盾构隧道穿越江底溶洞发育区若干关键技术探析

地铁盾构区间穿越江底岩溶发育区在全国尚属首例,难度极大。以长沙地铁3号线为工程依托,总结盾构区间穿越湘江下方溶洞群的关键技术。湘江西河汊320m范围内串珠状溶洞集中发育,岩溶水与湘江存在水力联系,盾构施工易引起溶洞坍塌、涌水、机器陷落等突发状况,风险较大,通过工程分析、类比和归纳等方法,提出江底岩溶区盾构工程的风险和重难点,并对溶洞专项勘查、加固方案、注浆参数,特别是串珠状溶洞加固措施以及加固检测标准等进行详细阐述,并结合类似工程实践经验对以上关键技术提出设计施工原则和相关建议。     

洛湛铁路文志脚三线桥桩基溶洞和偏孔的处理

以文志脚三线桥桩基溶洞和偏孔处理为例，说明在溶洞发育的复杂地段，如何解决桩基坍孔、偏孔问题，强调在处理过程中必须把握超前处理预案，对溶洞的准确判断，回填物的确定，以及灌注混凝土导管埋深的控制等多项关键技术，以保证桩基达到质量标准。     

高速铁路上郭关隧道施工遭遇大型溶洞的处理方案研究

高速铁路上郭关隧道在施工中遭遇了大型溶洞,溶洞由6个形态各异的溶洞大厅组成,有必要研究既安全又经济的溶洞处理方案。首先根据溶洞大厅的大小与位置,设计现浇套拱衬砌支顶、埋设钢筋混凝土管涵与施作护墙支挡3种处理方案;然后数值模拟不处理溶洞、处理溶洞、处理溶洞并考虑水渗流影响等情况,对比多种工况下的隧道受力变形,分析溶洞处理效果,并提出施工建议;最后将溶洞处理方案应用于工程实践。结果表明:隧道变形在安全范围内,隧道顺利通过岩溶区,证明采取的溶洞处理方案切实可行。     

大断面隧道溶洞处理技术研究

地质探测资料表明,遵义高新快线2号和3号隧道隧顶、拱侧及隧底存在多个溶洞,实际揭露隧顶溶洞最高处距拱顶17.69 m,隧底溶洞沿隧道走向最长16.85 m,溶洞内充填水、黄泥及碎石。根据溶洞与隧道的位置关系,提出了不同的处治方法:隧顶溶洞洞壁采用喷射钢纤维混凝土封闭,在衬砌上部浇筑5.0 m厚混凝土予以加固;隧底较小的溶洞采用混凝土充填,较大溶洞采用现浇钢筋混凝土边墙托梁处治。介绍了各溶洞处治施工的工艺流程和要点,可为类似工程提供参考。     

岩溶地区钻孔灌注桩荷载传递特性分析

结合处于岩溶地区的沅水大桥桥墩大直径钻孔灌注桩基础,研究了溶洞埋藏深度、桩端嵌岩深度、溶洞的个数和位置、溶洞的间距等因素对桩承载性状的影响。结果表明:溶洞埋藏深度靠下时桩的承载力相对提高;桩端嵌岩深度越大,桩的承载力越高;由于溶洞位置不同,一个溶洞对桩承载力产生的影响可能与多个溶洞产生的效果接近;溶洞间距不同时,溶洞之间的土层摩阻力的发挥对桩承载力的贡献至关重要。     

岩溶区深埋隧道围岩力学特性分析

建立溶洞—隧道体系的围岩力学特性理论分析模型,采用Schwarz交替法推导既有溶洞条件下开挖深埋隧道时围岩应力和变形的解析解。以齐岳山铁路隧道为例,将围岩力学特性的解析结果与有限元数值结果进行对比,验证了模型解析解推导过程的准确性。分析结果表明:溶洞的存在使隧道开挖过程中围岩产生了偏压现象,靠近溶洞一侧的围岩产生了明显的竖向应力集中,两侧水平应力则差别不大;靠近溶洞一侧围岩产生了更大的水平位移,两侧最大值之比约为1.7;随着溶洞与隧道净距的增大,偏压现象逐渐减弱,净距大于1.5倍溶洞直径时,可以忽略溶洞对深埋隧道围岩应力的影响。     

岩溶隧道施工关键技术探讨

研究目的:针对我国岩溶广泛分布,近期面临大量长大岩溶隧道修建问题的现状,对岩溶隧道施工关键技术及方法的进一步探讨,以最大程度地避免地质灾害的发生,提高岩溶隧道施工技术水平.研究结果:本文通过新建渝怀铁路圆梁山特长岩溶隧道的施工实例阐明了岩溶隧道施工中解决类似问题的关键技术及方法,同时也提出了今后类似工程需要加以改进的措施.该隧道不仅具有国内外罕见的舟形封闭向斜构造,也有一般岩溶隧道的各种岩溶形态发育,实践表明采用综合超前地质预报手段、充填型富水高压溶洞段施工、环境监测等关键技术为隧道的成功建成发挥了重要作用.     

