深埋隧道岩溶突水灾害的地质条件研究

研究目的:明确岩溶山区深埋隧道施工突水灾害形成的地质条件,给隧道施工地质超前预报工作提供技术基础。研究方法:在现场调研的基础上,对宜万铁路岩溶地区的隧道工程进行了多方面的分析。研究结果:得出了深埋隧道施工过程中揭露的深部岩溶地质特征,岩溶洞穴、管道的形成与地层岩性、岩层构造、褶皱形态、岩层产状、断层特征等岩性构造因素的相关性,以及岩溶地貌和地下水条件与隧道突水灾害的关系。研究结论:岩溶突水地质灾害可能发生的工程位置与岩性分异界面、岩层接触界面、褶皱核部转折端、断层等地质因素有密切关系,这些部位是大型岩溶洞穴可能出现的位置,因此隧道线路上这些地质位置也是岩溶突水灾害形成的可能部位。在此基础上提出了岩溶山区隧道施工过程中岩溶灾害危险地段的判定原则。     

宜万线隧道工程岩溶治理技术与工程实例

研究目的:宜万线是目前已建和在建工程中岩溶最为发育的铁路线,全线共有隧道159座,约占线路总长度的59%,其中多数隧道穿越碳酸盐岩地层,岩溶、岩溶水极其发育,这给隧道工程的安全施工以及工程建成后的运营安全造成十分重要的影响.研究结论:施工中所遇到的岩溶按工程地质特征分为洞穴型、溶隙溶槽型、管道型、大型岩溶四大类,并按无充填型、半充填型、充填型、充水型、过水型、暗河型等水文地质特征进行次级分类,以便进行针对性治理.根据分类,针对岩溶洞穴型主要采取回填、换填、注浆加固等措施;针对溶隙溶槽型,主要采取护拱回填、加强预支护开挖、注浆加固等措施;针对岩溶管道型主要采取护拱回填、预引排、注浆加固及大管棚预支护、维持原排水通道等措施;针对大型岩溶型,上部主要采取护拱回填、注浆加固及大管棚预支护,基底主要采取钢管桩、板跨、梁跨、桩基承台、回填路基等措施.     

长大隧道岩溶段综合处理技术研究

长大隧道修建过程中,经常遇到突水突泥等大型地质灾害,轻则冲毁机具、贻误工期,重则造成人员伤亡和重大财产损失。文章根据岩溶洞穴的大小及洞穴与隧道部位的关系,研究制定了岩溶隧道溶洞处治措施以及突水突泥风险控制技术措施,有效治理岩溶隧道施工中的突水突泥病害,以期对同类工程有所借鉴。     

浅谈贵州喀斯特溶岩区隧道溶洞处理施工技术

溶洞为岩溶洞穴,是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用而形成的地下溶蚀现象。岩溶对隧道的影响主要表现为结构物部分及全部悬空,大大降低隧道使用的可靠度;溶洞填充物外涌,给施工造成困难和安全隐患;季节性的岩溶洞穴涌水,给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。因此,制定合理、科学、有效的溶洞处理方案对隧道顺利穿越岩溶发育地段极为重要。根据贵阳枢纽白龙线Ⅰ标胡家坡隧道DI2K24+932溶洞处理方案的具体实施情况,总结贵州喀斯特地貌区溶蚀发育地区溶洞的处理方法,以期对溶洞处理的设计与施工有一定借鉴意义。     

某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

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。     

岩溶隧道安全设计、施工与管理

研究目的：渝怀线圆梁山隧道、宜万线马鹿箐隧道发生了重大工程灾害，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。因此，如何有效地解决岩溶隧道的施工安全，已受到铁道部各级领导高度重视。本文主要介绍了岩溶隧道的安全设计、施工与管理的各环节，以期对今后岩溶隧道的安全修建提供借鉴。 研究方法：结合以往隧道施工中的经验与教训，对岩溶隧道风险等级进行划分，并对岩溶隧道的安全要素进行剖析，研究各安全要素的主要内容。 研究结论：为规避岩溶隧道风险，设计、施工和管理各环节都应进行风险辨识，制定相应的风险对策：设计阶段，应对岩溶隧道进行风险等级划分，并依此进行相应的必要设计；施工阶段，应加强安全培训，将施工原则、施工方法、风险辨识、逃生系统有效地贯穿于施工过程中；对复杂的岩溶隧道应进行超前预测预报专项化管理，对岩溶的治理应进行程序化、制度化和专项费用管理。     

桩板结构在高天隧道基底溶洞施工中的应用

岩溶对隧道的影响主要表现是导致结构物部分及全部悬空,大大降低隧道使用的可靠度;季节性的岩溶洞穴涌水,给隧道施工和体系带来不安全和不稳定因素。结合贵广高铁高天隧道的基底下岩溶极发育,呈串珠状,规模大,多相互连通并已充填,充填物不均匀,局部见空洞等情况,制定合理、科学、有效的溶洞处理方案,使得隧道能顺利穿越岩溶。     

