巖鷹鞍隧道，貫通時(shí)間2017年7月12日，邵陽市洞口縣西部雪峰山山脈下，隧道全長(zhǎng)5302米
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2017年4月12日全國鐵路隧道目前最大的斷層地質(zhì)涌水涌砂工程懷邵衡鐵路巖鷹鞍隧道F4 斷層，經(jīng)過中鐵二十局集團(tuán)有限公司六公司15個(gè)月的科技攻關(guān)和緊張施工，已經(jīng)成功貫通斷層地帶。彌補(bǔ)了國內(nèi)這類斷層涌水涌砂施工的技術(shù)空白，也為該隧道2017年7月按期全線貫通奠定了基礎(chǔ)。
全長(zhǎng)5302米的巖鷹鞍隧道位于湖南省洞口縣雪峰山山脈。2016年1月4日，隧道出口段蠟犁坪斜井正洞小里程方向遭遇F4斷層地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)生嚴(yán)重的突水涌砂，日均涌水量3500立方米，靜水壓力0.6兆帕；涌砂時(shí)斷時(shí)續(xù)，僅前3個(gè)月就累計(jì)1.73萬立方米。
該隧道設(shè)計(jì)地質(zhì)分別為Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖，穿越7處斷層，其中F4斷層分布范圍DK87+840—+998。該斷層帶與線路正交，長(zhǎng)達(dá)20多公里，是目前國內(nèi)最大的鐵路隧道斷層帶；且被全國鐵路隧道工程專家確定為國內(nèi)罕見的“高角度逆沖富水斷層，破碎帶呈強(qiáng)風(fēng)化和松散的砂、石混雜結(jié)構(gòu)，且富含地下水”。這種地質(zhì)巖性遇高壓水易發(fā)生涌水涌砂，施工中出現(xiàn)過4次嚴(yán)重的涌砂涌水災(zāi)害。
F4斷層技術(shù)含量高，施工難度大，且正洞小里程F4掌子面及因治理F4斷層而增設(shè)的迂回導(dǎo)坑、高位泄水洞都要穿越F4斷層；高位泄水洞上跨迂回導(dǎo)坑，這類斷層施工沒有可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。建設(shè)單位組織國鐵集團(tuán)鑒定中心、工管中心和全國鐵路隧道工程專家曾三次召開研討會(huì)，分析研究F4斷層地質(zhì)及其治理方案，確定加強(qiáng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，將F4斷層圍巖級(jí)別由Ⅴ級(jí)調(diào)整為Ⅵ級(jí)。
中鐵二十局六公司將地質(zhì)勘探作為第一要?jiǎng)?wù)，與勘察設(shè)計(jì)單位聯(lián)手采用地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀、地質(zhì)素描、超前地質(zhì)水平鉆探等綜合勘探的方法，在隧道內(nèi)全方位、全時(shí)段開展地質(zhì)超前檢測(cè)預(yù)報(bào)。為了進(jìn)一步核實(shí)F4斷層破碎帶空間分布及工程特性，項(xiàng)目根據(jù)專家意見，他們把水平鉆探取芯的孔深由普遍的30米至60米提升到最長(zhǎng)的76.8米。從而為研究F4斷層地質(zhì)巖性和處理方案提供了準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。
現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)和操作人員針對(duì)涌砂涌水斷層地帶的不同巖性，摸索總結(jié)出“分階段、掃孔式注漿”、“放砂法注漿”、“排水降壓式注漿”、“后退式注漿”、“導(dǎo)管式注漿”等前進(jìn)式深孔帷幕注漿的施工工藝。
