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岩鹰鞍隧道

岩鹰鞍隧道,贯通时间2017年7月12日,邵阳市洞口县西部雪峰山山脉下,隧道全长5302米

正文

2017年4月12日全国铁路隧道目前最大的断层地质涌水涌砂工程怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道F4 断层,经过中铁二十局集团有限公司六公司15个月的科技攻关和紧张施工,已经成功贯通断层地带。弥补了国内这类断层涌水涌砂施工的技术空白,也为该隧道2017年7月按期全线贯通奠定了基础。

全长5302米的岩鹰鞍隧道位于湖南省洞口县雪峰山山脉。2016年1月4日,隧道出口段蜡犁坪斜井正洞小里程方向遭遇F4断层地质灾害,发生严重的突水涌砂,日均涌水量3500立方米,静水压力0.6兆帕;涌砂时断时续,仅前3个月就累计1.73万立方米。

该隧道设计地质分别为Ⅳ、Ⅴ级围岩,穿越7处断层,其中F4断层分布范围DK87+840—+998。该断层带与线路正交,长达20多公里,是目前国内最大的铁路隧道断层带;且被全国铁路隧道工程专家确定为国内罕见的“高角度逆冲富水断层,破碎带呈强风化和松散的砂、石混杂结构,且富含地下水”。这种地质岩性遇高压水易发生涌水涌砂,施工中出现过4次严重的涌砂涌水灾害。

F4断层技术含量高,施工难度大,且正洞小里程F4掌子面及因治理F4断层而增设的迂回导坑、高位泄水洞都要穿越F4断层;高位泄水洞上跨迂回导坑,这类断层施工没有可借鉴的成功经验。建设单位组织国铁集团鉴定中心、工管中心和全国铁路隧道工程专家曾三次召开研讨会,分析研究F4断层地质及其治理方案,确定加强动态设计,将F4断层围岩级别由Ⅴ级调整为Ⅵ级。

中铁二十局六公司将地质勘探作为第一要务,与勘察设计单位联手采用地质雷达、红外线探水仪、地质素描、超前地质水平钻探等综合勘探的方法,在隧道内全方位、全时段开展地质超前检测预报。为了进一步核实F4断层破碎带空间分布及工程特性,项目根据专家意见,他们把水平钻探取芯的孔深由普遍的30米至60米提升到最长的76.8米。从而为研究F4断层地质岩性和处理方案提供了准确的科学依据。

现场技术和操作人员针对涌砂涌水断层地带的不同岩性,摸索总结出“分阶段、扫孔式注浆”、“放砂法注浆”、“排水降压式注浆”、“后退式注浆”、“导管式注浆”等前进式深孔帷幕注浆的施工工艺。

据资料显示,项目通过采用先进的孔内成像技术检测,F4断层每个循环的帷幕注浆孔位无塌孔、无流沙,出水量完全在控制范围之内。从而确保F4断层安全施工。为满足F4断层钻探和注浆需要,项目还引进2台行业先进的C6钻机。工程技术攻关人员驻守在作业队,设备保障及安质部门领导到队里蹲点,确保隧道24小时不停作业。

项目与西南交通大学联合研发新技术,通过地应力进行监测F4断层,在支护拱架的钢筋上,每5米预埋一个土压力盒和检测器,永久地固结在隧道岩体混凝土里,通过混凝土的地应力监测F4断层岩体微妙变化。

岩溶、断层地质涌水涌砂成为隧道施工的一大障碍。这种地质环境主要分布在喀斯特地貌区域,而我国喀斯特地貌面积91—130平方公里,主要集中在广西壮族自治区云南省贵州省湖南省四川省等省区。如何有效治理隧道高角度逆冲富水断层出现的涌砂涌水等地质灾害,中铁二十局六公司无疑提供了成功的施工技术和经验。

怀衡铁路岩鹰鞍隧道全面贯通,系国内断层最长隧道

2017年7月12日,历经950多天持续酣战,国内断层最长的一级风险隧道——怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道全面贯通,为怀邵衡铁路2018年12月建成通车清除了“拦路虎”。

岩鹰鞍隧道位于洞口县西部雪峰山山脉下,是怀邵衡铁路重点控制性工程。该隧道全长5302米,最大埋深720米,穿越“国内罕见断裂密集破碎带”等9处断层破碎带,集超长距岩层破碎、断裂带、裂隙发育、突涌水、突涌砂、突涌泥等地质灾害于一体,是经地质专家鉴定的当前国内隧道断层最长、地质最复杂、风险最高的长大隧道。

为攻克以“隧道咽喉”断层破碎带为代表的断层施工难题,中铁二十局六公司以科技创新为先导,借力国铁集团、怀邵衡铁路公司、中铁二十局,组织全国隧道专家40余人,先后3次召开断层处理方案专家评审会,确定了“排水降压、注浆加固、迂回绕行”综合处理方案。施工中,该公司遵循方案,采用高位泄水洞泄水、全断面帷幕注浆加固和大管棚超前支护方法,成功解决了地下水丰富、围岩超长破碎、高地应力初支变形大等难题,填补了国内超长距离断层涌水涌砂施工技术空白。

在岩鹰鞍隧道多处断层施工中,项目部技术团队完成科研成果、创新工法10余项,主持立项的《岩鹰鞍隧道F4高角度逆冲富水断层施工技术研究》《富水破碎围岩隧道安全施工技术研究》等国家级科研项目已组卷完成,形成科研成果。

客货共线的怀衡铁路,正线全长318公里,客运时速每小时200公里。该铁路建成后,将连接京广高铁和沪昆高速铁路,使湖南高铁网络实现闭环,形成高铁“金三角”,成为连接西北、中国西南地区至东南沿海和珠三角地区最快捷的运输通道。

参考资料

中铁二十局攻克岩鹰鞍隧道断层涌水涌砂难题.中国岩土网.2017-05-21