摘要：西南山区地质情况复杂，并且各种施工风险并存。本文以叙毕铁路斑竹林隧道为背景，讲述在岩溶、瓦斯、断层等各种复杂地质并存条件下隧道风险评估及控制措施。
关键词：隧道；风险评估；控制措施
1、工程概况
斑竹林隧道位于叙毕铁路川滇交界处，全长12758m，进口里程D2K222+232，出口里程D2K234+990，进口段为上坪车站，车站双线段隧道为101m。其余为单线隧道，设计为6‰、10.7‰、11‰、7.001‰、-3.0‰的人字坡。隧道进口位于一深切沟谷内，无公路通行；浅埋段有叙永到威信公路通过；出口位于威信田坝，该隧道交通条件较差。
2、工程地质和水文地质特征
2.1工程地质特征隧区位于云贵高原北部扬子准地台滇东台褶带，褶曲、断裂均比较发育，地质构造复杂。对隧道有重要影响的为以下三大构造体系，现分述如下：(1）东西向构造：主要为近东西向展布的天堂坝背斜及发育于该背斜轴部的威信断层、张家边断层及两者的支断层。(2）北东～南西向构造（新华夏系构造）：主要为近北东～南西向展布的高寨坡江西湾背斜、大湾向斜，及发育于高寨坡江西湾背斜轴部的令子反断层。(3）雨河反S型构造：该构造大致以雨河北东附近的官庄为扭动中心，该构造分为东、西两支，隧区附近在区域上属于东支部分，主要为一束大致平行的褶皱和断层组成，构造线形迹呈北东向展布，其主要构造有：田坝头背斜、落田湾断层。2.2水文地质特征洞身穿过地层岩性、地质构造较复杂。穿过的地层、岩性主要有：志留系下统龙马溪组，其岩性主要为泥质灰岩、砂岩、页岩、炭质页岩；宝塔组，其岩性以石灰岩为主；奥陶系下统湄潭组，其岩性主要为砂岩、页岩互层，局部夹少量生物碎屑灰岩；奥陶系下统桐梓组+红花园组,其岩性主要为白云岩、灰岩；寒武系娄山关群，其岩性主要为白云岩。隧道在区域上位于东西向构造体系、新华夏系构造体系、雨河反S型构造体系的复合部位，褶曲、断裂构造发育（隧道洞身先后穿越三大褶曲、七条断层）；隧道穿越两大水系（南广河水系、赤水河水系）,隧区含水层、隔水层相间分布。隧道的主要含水层可划分为两大类：碎屑岩为主的裂隙含水层；可溶岩为主的裂隙含水层、岩溶含水层、断层富水带，水文地质条件复杂，地下水类型为：潜水～承压水型。2.3不良地质与特殊岩土不良地质现象为有毒有害气体、岩溶、断层及破碎带、顺层，分述如下：2.3.1岩溶线路穿过宝塔组石灰岩，桐梓组+红花园组灰岩、白云岩，娄山关群白云岩，属于岩溶强烈发育地层。2.3.2有毒有害气体隧道通过志留系下统龙马溪组的泥质灰岩与页岩互层、页岩夹泥质灰岩和页岩、炭质页岩等，根据勘探、测试资料发现了天然气，呈透镜体状分布于灰岩、泥质灰岩的溶蚀裂隙中，对隧道施工影响较大。线路穿过奥陶系下统湄潭组页岩、砂岩，局部含胶磷矿，厚约0.1-0.5m，延伸较远，其中部局部含锰矿厚约0.2m，可能存在有毒有害气体。2.3.3断层及破碎带该隧道断层较发育，与洞身相交的断层共计7条。断层带岩石受到强烈挤压破碎，断层角砾岩发育，断层破碎带宽度一般50～70m。洞身穿越该7段破碎带的累计长度约为465m,约占全隧长度的4%。且多数断层位于可溶岩地层，断层可能导水。2.3.4顺层隧道进口为龙马溪组页岩，岩层走向和线路的夹角约13°，倾向线路右侧，横断面上的视倾角为39°，隧道进口左侧顺层，D2K222+190~D2K224+500段洞身左侧存在顺层偏压。
3、辅助坑道设计
为加快施工进度、解决施工通风、排水及防灾救援等问题，本隧共设置横洞+洞身平导及出口平导。具体设置情况如下：
4、初始风险评价
