修建綿九高速公路的意義:綿陽(yáng)至九寨溝高速公路建成后,將對沿線(xiàn)的江油、平武、北川和九寨溝等地的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展起到積極的帶動(dòng)作用。特別對加快平武、北川等地災后恢復重建,增強路網(wǎng)抗災防災能力,開(kāi)發(fā)沿線(xiàn)旅游資源,幫助沿線(xiàn)羌族、藏族少數民族群眾脫貧致富,維護地區穩定和民族團結都具有十分重要的意義。
綿九高速公路地質(zhì)構造在大地構造位置上隸屬于揚子地臺與松潘甘孜地槽褶皺系、秦嶺地槽褶皺系的交匯交匯部位,位于虎牙斷裂帶的東側;綿九高速公路與龍門(mén)山構造(斷裂)帶的關(guān)系:線(xiàn)路橫跨龍門(mén)山構造帶。我們所轄的24、25、26合同段線(xiàn)路位于龍門(mén)山后山大斷裂帶內(汶川--茂縣--平武--青川);(見(jiàn)圖片)地質(zhì)構造復雜,區域內經(jīng)歷了多次地質(zhì)構造運動(dòng)期(如燕山運動(dòng),喜山運動(dòng)等大的構造運動(dòng)期),龍門(mén)山構造帶經(jīng)歷了多次大地震,如1933年8月25日疊溪地震;1976年8月16日松潘平武地震;2008年5月12日汶川大地震等;由于受構造運動(dòng)影響,區域內褶曲、斷裂等構造十分發(fā)育,特別是龍門(mén)山斷裂構造最為突出,其斷裂規模大,破碎帶寬,活動(dòng)性強,形成一系列不同形態(tài),方向,性質(zhì),級別,序次的褶曲、斷裂構造,這些構造對地層造成了極大的破壞,對隧道掘進(jìn)影響極大,如龍門(mén)山中央斷裂距離邊家坪隧道出口僅1.5LM。
由于受地質(zhì)構造影響強烈,次級構造(包括隧道掌子面揭露的小構造)發(fā)育,軟質(zhì)巖(如絹云千枚巖)內還發(fā)育多條韌性剪切破碎帶,隧道在掘進(jìn)過(guò)程中不可避免地會(huì )遇到圍巖斷裂,褶曲等局部的小構造,而正是這些局部的小構造致使掌子面掘進(jìn)工作中產(chǎn)生坍塌、冒落、涌水等地質(zhì)災害,嚴重威脅安全生產(chǎn)和隧道正常掘進(jìn);在隧道掌子面出現的小構造,有的可以看到全貌;有的只能看到局部,但它們都對隧道掘進(jìn)造成了安全威脅并影響掘進(jìn)速度,下面以實(shí)際案例作詳細闡述。
路基25合同段杏樹(shù)山隧道進(jìn)口左、右洞:在掘進(jìn)過(guò)程中,先后遇到斷層,褶曲等地質(zhì)構造(見(jiàn)照片),致圍巖(以灰-灰黑色薄層狀絹云千枚巖為主夾少量脈狀和團塊狀石英巖)呈破碎-較破碎,局部極破碎,巖體出現擾曲扭曲變形,無(wú)自穩能力;掌子面出現圍巖坍塌、冒落,地下水增大加快軟化圍巖等現象,嚴重威脅施工安全,無(wú)法正常掘進(jìn);經(jīng)業(yè)主代表,監理,設計代表,項目部人員現場(chǎng)觀(guān)察后確定:變更襯砌類(lèi)型,提高支護強度,加強超前支護(變單層小導管為雙層小導管),以“短進(jìn)尺,弱爆破”等手段通過(guò)小構造影響破壞等不良地質(zhì)帶。