岩溶发育区深埋隧道水岩相互作用机理

结合渝怀铁路圆梁山隧道涌水实例,运用地球化学和断裂力学有关理论分析岩溶区深埋隧道的水岩相互作用机理,探讨水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生涌水、突泥的影响。研究表明:岩体的水力劈裂作用导致的裂纹扩展属于Ⅰ Ⅱ复合型裂纹问题;隧道开挖改变岩溶地下水循环系统的平衡,特别是深埋隧道在高水压作用下,施工爆破等作业使围岩裂隙的连通性增大,张开度增加,围岩体内裂隙发生扩展是最终形成大岩溶管道的关键;在高水头压力作用地段,水力劈裂作用造成导水裂隙进一步扩展,导致本来并不连通的岩溶管道产生水力联系,形成大型岩溶漏斗系统;如果隔水层在爆破过程中被破坏,大量岩溶水和填充物进入隧道可能会造成突发性大规模涌水突泥事故。超前地质预报或加强灌浆是确保隧道施工顺利通过隐伏大型岩溶区的有力工程措施。     

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。     

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。     

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。     

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。     

宜万铁路复杂岩溶隧道施工地质预报特色

研究目的:宜万铁路地质异常复杂,被誉为修建铁路的"禁区",隧道工程存在巨大地质风险。重大隧道工程主体深埋于山体内腹,而目前勘察的技术手段只能探及浅部,难以涉及深部,完全查清隧道深部复杂的地质问题,的确很难(国内外皆如此),隧道建设始终存在"地面勘察难以探明深部,而隧道深部施工安全、工程处理又要求尽量探明"这一对矛盾。为解决这对矛盾,只能在前期勘察的基础上,强化隧道施工地质工作,实施施工地质预报。研究结论:研究创新了"隧道地质复杂程度分级",实现"隧道施工地质预报设计"并纳入规范管理,为隧道施工保驾护航,取得显著效果,使施工地质预报工作迈上新台阶。     

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。     

宜万铁路野三关隧道高压富水充填溶腔溃口处理技术

研究目的:宜万铁路野三关隧道602溶腔双层初期支护完成后,受地表强降雨影响,使溶腔内形成高压水,从而击穿双层初期支护。通过实施高位泄水支洞降低水压力,采取注浆堵水固结溃口块石堆积体,以及超前管棚预支护措施,完成溃口处理。研究结论:采取注浆技术和管棚预支护措施,可以有效固结块石堆积体。采用大扭矩、高转速钻机,当扭矩为1 200~2 000 N.m、转速为300~500 rpm时,钻穿一榀I20钢架时间为30~1 h 30 min。采用硫铝酸盐水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆组合型注浆材料配套体系,按由下到上、先外后内、间隔跳孔的注浆顺序,采取合理分段长度进行前进式分段注浆,按定量定压相结合原则,可以解决周边排水条件下的注浆控制。块石堆积体经注浆改良后,施作76 mm管棚超前预支护,能保证隧道溃口段的安全施工。     

隧道高压富水断层信息化跟踪注浆技术

在宜万铁路齐岳山隧道F11断层施工中采用信息化跟踪精确注浆法进行注浆堵水加固,有效地解决了注浆设计施工与地质紧密结合难题,优化了注浆加固圈厚度和钻孔数量,较好地提高了功效,攻克了齐岳山隧道高压富水F11断层施工难题。     

高压富水岩溶隧道注浆帷幕技术应用研究

帷幕注浆技术是岩溶隧道止水的有效方法,以宜万铁路马鹿箐隧道为依托,建立了隧道帷幕注浆数值模型,计算分析了不同帷幕注浆加固圈厚度、止浆岩盘厚度等参数对隧道围岩的位移、应力影响规律,确定了安全、经济、合理的帷幕注浆方案。结合工程实践,对注浆方式、注浆材料及参数、注浆结束标准及效果检查评定等设计要点以及帷幕注浆施工工艺进行了研究。该研究成果对高压富水岩溶隧道建设具有借鉴意义。     

宜万线牵引变电所无功补偿方案研究

研究目的:我国铁路既有线的很多地方都存在电能质量不高的问题。成因之一就是电网容量较小,负荷中铁路比重过大。因此,改善电气化铁路的电能质量当前亟等解决的问题。研究方法:针对我国宜万线的情况,通过分析我国牵引变电所在无功补偿和谐波治理方面采取的各种方案,得出了适合宜万线的牵引变电所无功补偿方案。研究结果:宜万线牵引变电所采用可控补偿电抗器方案虽然能自动跟踪系统进行无功补偿,且设备简单、可靠,但存在产生谐波电流、噪音较大、损耗大的缺点。采用晶闸管投切电容器(TSC)方案,变电所需投资180万元。若采用固定滤波器(FC) 晶闸管调节电抗器(TCR)方案,牵引变电所需投资195万元。研究结论:TSC方案只能提供分级的容性无功率,其分组越多,滤波效果越差。而TCR FC型的SVC方案是一种比较切实可行的宜万线牵引变电所无功补偿方案。