斑竹林隧道存在的典型风险类型有：塌方、突水突泥、有害气体、洞口失稳、工期风险。本隧为岩溶隧道，突水突泥风险在隧道可溶岩段均有分布，在穿越断层破碎带及可溶岩与非可溶岩接触带尤为突出，塌方风险主要集中在隧道进出口浅埋段及洞身断层破碎带段落，洞口失稳风险主要集中在隧道进出口。
5、风险控制措施
为减缓本隧道中的塌方、突水突泥、地表失水等风险，降低风险危害程度，本隧采用了以下风险控制措施：5.1塌方风险控制措施1）高风险段施工方法采用台阶法加临时仰拱或双侧壁导坑法施工，减少一次开挖断面面积；2）设置超前支护，采用小导管、大管棚或中管棚进行超前预支护，对支护及衬砌结构加强，采用型钢钢架加强支护，根据结构受力对二衬进行结构加强，防止塌方事件发生。3）加强超前地质预测预报，对本隧可溶岩与非可溶岩接触带，断层破碎带采取常规地质法+物探法（地震反射波法+地质雷达+瞬变电磁法等）+超前钻探法（超前钻孔3孔+加深炮眼等）开展超前地质预报，其余一般地段采用常规地质法+物探法（TSP203等）+超前钻探法（加深炮眼）开展超前地质预报。4）根据超前地质预测及预报结果必要时对围岩进行超前注浆预加固处理。其它段在施工中根据超前地质预测资料，岩溶水情况，围岩溶蚀情况，决定注浆方式、段落等。5）施工中加强系统支护监控量测，特别是本隧浅埋段及洞身断层破碎带地段的监控量测，通过监控量测反应的信息指导施工，及时调整初期支护及施作二次衬砌时机。5.2突水突泥风险控制措施1）本隧为可溶岩隧道，线路选线时采用人字坡，按顺坡组织施工，实现顺坡排水，减小突水突泥对施工的危害。2）本隧辅助坑道的设置，结合施工进度，超前预报及排水，采用进口平导及出口泄水洞作为辅助坑道，满足顺坡排水要求。3）采用多种超前预报手段，以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报。4）根据预测及预报结果对围岩进行预加固处理。5.3岩爆风险控制措施施工过程中加强超前地质预报及监测，如有岩爆风险，则采取"以防为主、防治结合"的原则。1）采取短进尺掘进，控制光爆效果，以减少围岩表层应力集中现象；2）岩爆地段开挖后，及时进行挂网喷锚支护。上述措施可有效降低岩爆风险，以求最终达到软化围岩、释放应力、保护人员及设备、保证结构安全等目的，并结合调整隧道施工工艺，尽量减小岩爆的危害。5.4有害气体风险控制措施1）施工期间建立有害气体监测、报警和施工通风系统，稀释和排出洞内有害气体，防治有害气体积聚2）加强施工通风和瓦斯的监测，并采用喷雾洒水等防尘措施3）加强超前地质预测预报工作。5.5地表失水做好水源调查，施工中加强监测，根据监测结果采用径向注浆或帷幕注浆等堵水措施防止地表失水。5.6洞口失稳风险控制措施1）完善地表截排水系统2）加强坡面临时及永久防护措施3）设置挡墙等挡护结构5.7工期风险1）设置横洞、进口平导、出口平导等辅助坑道；2）隧道长度超过10km，本线控制工程，进行必要的施工组织设计；3）设置进口工区、横洞及洞身平导、出口及出口平导工区进行施工。4）横洞工区、出口工区采用机械化配套施工。
6、评估结论
采取措施后，正洞残留风险中已不存在高度风险，正洞及平导中的塌方风险、突水突泥风险均能降至中度及以下，其余风险等级均控制在中度以下。在地质资料基础上，在兼顾了投资和工经济管理论文期的前提下，针对各种风险均采取了合理措施以有效降低隧道中各种风险的等级，残留风险等级已降至中度以下，为可接受范围。
作者：刘建军 单位：叙镇铁路有限责任公司
