隧道为分离式隧道,洞室间距约35m。我合同段左线进口桩号ZK211+780,出口桩号ZK214+255,左线隧道长2475m;右线进口桩号YK211+815,出口桩号YK214+310,右线隧道长2495m;均属特长隧道,最大埋深320m。左线Ⅳ、Ⅴ级围岩及断层占75.56%,右线Ⅳ、Ⅴ级围岩及断层占83.57%。
1.2工程地质情况
(1)隧道工程地质条件
隧址区除局部缓坡及沟谷处堆积有第四系全新统坡残积层(Q4b+el)、第四系全新统上部冲洪积层(Q42al+pl)外,其余均为基岩裸露。钻探揭露基岩为泥盆系(D)变砂岩夹灰岩(挤压褶皱带)、寒武系(∈)灰岩夹硅质岩、新元古界耀岭河组(Pt31yl)糜棱岩、侵入岩体(δ23)糜棱岩化闪长岩及断层角砾、断层泥。
(2)水文地质条件
隧址区地下水按含水岩性可分为第四系松散层孔隙水及基岩裂隙水两类。按埋藏条件可分为松散覆盖层含基岩风化层组合的浅层水及构造裂隙深层水。
(3)、不良地质现象
本区属石泉饶峰—城口推覆构造带中段,具体位置跨属该推覆带的结晶基底叠覆带(I区段)和盖层强烈褶皱掩覆带(II区段)。断裂构造和褶皱构造都极发育,致使不同地层岩石的强烈变形改造。因此工程条件十分复杂。
1.3施工情况
明垭子隧道开挖、支护采用V级围岩三台阶法施工。目前右洞上台阶开挖至YK213+710,中台阶挖至YK213+716,下台阶开挖至YK213+722;。一衬仰拱至YK213+723,二衬仰拱至YK213+734,二衬至YK213+780。累计已完成左线开挖622m,右线开挖600m,左线衬砌550m,右线衬砌522m。
2、涌水、塌方经过
2009年10月1日明垭子隧道右洞掌子面开挖至YK213+710,23:30分在架立上台阶钢拱时掌子面开始出现掉块,喷浆班工人及时将掌子面封闭后,掌子面初支开始出现变形,左侧拱腰位置开始出现大股流水,现场领工员马上组织工人撤离。23:50分,掌子面开始塌方,并伴有大流量涌水,涌水快速向隧道后方推进。塌方的石碴坡顶位置在YK213+725,塌方长度15米,坡脚位置在YK213+736,离掌子面26米。塌方将现场三台喷浆机及小型机具全部掩埋。正在浇筑的YK213+743~752段衬砌停止灌注混凝土,人员全部安全撤离。
经现场测量,至2009年10月5日15:00,总涌水量约2.85万方,最大涌水流量约20m3/分钟。洞内最高水位达到YK213+993处,最大水深6.4m,隧道被涌水淹没长度283m。根据现场塌落长度初步估计塌方量在1000m3以上。
3、涌水、塌方原因分析
经现场观察,结合围岩地质情况,初步分析本次涌水塌方原因为隧道洞室处于断层破碎带,围岩为强风化的薄片状泥化碳质板岩,破碎程度严重,节理、层理和裂隙发育,属富水地段,为构造裂隙深层水,地层含水量大。隧道开挖后,围岩及初期支护不能抵抗隧顶巨大水压而发生变形,失稳而发生坍塌。
4、涌水塌方处理方案
4.1涌水处理方案
10月2日3时开始用编织袋装碴封堵ZK213+850=YK213+897.14人行横洞,防止涌水经横洞流入左洞。4时安装好1台7.5KW抽水机开始抽水,4:30再增加2台5KW抽水机同时抽水, 15:30分再增加2台7.5KW抽水机,共5台抽水机同时抽水。据现场水位观测,5台抽水机同时抽水后,现场水位基本不变,17:00左右又增加3台15KW抽水机,共8台抽水机抽水,水位开始下降;最高峰时明垭子隧道右线洞内共有13台抽水机抽排积水,排水能力达到940m3/h,并有备用抽水机15台。随涌水后退不断前移抽水机,至10月5日15:00,水位退至YK213+740处,下降253cm,基本完成洞内积水抽排。
排水管采用Ф150钢管两根,Ф200钢管一根,并有一根Ф150钢管备用;抽水机前移作业交替进行,先利用已接长的备用管前移3~5台抽水机,再逐步移动其余抽水机,尽量缩短停机和接管占用时间,提高抽水效率。
在靠塌方体坡脚YK213+740~+746段中心排水沟位置设置临时积水坑,容积约8m3,配备两台7.5KW抽水机及时抽排洞内渗流水,并准备一台15KW抽水机备用,排水管采用一根Ф150钢管,并预留一根Ф200钢管备用。