特大型溶洞隧道综合处治方案及施工技术

为解决岩溶地区公路隧道修建过程中特大型溶洞难跨越的问题,采用理论与现场相结合的方法,综合考虑特大型溶洞的特点与处治难点,提出采用"承载桩基-纵横框架梁板-钢筋混凝土挡墙"组合处治结构与洞渣回填综合处治的方案,在此基础上建立一套以回填为基础、自下而上交叉施工处治结构的施工方法,并提出洞渣回填、承载桩基、纵横框架梁板结构及钢筋混凝土挡墙结构施工等关键技术。现场施工实践证明,该溶洞处治效果良好,能保证隧道施工安全与结构安全。     

黔张常铁路高山隧道巨型溶洞处理技术研究

黔张常铁路高山隧道高位斜穿巨型溶洞，巨型溶洞体量大，整体稳定性较差，洞壁危岩分布较多，危岩向洞内位移，落石危险时有发生。为解决巨型溶洞处理带来的困难，降低安全风险，针对巨型溶洞提出线路绕避、回填处理和桥跨处理3类11个处理方案，在综合考虑施工、运营安全及经济性的基础上，选择回填处理方案，并最终确定“回填洞砟+上部注浆加固”的处理方案。施工中形成溶洞分阶段回填、洞壁洞顶锚网喷安全防护、回填体注浆加固、隧道明洞结构保护性施工和回填体工后沉降预处理等一系列关键施工技术。超厚回填体在线沉降监控和施工过程控制结果表明，溶洞处理施工顺利、处治方案技术可靠、成本经济，可为类似工程提供借鉴。     

高风险铁路隧道跨越巨型暗河溶洞施工处治技术

为解决玉京山铁路隧道施工中揭示的巨型暗河溶洞体量大、洞壁稳定性差、底部基础薄弱,落石危险时有发生的诸多难题,降低施工风险,满足隧道结构安全和基础稳定性要求,在综合考虑技术可行性、施工运营安全性等方面的基础上,经方案比选,提出了“小范围新增泄水洞、连续梁+分层回填+洞壁防护”的综合处治方案。通过施工过程中对隧道结构变形、土体沉降监测,表明上述处治方案有效,提高了巨型暗河溶洞的整体稳定性,解决了岩溶大厅线路跨越的问题。     

渝湘高速公路彭武段长滩隧道大型溶洞处治

渝湘高速公路彭武段长滩隧道左右洞在施工开挖过程中均出现了突水,涌水量约19000 m3/d。施工开挖和物探揭示左右隧道岩溶形态复杂,水平与竖向均发育,左右洞联通。结合不同地质条件,对本隧道大型溶洞处治设计方案进行研究,针对溶洞形态及地质条件,提出采用不同桥型处治左右溶洞,充分考虑结构安全、工程经济和施工的可行性。介绍隧道内桥梁设计思路,为类似工程设计、施工提供借鉴。     

古石背隧道岩溶段的综合治理

溶洞洞穴的存在易造成隧道围岩塌陷压垮二衬或悬空造成开裂等病害,给隧道施工、运营安全造成威胁.针对古石背隧道施工在隧道拱顶、侧面、拱脚、仰拱底部等位置出现岩溶洞穴的情况,根据溶洞对隧道不同影响和施工条件,采用了清除充填物、回填片石夯实或砼、注浆加固填充物、钢筋砼护拱、钢筋砼板跨越、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合治理措施,施工结果表明治理是成功的.     

遵毕高速尖山岩溶隧道坍塌数值模拟与施工控制

以遵义至毕节高速公路段尖山Ⅰ号隧道Zk1745＋061岩溶坍塌为工程实例开展了深入的研究;通过超前地质预报、超前水平钻孔、地质测绘手段,首先查明溶洞发育规模及空间形态分布;数值模拟了岩溶隧道坍塌的机理,认识了隧道顶板溶洞块、碎石土的塌陷破坏,以及引起地面出现塌坑的过程;为确保隧道施工及运营安全,采用大管棚辅以小导管超前支护、洞内加强支护结构、三台阶七部法施工措施;隧道强支护处治措施后,隧道安全、顺利地穿越了岩溶发育区段,处治过程中未出现二次坍塌等事故。成功处理了该岩溶坍塌问题,为类似隧道溶洞块石土填充坍塌的处治提供了借鉴。     