牛角坪隧道左线溶洞处理施工

毛川高速公路牛角坪隧道左线施工过程中遇到溶洞,结合这一工况,研究了处理方案并予以实施：采用片石砼、隧道洞碴回填隧道底部溶洞空腔;钢筋砼板配合边墙纵梁、梁间横梁跨越溶洞;钢拱架、挂网喷射砼形成隧道衬砌轮廓;泵送砼回填边墙、拱部腔体完成溶洞施工处理。采用该方式处理溶洞,取得了较好的效果,可供相关工程借鉴。     

隧道穿越大型充填型溶洞的工程地质勘察技术研究

总结宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填型溶洞的综合勘察经验,介绍隧道穿越大越大型充填型溶洞时各种勘察方法的综合应用,查清充填溶洞的工程地质及水文地质条件,以便确定充填溶洞的处理方案。通过EH-4确定岩溶异常的发育范围及空间形态,深孔钻探验证岩溶异常的形式及溶洞内充水、充泥情况,并确定溶洞内充水、充泥数量以及水压力大小,通过地下水化学分析确定突水来源及地下水补给来源,通过水文观测确定了地下水的补给量,为宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填溶洞的处理提出了分级泄水的处理方案。     

宜万铁路龙麟宫隧道穿越大型半充填溶洞综合处理技术研究

宜万铁路龙麟宫隧道DK231+700～DK231+800段大型半充填溶洞纵向长100 m,横向宽100 m,溶洞规模宏大、各段形态各异,隧道整个洞身均位于溶洞内。设计采用立柱支顶与锚喷网结合的溶洞防护方案,防止了溶洞顶板大面积剥落、垮塌,为下部安全施工提供必要条件;根据溶洞与隧道的不同空间关系,采用了复合地基+整体结构、单压式结构及框架结构等特殊隧道结构;针对隧底溶洞充填物承载力偏低的问题,采用了换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆加固的措施,提高了承载力,减小了工后沉降。经过2年多的连续监测,溶洞顶板、隧道结构均处于正常工作状态,说明处理方案安全、可靠。     

宜万铁路长鹰坝2号隧道穿越DK241+110～DK241+215溶洞处理对策

宜万铁路长鹰坝2号隧道施工中遭遇大型贫水溶洞,介绍该溶洞的岩溶发育特征,详细论述该溶洞的处理方法,重点介绍主溶洞段大跨非封闭分离式轻型隧道结构及隧底实腹式拱桥跨越溶洞的联合应用跨越大型溶洞的处理对策。     

高速铁路穿越大型溶洞风险评估研究

研究目的:在西南及邻区进行高速铁路规划及修建过程中,桥隧占比较大的高速铁路以隧道形式穿越可溶岩地层中的垂直渗流带、季节变动带几率大大增加,该带岩溶强烈发育,常常形成复杂的大型溶洞,将极大地增加隧道施工、运营风险,开展高速铁路隧道穿越大型溶洞风险评估意义重大。研究结论:(1)高速铁路隧道穿越大型溶洞风险主要受溶洞底堆积物流失性、溶洞底堆积物稳定性、溶洞顶板安全性、溶洞洞壁稳定性等因素控制;(2)建立了高速铁路隧道穿越大型溶洞风险评估的TKCR模型,制定了指标量化标准,确立了各级因子的权重值;(3)利用TKCR风险评估模型对沪昆客专朱砂堡2号隧道遭遇的巨型溶洞进行了评估,溶洞大厅段计算评估分数为76分,属于高风险段;暗河交叉段评估分数为69. 5分,属于中风险段,与实际情况相符合;(4)本研究成果对于高速铁路隧道穿越大型溶洞的设计、施工、运营等都具有指导意义。     

