测掌子面前方100m～200m范围内的围岩。


5.根据权利要求1所述的一种穿越岩溶富水地段的隧道施工方法，其特征在于，在步骤2中，将隧道掌子面划分为等面积的五个区域，钻设5个掌子面超前水平探水孔，上排2个浅孔，下排3个深孔，所述深孔深度大于浅孔的深度。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，谭因军，陶伟明，陈昕，卿伟宸，张磊，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川;51