朱家岩隧道特大型溶洞处治方案探讨

隧道穿过可溶性岩层,溶洞的出现会为施工带来困难。该文以在建的朱家岩隧道(沪蓉国道主干线湖北省宜昌至恩施高速公路上的长隧道)YK52 563.5~YK52 540和ZK52 463~ZK52 496段特大型溶洞处治为例,揭露该溶洞发育情况及分析成因,立足于合理安排施工工艺和工序、减少工程隐患,从设计、施工和运营等方面综合考虑,提出桥、托梁和衬砌共同跨越的合理处治措施,既保证隧道顺利施工,又确保运营期间隧道安全。     

高速公路隧道廊道厅堂式溶洞处治技术研究

那丘隧道为长隧道,位于湖南省永吉高速第4合同段。左线K12+060~K14+935,长2 875 m,右线K12+060~YK14+920,长2 860 m。左线主洞掌子面施工至K14+513处,发现本次K14+350~520段大型溶洞,是一廊道厅堂式大型岩溶。从回填、改桥及改线及施工难度等角度对此岩溶的处治技术进行了研究,力求为工程及技术支持,并为类似工程提供参考。     

某铁路运营隧道溶洞强化治理设计及施工

借助某运营铁路隧道溶洞的强化治理设计及施工,重点阐述减震动爆破技术在近接运营正洞的高位引水支洞施工中的应用,强调高位引水系统布设及下向深孔注浆充填加固是运营隧道溶洞强化治理的关键,说明运营隧道在遭遇到较大的岩溶水害时,通过修建具有较大坡度的高位引(泄)水支洞及利用大直径钻孔连接正洞溶腔,以排泄正洞二次衬砌外周边的高压岩溶水及充填物,来达到降低岩溶水对正洞衬砌结构的高压作用,从而恢复溶洞段运营正洞衬砌结构体系工作环境,确保运营隧道衬砌结构安全。     

既有溶洞段公路隧道开挖关键技术研究

隧道穿过可溶性岩层,溶洞的出现会为施工带来困难。以黑石岭隧道右线RK74+649里程段溶洞为例,首先通过数值模拟试验手段解决了既有溶洞段隧道开挖关键核心技术,即溶洞垫层厚度优化研究,最终确定溶洞垫层厚度为2.5m。然后立足于合理安排施工工艺和工序,减少工程隐患,从设计、施工和运营等方面综合考虑,提出了合理处治措施。     

不同位置充水溶洞对隧道开挖临界拱圈影响的数值分析

为揭示不同空间位置溶洞对隧道开挖拱圈的受力情况及危险程度,采用数值模拟方法,建立了分布于隧道拱顶、拱腰、边墙、拱脚及拱底的5种充水溶洞模型,在渗流模式下进行耦合收敛计算。在每一种工况下,采用全断面法模拟隧道开挖,随着开挖步的推进,溶洞与隧道间围岩逐渐达到塑性区贯通,以此时的隧道开挖拱圈为临界拱圈,并在临界拱圈均匀设置孔隙水压力监测点,分别提取各监测点在模型渗流平衡状态与开挖至临界拱圈时的孔隙水压力,计算两者孔隙水压力相对变化率。根据风险等级,将孔隙水压力相对变化率划分为红、橙、黄三级范围,最终基于数值计算结果可确定各工况的临界拱圈危险分区。该研究成果可用以指导隧道在不同空间溶洞下的合理施工和安全措施布控。     