宜万铁路云雾山隧道溶洞施工技术

宜万铁路是铁路岩溶隧道施工的宝库,云雾山隧道是宜万铁路的八大风险隧道之一,施工中采用多方位立体式的岩溶溶洞探测手段,在探明溶洞的基础上,严格遵循"以疏为主,堵排结合,因地制宜,综合治理"的原则,选择合理科学的溶洞处理方法,根据岩溶溶洞的发育规模及特征,采用预先处理施工技术或者溶腔揭示后的施工处理技术,降低和排除岩溶隧道溶洞的施工风险,确保了施工安全和工期。云雾山隧道采用了多种岩溶溶洞的处理技术,可为同类隧道的施工提供借鉴。     

宜万铁路下村坝隧道大型半充填溶洞处理技术

宜万铁路下村坝隧道施工中揭示大型半充填型溶洞——"+615"溶洞,溶洞处理难度大,技术要求高,为确保施工及运营期隧道安全,在查清溶洞发育地质特征的基础上,研究安全可靠、经济适用的综合处理方案。根据溶洞发育规模、工程及水文地质条件综合考虑隧道工程修建技术特点,经理论计算、工程类比,对"+615"大型半充填溶洞提出了"拱部回填砂浆稳定危岩、隧底桩基承台结构跨越溶洞、洞身加强型复合式衬砌结构"相结合的综合处理技术。结果表明,工程实践效果较好,隧道结构安全可靠。     

高速铁路岩溶隧道大型溶洞综合勘察及处理技术研究

岩溶隧道的大型溶洞勘察及处理方法是高速铁路设计施工的难点,张吉怀铁路兰花隧道施工中揭示了大型溶洞,为确保铁路安全,需详细查明溶洞工程地质特性及水文地质特性,并确定合理的溶洞处理方法.通过地质调查、钻探及物探等综合勘察技术,详细查明了溶洞群的规模、相互关系及隧底岩溶发育情况.综合勘察结果表明:Ⅰ号溶洞底部至暗河间分布充填...     

盾构机超前钻探与溶洞处理

针对地铁盾构隧道施工中遇到的溶洞、空穴等地质灾害,提出了当无法从地面进行注浆加固处理时,如何利用盾构机配置的超前钻探系统在洞内进行溶洞钻探及注浆加固。本文结合工程实例,介绍了洞内溶洞处理施工流程,同时对洞内溶洞钻探、注浆加固施工的注意事项提出建议。     

铁路隧道溶洞处理技术

根据溶洞的生成机理,结合几处铁路隧道溶洞的施工处理措施,阐述了隧道穿越溶洞地段应采用的主要施工方法及注意事项.     

非充填型溶洞发育位置及大小对隧道施工的影响分析

为研究非充填型溶洞发育位置及大小对铁路隧道施工的影响,本文对长昆客运专线岩溶隧道周边不同发育位置及大小的非充填型溶洞进行了二维数值模拟分析。分析结果表明:非充填型溶洞将引起隧道周边位移、塑性区增大;不同位置的溶洞对围岩应力影响不同,相交溶洞的存在对隧道结构最为不利。     

下伏溶洞对穿越上砂下黏地层隧道管片受力的影响分析

以武汉地铁六号线Ⅱ标段前进村站—马鹦路站区间隧道为工程背景,针对其上砂下黏且溶洞发育地层,运用有限差分软件FLAC 3D 5.0建立三维数值分析模型,考虑流固耦合效应,研究下伏溶洞对穿越上砂下黏地层盾构隧道管片受力的影响。结果表明:溶洞的存在造成了应力重分布,改变了管片内力的分布;随着溶洞顶与基岩面的距离、溶洞直径和溶洞充填率的增大,管片最大内力出现的位置逐渐向拱底移动;溶洞直径增至12.0 m时,隧道左侧拱腰管片出现最大剪力,此时管片结构可能已经破坏;溶洞充填率增至1.0时,隧道管片剪力和弯矩大幅增长。     

溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响规律

当轨道交通车站基坑位于溶洞地层上开挖时，会面临很大的安全问题，研究溶洞对车站基坑开挖稳定性的影响规律有助于改善轨道交通工程施工安全。以南京—句容城际轨道交通工程为例，建立三维有限元模型分析了溶洞对轨道交通车站基坑开挖稳定性的影响。根据基坑开挖及支护过程中支护桩的水平位移、基坑坑底土体隆起量和支护桩后地面沉降的变化规律，确定了溶洞的空间影响范围，并将数值模拟结果与实际监测结果进行了对比，验证了数值模拟结果的准确性。通过模拟基坑与溶洞的不同位置关系、不同溶洞尺寸下的基坑开挖与支护过程，得到相应的围护结构变形和基坑土体位移，进而总结出溶洞位置及其尺寸对基坑开挖及围护结构的稳定性的影响规律。