據(jù)資料顯示，項(xiàng)目通過采用先進(jìn)的孔內(nèi)成像技術(shù)檢測(cè)，F(xiàn)4斷層每個(gè)循環(huán)的帷幕注漿孔位無塌孔、無流沙，出水量完全在控制范圍之內(nèi)。從而確保F4斷層安全施工。為滿足F4斷層鉆探和注漿需要，項(xiàng)目還引進(jìn)2臺(tái)行業(yè)先進(jìn)的C6鉆機(jī)。工程技術(shù)攻關(guān)人員駐守在作業(yè)隊(duì)，設(shè)備保障及安質(zhì)部門領(lǐng)導(dǎo)到隊(duì)里蹲點(diǎn)，確保隧道24小時(shí)不停作業(yè)。
項(xiàng)目與西南交通大學(xué)聯(lián)合研發(fā)新技術(shù)，通過地應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)F4斷層，在支護(hù)拱架的鋼筋上，每5米預(yù)埋一個(gè)土壓力盒和檢測(cè)器，永久地固結(jié)在隧道巖體混凝土里，通過混凝土的地應(yīng)力監(jiān)測(cè)F4斷層巖體微妙變化。
巖溶、斷層地質(zhì)涌水涌砂成為隧道施工的一大障礙。這種地質(zhì)環(huán)境主要分布在喀斯特地貌區(qū)域，而我國喀斯特地貌面積91—130平方公里，主要集中在廣西壯族自治區(qū)、云南省、貴州省、湖南省、四川省等省區(qū)。如何有效治理隧道高角度逆沖富水?dāng)鄬映霈F(xiàn)的涌砂涌水等地質(zhì)災(zāi)害，中鐵二十局六公司無疑提供了成功的施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
懷衡鐵路巖鷹鞍隧道全面貫通，系國內(nèi)斷層最長(zhǎng)隧道
2017年7月12日，歷經(jīng)950多天持續(xù)酣戰(zhàn)，國內(nèi)斷層最長(zhǎng)的一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道——懷邵衡鐵路巖鷹鞍隧道全面貫通，為懷邵衡鐵路2018年12月建成通車清除了“攔路虎”。
巖鷹鞍隧道位于洞口縣西部雪峰山山脈下，是懷邵衡鐵路重點(diǎn)控制性工程。該隧道全長(zhǎng)5302米，最大埋深720米，穿越“國內(nèi)罕見斷裂密集破碎帶”等9處斷層破碎帶，集超長(zhǎng)距巖層破碎、斷裂帶、裂隙發(fā)育、突涌水、突涌砂、突涌泥等地質(zhì)災(zāi)害于一體，是經(jīng)地質(zhì)專家鑒定的當(dāng)前國內(nèi)隧道斷層最長(zhǎng)、地質(zhì)最復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)最高的長(zhǎng)大隧道。
為攻克以“隧道咽喉”斷層破碎帶為代表的斷層施工難題，中鐵二十局六公司以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，借力國鐵集團(tuán)、懷邵衡鐵路公司、中鐵二十局，組織全國隧道專家40余人，先后3次召開斷層處理方案專家評(píng)審會(huì)，確定了“排水降壓、注漿加固、迂回繞行”綜合處理方案。施工中，該公司遵循方案，采用高位泄水洞泄水、全斷面帷幕注漿加固和大管棚超前支護(hù)方法，成功解決了地下水豐富、圍巖超長(zhǎng)破碎、高地應(yīng)力初支變形大等難題，填補(bǔ)了國內(nèi)超長(zhǎng)距離斷層涌水涌砂施工技術(shù)空白。
在巖鷹鞍隧道多處斷層施工中，項(xiàng)目部技術(shù)團(tuán)隊(duì)完成科研成果、創(chuàng)新工法10余項(xiàng)，主持立項(xiàng)的《巖鷹鞍隧道F4高角度逆沖富水?dāng)鄬邮┕ぜ夹g(shù)研究》《富水破碎圍巖隧道安全施工技術(shù)研究》等國家級(jí)科研項(xiàng)目已組卷完成，形成科研成果。
客貨共線的懷衡鐵路，正線全長(zhǎng)318公里，客運(yùn)時(shí)速每小時(shí)200公里。該鐵路建成后，將連接京廣高鐵和滬昆高速鐵路，使湖南高鐵網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)，形成高鐵“金三角”，成為連接西北、中國西南地區(qū)至東南沿海和珠三角地區(qū)最快捷的運(yùn)輸通道。
參考資料 >
中鐵二十局攻克巖鷹鞍隧道斷層涌水涌砂難題.中國巖土網(wǎng).2017-05-21