京广高速铁路石家庄六线隧道建设关键技术

石家庄六线隧道与一般的铁路隧道不同,属于城市隧道工程,其规模与复杂程度在国内地下隧道工程中尚属首例。为确保隧道工程的顺利实施,同时也为今后类似隧道穿越城市工程提供借鉴与参考,在石家庄六线隧道设计、施工过程中,经过研究论证、理论计算、模拟分析、方案比选优化、现场试验和重难点技术科研攻关,成功解决了穿城入地连拱多跨超长距离隧道营业线施工技术难题,形成了松软地层超宽基坑围护技术、紧邻既有线带状基坑工程安全防护技术、连拱隧道下穿运营铁路安全防护技术、宽体隧道下穿城市主干道技术等一系列关键技术,以及客运专线铁路穿越城区修建技术重点科研成果。     

超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术

为确保城市主干道、地面高架桥、地下管线的安全使用,广州市康王路下穿流花湖的超浅埋特大断面直墙隧道采用如下技术措施： 一次性施作70 m超前大管棚,采用水平导向跟管钻进法施工,施作精度高; 在隧道开挖边线45°对应路面范围,道路上铺设厚钢板; 对与距离隧道非常近的高架桥桩基,采用地面主动托换法; 采用六部CRD法施工,对掌子面采用TSS注浆加固技术,开挖初期支护后及时施作径向注浆及回填注浆; 在临时支撑未拆除的情况下,施作模筑混凝土第1层衬砌,第1层衬砌达到强度时拆除临时支撑,在第1层衬砌表面铺挂防水层,最后施作综合管廊结构及拱墙钢筋混凝土第2层衬砌; 综合管廊结构采用脚手架+模板系统,拱墙第1层衬砌采用弧形拱架+组合钢模板系统,拱墙第2层衬砌采用模板台车施工。目前只完成了右线的施工任务,地表沉降值（累计最大70.9 mm）在允许范围之内,隧道内净空变化（累计最大拱顶下沉61.1 mm、最大水平收敛值为8.44 mm）也在预控范围内,且地表、洞内最大变形值对应位置均在隧道中部,为左线施工及类似工程施工提供借鉴。     

贵广高速铁路上寨隧道溶洞处理技术

以贵广高铁上寨隧道岩溶工程地质特征及隧道结构加强措施为例,对采用大管棚支护穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段等软弱破碎围岩施工方法和旋喷桩对岩溶发育地段隧道底部进行加固处理的施工技术进行介绍。由于岩溶地质条件的复杂性,施工过程中进行超前地质预报并根据围岩地质条件进行动态设计,可有效降低施工安全风险及隧道结构安全风险;大管棚结合小导管注浆超前支护是穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段的有效手段;且隧道底部较大较深溶洞采用旋喷柱加固效果良好。     

漫谈矿山法隧道技术第四讲——钢架

介绍型钢钢架的类型、应用要点及功能效果。重点阐述能使型钢钢架发挥支护效果的关键因素(包括： 与围岩紧密接触、增强脚部支持力、与喷混凝土形成一体、采用高规格型钢钢架),强调应坚持钢架与围岩间用楔块楔紧;提出当围岩条件恶劣时,可借鉴日本开发的用型钢代替大拱脚的方法;认为当断面大、围岩差时,有必要用高规格的H型钢代替工字钢,可不增加开挖断面面积和喷混凝土的数量。介绍瑞士在Gotthard隧道预计会出现大变形时,采用的可缩式钢支撑,具有使坑道刚性逐渐提高的效果。我国钢架多采用人工架设,速度慢且架设质量难以保证,介绍日本的钢架架设设备（带举重臂的一体型喷射台车和搭载在钻孔台车上的架设机械）,这些设备可以提高钢架架设的安全性和作业效率。介绍日本对型钢钢架的施工管理规定。从国外隧道施工趋势来看,采用型钢钢架很少,采用格栅钢架更为普遍。在格栅钢架的应用方面,与国外相比,我国的经验更为成熟。我国的格栅是4肢的,美国、日本、欧洲一些国家的格栅是3肢的。比较详细地介绍了挪威的钢筋肋。日本在二川公路隧道的试验,认为在与标准支护模式同等承载力的条件下,3根主筋构成的格栅,每榀比H型钢大约节约100 kg钢材。日本正在研究用高强度喷混凝土代替型钢钢架的可行性,值得关注。最后强调： 1）钢架如果与围岩不紧密接触,就不可能发挥其应有的支护功能,因此,设置楔块必不可少,喷混凝土时钢架与围岩间要喷密实; 2）应进一步研究格栅钢架和型钢钢架的应用及适用条件。     

