宜万铁路岩溶隧道灾害及防治对策

结合在建宜万铁路隧道设计及施工过程中遇到的岩溶地质问题,根据岩溶的形成过程划分岩溶类型,进而对岩溶隧道灾害危险等级进行评价,提出岩溶隧道设计与施工过程应遵循的一般原则和防治对策。     

岩溶隧道风险影响因素及评估

研究目的:岩溶隧道突发性、灾难性的地质灾害近年来接连不断,不仅国家财产损失、工期延误、环境破坏,还造成重大的人身伤亡事故。究其原因,是对岩溶隧道的风险认识不足,采取措施不力。本文意通过对陆地越岭岩溶隧道风险因素的研究,评估其风险程度,划分地质风险等级,为隧道施工方案的确定奠定扎实的基础。研究结论:通过岩溶隧道风险成因的分析,找出内在因素、外在条件以及工程技术条件对隧道风险的影响程度,删除某些重叠因素。通过研究认识到促使岩溶和岩溶水发育的地层岩性和地质构造是岩溶隧道风险的内在因素,占据风险的主导地位;外在条件及工程技术条件处于辅助地位。据此制订了评分的基本标准和方法,采用计分方式,划分隧道风险等级。同时指出,只要内在因素存在,岩溶隧道就具有高风险的可能。高度风险—极高风险岩溶隧道宜规避。无法规避时,应改变传统观念,将岩溶隧道地质风险降低到可控的程度。     

岩溶风险隧道监理工作控制要点分析

可溶岩地区隧道施工存在突泥突水、围岩变形、塌方、沉陷等诸多风险因素。通过贵广铁路岩溶风险隧道施工现场监理工作实践,介绍了在可溶岩地区铁路隧道施工监理工作中,应重点注意的综合超前地质预报、风险评估、专项施工方案及专项应急救援预案等关键事项;对岩溶风险隧道开挖、初期支护、施工防排水、衬砌、围岩监控量测等各工序的监理工作控制要点进行了详细阐述;同时介绍了在实施现场监理的过程中,为了保证岩溶风险隧道施工安全及质量,监理单位应该采取的监控手段、监理工作方法及措施。     

公路隧道洞口段施工风险评估与控制研究

山岭隧道建设条件复杂,洞口段不确定因素较多,在施工过程中易发生安全风险事件。为降低和控制施工风险,有必要对洞口段施工风险进行评估。以宝汉高速公路梁山2号隧道洞口段施工为研究对象,根据隧道洞口段地质与地形条件、设计图纸以及施工方法等进行风险辨识,并采用层次分析法对风险源进行重要性排序。同时,采用专家调查法对洞口段施工风险发生概率和风险损失等级进行调查统计,并确定风险等级。在此基础上,提出了有针对性的风险控制措施。     

岩溶地区地铁隧道盾构施工风险识别与评价研究

贵阳市地铁3号线盾构施工区间岩体内存在多处溶孔、垂直溶洞和溶蚀破碎带,在这种复杂地质条件下,盾构施工工期长且施工技术复杂。采用可考虑多因素的层次分析法对岩溶地区地铁隧道盾构法施工风险进行研究：首先,根据工程现场资料及专家咨询意见建立岩溶隧道盾构法施工风险评价指标体系,包括盾构掘进风险、周边环境风险、自然及地质风险3个一级指标,盾构机选型与刀盘、刀具选型和盾构进出洞加固等13个二级指标和相应风险源;然后,利用层次分析法分别计算各个风险指标权重,并结合专家打分法对岩溶隧道盾构法施工风险进行综合风险指数计算;最后,根据计算得到的风险指数确定隧道施工风险等级,并给出相对应的风险控制措施。将该风险评价模型应用于贵阳市轨道交通3号线农学院站—花溪公园站区间盾构法施工中,得到总体风险等级为Ⅱ级,该结果与现场施工情况基本吻合,说明该模型具有较好的实用性。     

武隆隧道岩溶整治设计构思

武隆隧道通过地段岩溶发育、岩溶水量大、隧道通过岩溶段长，岩溶及岩溶水对施工造成了很大影响，结合其岩溶整治方案研究，从施工安全防护、岩溶水处理、岩溶地段隧道结构、基础处理等方面介绍了岩溶地段隧道设计构思和经验教训，阐述了岩溶对隧道工程的影响，并对隧道内岩溶暗河的整治设计思路进行探讨。     