三圣廟隧道出口左洞:在隧道掘進(jìn)至ZK169+476-ZK169+466處,掌子面圍巖(灰-深灰色薄-中厚層狀絹云千枚巖)發(fā)生大面積坍塌、冒落且伴有點(diǎn)滴-線(xiàn)流狀地下水流出,無(wú)法安全施工,進(jìn)度受阻;其原因就是隧道近鄰龍門(mén)山中央斷裂帶,隧道附近主要有高莊復向斜和轎子頂復背斜,受構造影響強烈,圍巖受構造擠壓產(chǎn)生褶曲、離層,圍巖整體性極差,多呈碎裂狀,巖體無(wú)自穩能力(見(jiàn)下圖);應對措施:為了保證安全施工,盡量減少坍塌,決定采取“短進(jìn)尺,弱爆破”的方法繼續掘進(jìn),同時(shí)將原設計襯砌類(lèi)型X5c變更為X5b,超前支護由單層超前注漿小導管變更為雙層超前注漿小導管,此舉一是加強初支強度,二是加強超前支護,以應對地下水軟化圍巖而造成圍巖離層坍塌。(注:現場(chǎng)圍巖情況與超前地質(zhì)預報[HSP第2020-02期]中預報的有“軟弱破碎帶發(fā)育及可能有地下水出露,開(kāi)挖時(shí)易存在掉塊、滑塌風(fēng)險”基本吻合。)
平南隧道出口右洞:2020年8月8日平南隧道出口右洞掌子面發(fā)生坍塌,打垮鋼拱架多榀,垮塌的鋼拱架壓在打鉆臺車(chē)上,致臺車(chē)無(wú)法移出。(見(jiàn)下圖)。坍塌現場(chǎng)情況:從掌子面拱頂中部至掌子面右側伴隨巖塊冒落地下水呈小股狀流出,掌子面右側拱頂局部坍塌,形成高4.5m,寬4m,深6m的V字形塌腔。坍塌原因分析:(1)隧址區發(fā)育有兩條斷層和兩條韌性剪切破碎帶:F23、F24;E12、E13;巖體在構造擠壓作用下,層間發(fā)生摩擦,在巖體表面可見(jiàn)檫痕,(2)爆破產(chǎn)生的裂隙溝通地下水水力通道,致掌子面地下水增大;(3)掌子面圍巖以灰-灰綠色薄層狀絹云千枚巖為主,夾有少量灰色薄-中厚層狀泥質(zhì)灰巖;圍巖節理裂隙發(fā)育,圍巖整體性極差,無(wú)自穩能力,(4)地下水侵蝕加快圍巖軟化、離層,最后在施工(人為擾動(dòng))時(shí)產(chǎn)生坍塌。
應對措施;(1)掌子面暫停施工,待坍塌結束,圍巖穩定后再行處理。(2)K177+172.2—K177+169.2段已施工初期支護進(jìn)行拆除。K177+172—K177+162段支護類(lèi)型由原設計Z4b(I16工字鋼,間距1m)變更為Z5b(I18b工字鋼,間距0.6m),超前支護變更為70根雙層φ42*4mm注漿小導,管,縱向間距1.2m,并在塌腔位置預留2根注漿管,待該段初支完畢后在初支背面泵送1m深的C25混凝土。
結論:通過(guò)上述三個(gè)案例的分析,可以得出以下結論:
1、由于綿九高速公路線(xiàn)路橫跨龍門(mén)山構造帶,受構造影響強烈;隧道掘進(jìn)過(guò)程中必然會(huì )遇到次級構造(小構造)的影響,隧道內存在斷層褶曲及韌性剪切破碎帶,對隧道安全順利掘進(jìn)會(huì )產(chǎn)生較大的影響;
2、進(jìn)施工安全的影響,積極應對,主動(dòng)避險;在施工過(guò)程中注意觀(guān)察圍巖變化,根據圍巖變化情況及時(shí)調整襯砌類(lèi)型,加強超前支護;
加強超前地質(zhì)預報,加強監控量測,為隧道掘進(jìn)提供技術(shù)支撐;
3、施工部門(mén)要認真學(xué)習、重視超前地質(zhì)預報提供的信息,充分發(fā)揮地質(zhì)預報對隧道掘進(jìn)的指導作用,及時(shí)與預報部門(mén)溝通聯(lián)系,從而達到安全順利施工的目的。
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