隧道掘进爆破对某巨型干溶洞洞壁危岩体的扰动作用研究

为了分析隧道爆破振动引起的溶洞落石风险,以湖北新建高铁黔张常线路高山隧道揭露的巨型干溶洞为研究对象,首先对溶洞进行无人机探测与三维激光扫描测绘,并以三维激光扫描仪监测分析溶洞稳定性,随后以引发溶洞落石频发的掘进爆破扰动效应为重点研究内容,建立溶洞危岩体爆破振动监测系统,获得溶洞表面质点爆破振动速度。结合萨道夫斯基标准公式,给出溶洞表面岩体的爆破振动速度计算公式,分析爆破扰动作用下溶洞落石规律及危岩体裂缝发展规律。主要结论如下： 1)巨型溶洞表面岩体允许的爆破振动速度为1 cm/s,隧道掘进爆破引发的质点振动速度超过该值时溶洞就会出现落石,超过1.5 cm/s时溶洞就会出现多范围大体积落石; 2）为保证溶洞作业期间的人员和设备安全,预防落石风险,采用钢管柱+H型钢梁组成的满堂支架安全防护体系支护溶洞,具有良好的支护效果。     

顶部溶洞水压对隧道突涌水灾害影响的数值分析

岩溶地区地质条件复杂,在隧道修建中存在溶洞突涌水安全隐患,而顶部溶洞带来的灾害性更加明显,溶洞水压是其重要影响因素。针对隧道顶部溶洞,建立数值模型,将溶洞水压作为工况因素,分析围岩中的孔隙水压力变化规律,揭示隧道开挖过程中突涌水通道的分布情况。基于数值模型中单元孔隙水压力突变最大值判断方法,溶洞与掌子面围岩达到塑性状态后,监测两者之间的单元孔隙水压力随开挖步变化速率,找出每一行单元中的最大值,从而确定不同溶洞水压下的突水通道及安全厚度。研究表明,随着顶部溶洞水压增大,突水通道距离溶洞底部由近及远,而安全厚度也随之增大。     

香丽高速虎跳峡地下立交隧道设计与施工方法研究

香丽高速虎跳峡地下立交工程是香丽高速公路关键控制工程之一,为国内目前断面最大的山区地下立交隧道。该工程的超大断面隧道中间外凸处最大开挖跨度达28.96 m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌; 有无中墙连拱隧道结构复杂、受偏压影响较大,施工时易引起初期支护开裂。为满足快速施工及安全要求,对施工方法进行研究。将连拱隧道先行洞中侧拱脚设计成扩大式拱脚,2层支护结构改为3层。针对超大断面隧道围岩加强支护,注浆后采用二台阶预留核心土法开挖,相比最初采用的双侧壁导坑法,开挖效率提高近3倍,大幅提高施工速度。通过对监测数据进行分析,表明该施工方法有效可行,能够达到施工目的及要求。     

偏压隧道洞口耳墙式护拱进洞支护技术研究与应用

分布于山丘的市政道路建设中,受限于土地规划与利用,在复杂地形条件下隧道洞口难以避免高边坡和偏压进洞难题,会给设计和施工带来一定风险和难度。对偏压隧道口耳墙式护拱支护结构进行了研究和优化改进,通过在山坡坡脚一侧基岩处增设护拱平台基础和锚杆加固,加强护拱内隧道初期支护结构的整体性,形成复合式护拱进洞支护结构体系。隧道内部采用侧壁导坑开挖,充分利用隧道拱腰处刚度较大的优势以及围岩自身稳定性,安全有效地解决了偏压隧道进洞设计与施工问题。偏压隧道口耳墙式护拱进洞支护技术在湘潭昭山大道虎形山隧道西线洞口得到了应用,避免了隧道洞口大开挖对环境的破坏,确保了隧道早进洞施工,在经济性、工期和施工安全等方面均体现了一定的优势。