南宁地铁2号线岩溶风险分析和处理原则

岩溶地区城市地铁修建过程中,岩溶地质灾害问题严重威胁着地铁施工和后期运营的安全,由于受到地质条件和人类工程活动等多因素影响,需要综合分析各影响因素的作用,进而制定岩溶处理原则。以南宁地铁2号线石子塘车站和石子塘站—大沙田站区间为例,分析岩溶洞穴几何特征以及空间分布规律,针对不同岩溶塌陷风险等级的影响范围和危险程度,确定相应岩溶处理原则。石子塘车站岩溶塌陷可以划分为高风险区、中等风险区、低风险区,其岩溶处理范围分别为隧道轮廓线两侧围护结构处基岩界面以下15、10、6 m,处理措施分别为采用注浆帷幕以及钻孔灌注桩+内支撑体系的围护结构,注浆帷幕以及围护孔和中立柱桩加固,注浆以及围护孔和临时立柱桩。基于不同岩溶塌陷风险等级的岩溶处理原则考虑岩溶场地的复杂性,具有较大实际工程意义,对今后岩溶地区城市隧道的施工有一定参考价值和借鉴意义。     

铁路营业线施工风险分析与管理研究

为探索营业线和临近营业线施工安全管理方法,将风险分析和风险管理理论引入营业线施工,归纳了营业线施工的共有风险,以隧道工程为例,对营业线施工各作业项目进行了风险辨识与分析;根据是否影响营业线路稳定性和施工大型机具倾倒是否侵限两大因素,对营业线施工风险进行了划分,引入施工安全影响因素与施工距离相结合的矩阵评价方法,给出对营业线施工进行风险分级管理的方法。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。     

岩溶隧道灾害整治技术

岩溶灾害是隧道施工中对安全影响最大、最常见的风险。在岩溶发育地区修建隧道工程,各种岩溶问题会给设计施工带来一系列困难,灾害处理不当也会给运营留下隐患。结合宜万铁路岩溶隧道设计、施工及科研情况,对岩溶隧道各种灾害的处理技术等进行深入研究,提出经济合理的整治措施。     

遂渝铁路荆竹岭隧道复杂地质段设计

研究目的：消除荆竹岭隧道发生岩溶突水引起施工灾害事故发生可能,避免过可溶岩段地下水大量漏失破坏水环境引起地表塌陷,解决隧道过巨大溶洞群、地下暗河、岩溶突泥段及石膏层膨胀腐蚀性对隧道结构强度、稳定、耐久性的影响问题。 研究方法：本着治水、环保、安全、运营救援相结合的理念,系统设置辅助坑道、特殊地质段加强超前地质预报、富水地段帷幕注浆堵水与岩溶暗河疏导排水相结合,并运用ANASYS程序数值仿真计算。 研究结果：完成隧道跨越“溶洞、暗河、突泥段”设计、石膏地层段支护结构设计、抗水压衬砌设计。 研究结论：本隧富水段、岩溶暗河段的防排水设计理念及复杂地质段设计措施,确保了隧道结构的施工、运营安全,可很好地指导今后类似复杂地质段工程设计。     

五爪观隧道穿越暗河设计处理措施

研究目的:宜万铁路工程地质和水文地质极其复杂,岩溶、岩溶水、暗河极其发育,施工中容易出现突水突泥、坍塌等灾难性事故,严重威胁隧道施工安全,通过对五爪观暗河的处理,探索出一套经济合理、安全可行的措施,确保隧道施工及运营安全,为类似的工程问题积累经验。研究方法:通过工程类比及现场试验。研究结果:在暗河处理过程中,对处理暗河的横洞、底板的施做顺序、导流、注浆工艺、注浆材料及注浆参数、隧道的支护结构、防排水等提出可行的处理措施。研究结论:通过采取一系列的工程措施,五爪观隧道上台阶成功穿越暗河段,实践验证了处理措施是合理可行的。     

野三关隧道大型高压富水充填溶腔运营期深化处理技术

宜万铁路野三关隧道在建设期间采用“释能降压、注浆加固、超前支护、结构加强、综合治理”的原则安全处理并顺利通过DK124+602大型高压富水充填溶腔。开通运营近10年来,隧道结构总体稳定,但也发生了强降雨期间溶洞内岩溶水不能及时排放、反灌正洞致中断行车的现象。为进一步降低隧道安全风险,加强排放强降雨期间“+602”溶腔内可能形成的短时高压水,精准实施新增高位排水支洞方案,深化处理溶腔并于2020年汛期取得实效,有效引排了高位岩溶水,确保了宜万铁路的运营安全,为类似工程问题处理提供了借鉴。     

复杂岩溶隧道充填型溶洞综合处理技术

隧道开挖穿越岩溶时,施工方案必须综合考虑安全、环境保护、运营安全、经济效益等因素,一次处理到位,提高结构可靠性,减少隧道病害。结合宜万铁路白云山隧道DK41 085溶洞的处理,重点对复杂岩溶隧道充填型溶洞的综合处理技术进行分析和探讨,以供同类工程借鉴和参考。     

铁路隧道下穿既有高速公路隧道施工控制技术研究

研究目的:解决新建隧道近距离穿越既有隧道时,既保证新建隧道施工安全,又能使既有线正常运营的问题。研究方法:针对温福铁路头岭隧道下穿既有高速公路隧道工程的实际情况,结合国内外研究成果和国家现有规程,在分析既有隧道健全度及施工对策的基础上,对交叉点附近新建隧道的施工方案及既有高速公路隧道的监控量测措施进行了分析研究。研究结果:得出了几种施工技术和相应的参数、控制标准。研究结论:(1)近距离爆破振动施工可能会产生严重危害,必须引起高度重视,因此,头岭隧道穿越段施工之前,应对既有隧道衬砌强度、衬砌背后空洞分布、衬砌抗震性等进行必要的评估,制定爆破振动控制基准,进行合理的爆破参数研究。(2)在新建隧道掌子面推进到离交叉点3~4倍洞径时,应开始做好既有隧道内的监控量测,通过监测分析结果,合理调整开挖方法、爆破参数及起爆方式,确保既有隧道安全。(3)交叉段施工完成之后,对既有隧道交叉点附近隧道衬砌结构应重新进行安全性评价,确保既有隧道不会因时间推移而产生破坏。     

玄武岩隧道综合地质勘探经验及问题探讨

研究目的:以大理至丽江铁路禾洛山隧道为例,针对玄武岩差异风化特殊的工程地质性质,对综合地质勘探技术,特别是综合物探技术进行研究,目的是评价该隧道的整体工程地质条件、预测地质风险并指导隧道施工。研究结论:(1)根据物探资料,综合异常形态、视电阻率值及其梯度值大小,可以对低阻异常进行分类。(2)Ⅴ、Ⅳ和Ⅲ类物探异常分别对应Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩和Ⅲ级围岩;但是,开挖资料表明,仅依据物探资料难以区分Ⅳ级和Ⅴ级围岩,存在混判两种围岩级别的问题。(3)由于玄武岩的特殊工程地质条件,必须进行综合地质勘探,特别是进行物探,才能比较客观地评价隧道的工程地质条件,正确地指导施工。     

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。     

客运专线隧道斜井转正洞施工技术

研究目的:武广客运专线金沙州隧道是新广州站及相关工程控制工程之一。由于金沙洲隧道开挖断面大,工期紧,地质条件复杂,迫切需要选择合理的斜井转正洞施工方法这对于保证隧道安全快速施工具有非常重要的意义。研究结果:现场监测表明,采用大包法进行斜井转正洞施工,围岩与支护结构安全可靠,保证了工期,施工质量达到了要求。     

联拱及超小间距隧道的设计介绍

研究目的:对联拱及小间距隧道设计施工中的一系列问题提出看法,并提供范例,供今后同类隧道设计参考。研究方法:综合介绍白云山、南京地铁、杭州解放路、小洋山等4座双联拱和超小间距隧道的设计与施工,从而总结概括出此类隧道的若干设计、施工要点。研究结果:工程经验加计算分析仍是目前隧道工程设计的主要手段。在笔者列举的工程设计中,设计者在充分吸取前人经验的基础上,通过多种计算为设计提供了定量分析的依据,施工监测信息的反馈使设计更趋完善。研究结论:联拱及小间距隧道技术能有效地缩小线间距,减少洞外征地、洞口高边坡、洞外线路高填方或引桥工程;白云山等4座隧道设计中采用的小导管或大管棚超前支护、对拉锚杆、微震爆破等对于保护围岩、发挥围岩的自承能力起到了决定性作用;在铁路下开挖隧道,须做好扣轨和巡视工作,确保铁路运营的安全;在联拱及小间距隧道的情况下,应进行施工监测。     

碎裂玄武岩夹凝灰岩型隧道超前地质预报技术探讨

研究目的:以大丽铁路禾洛山隧道为例,研究了碎裂玄武岩夹凝灰岩型隧道的超前地质预报技术,通过综合各种手段的超前预报资料,提出准确的预报结论和适宜的工程措施,及时指导隧道施工,减少和规避施工地质灾害风险.研究结论:(1)勘察期间,对隧道浅埋地段采用高密度电法、对隧道深埋地段采用CSAMT法进行地面的超前地质预报工作;施工期间,采用地质调查法、TSP法、超前水平钻等进行洞内的超前地质预报工作.(2)综合分析各阶段、各种方法手段的超前地质预报资料,提出最终预报结论和工程措施建议,及时指导施工.(3)提出了超前地质预报工作流程.