宜万铁路隧道工程特点及设计对策

宜万铁路东起湖北省宜昌市,西至重庆市万州区,全线共分布有159座隧道,总长338.7 km,左线隧线比高达60%,全线不良地质众多,岩溶、岩溶水、软岩大变形、高地应力、煤层瓦斯等普遍分布,特别是70%隧道穿越岩溶发育地区,岩溶发育规模、多样性、突水突泥的风险程度及工程处理难度为国内外罕见,为此开展复杂隧道风险分级、超前地质预测预报、排水减压、注浆、特殊结构设计、可维护防排水系统、防灾报警系统及安全性监测等研究工作,有效控制了复杂隧道的高风险,实现了复杂艰险山区隧道修建技术的突破。     

基于网络层次模糊综合评价的铁路隧道岩溶风险分析

铁路隧道工程岩溶风险影响因素复杂,不确定因素较多.通过对已有成果的调研和已发生岩溶突水突泥事故的统计分析,结合实际工程建立了铁路隧道岩溶风险的评价指标体系,应用ANP与模糊综合评价方法对风险进行了评价,并针对宜万铁路榔坪2号隧道岩溶段制定了降低风险的应对措施,使风险得到了有效控制.     

复杂岩溶地区长大隧道工程地质勘测及评价

通过枝万线笔架山地区 3座长大岩溶隧道的勘测以及对其工程地质、水文地质条件的评价 ,阐明了复杂岩溶地区长大隧道的勘测方法 ,对控制隧道工程地质条件的各种因数进行分析和评价。     

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。     

隧道岩溶及特大涌水治理与施工技术

渝怀铁路第二长隧--武隆隧道地质复杂,施工中揭穿6处的岩溶暗河,发生三次大规模的涌水,涌水量最大达138万m3/d.从地质情况分析、暗河岩溶治理及排水措施、隧道施工方案等几个方面对隧道岩溶暗河以及特大涌水的整治措施进行了叙述、分析,为类似工程提供参考.     

复杂岩溶地区铁路隧道选线研究

瓮安—遵义铁路是一条复杂的岩溶地区铁路,可溶岩占线路全长80%,其中刘家隧道和古老岭2号隧道是2个典型的岩溶隧道。这2段线路除具有一般岩溶地区铁路选线特点外,且受在建高等级道路及水源保护区影响,因此铁路选线更加复杂。综合分析岩溶、在建公路、水源保护区等因素与铁路工程的相互影响,合理确定线路走向,降低工程风险。通过分析研究,总结出岩溶地区选线应尽量绕避暗河系统,避开地表居民密集区域;充分调查研究临近既有工程建设运营情况,合理确定相互关系;岩溶地区地下水通常是重要饮用水源,在涉及水源保护区时,既要考虑地表水源,又要考虑地下水源。     

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。     

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。     

长沙地铁越江隧道穿越岩溶地层关键技术研究

研究目的:长沙地铁3号线阜埠河站-灵官渡站区间是穿越湘江及江中橘子洲的越江隧道区间,江底存在不同程度的岩溶发育区,工程及水文地质条件复杂,实施难度大。长沙地区尚无越江隧道长距离下穿江底岩溶强发育区先例,为解决复杂岩溶水底隧道穿越技术,降低施工风险,实现隧道穿越水下岩溶地层,本文对复杂岩溶水底隧道关键技术体系进行研究,以期为类似工程建设提供借鉴。研究结论:(1)对于越江隧道,通过确定合理过江线位方案,绕避岩溶区,能有效地减小岩溶穿越区距离,降低工程风险;(2)岩溶区越江隧道采用泥水盾构掘进工法,工程风险更为可控;(3)对于岩溶处理平台采用水上钢平台,能有效地减小岩溶处理产生的环境影响;(4)岩溶注浆处理通过制定合理注浆方案、注浆参数,保证溶洞处理效果并控制投资;(5)盾构掘进过程需合理控制,工筹安排应结合试验段开展,精细化控制盾构掘进过程;(6)本文关键技术体系对其他同类地层隧道施工具有一定借鉴作用。     

街子坡向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究

研究目的:大瑞铁路大柱山隧道横穿街子坡复式向斜富水构造,分为街子坡向斜和搬家寨两个水文地质单元,褶皱和断裂构造复杂,岩溶水活动活跃,存在较大的岩溶隧道施工工程风险.通过街子坡复式向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究,有效预测评价岩溶隧道的涌突水危害,以期能对工程的顺利实施和安全有所裨益,对类似岩溶富水构造涌突水危险性分析具有一定的借鉴意义.研究结论:通过隧道涌突水危险性评价体系研究表明,大柱山街子坡复式向斜涌突水危险等级主要集中在高危险区、中危险区,隧道发生涌突水风险大,属施工涌突水风险大的储水构造.     

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。     

富水岩溶隧道隧底排水适应性研究与应用

以武九客运专线（武汉—九江）石马寨富水岩溶隧道为工程依托，通过数值模拟分析了仰拱下设置中心排水沟、仰拱填充层内设置中心排水沟两种排水方式下地下水渗流场、衬砌水压力分布规律和隧道结构受力特征。结果表明：仰拱下设置中心排水沟时因排水沟与排水孔共同排水，可明显减小隧底围岩孔隙水压力，仰拱承担的水压力较小，在高压富水条件下可有效降低仰拱隆起、翻浆冒泥等风险；与仰拱填充层内设置中心排水沟相比，仰拱下设置中心排水沟时仰拱中心处弯矩显著减小，边墙、仰拱部位安全系数明显增大，仰拱填充层与仰拱协同受力，隧底结构整体性增强。现场应用结果表明，仰拱下设置中心排水沟虽工序稍复杂，但防排水效果好，可在富水岩溶隧道中推广应用。     

岩溶隧道涌水风险评价体系及应用

在岩溶地区修建隧道,遭遇涌水、突泥和诱发性环境地质灾害的风险巨大.本文从黔张常铁路沿线岩溶发育规律及岩溶水的运动特征出发,建立了包括22项评价指标的岩溶隧道涌水风险评价的综合指标体系,并基于层次分析法,采用二级模糊综合评价的方法对武陵山2号岩溶隧道进行了综合评价,为岩溶隧道开展涌水风险评价、涌水量预测、地质选线及涌水灾害措施的制定提供参考.     

渝湘高速铁路穿越南山隧道方案比选研究

渝湘高速铁路长江越岭隧道东西方向穿越南山,南山呈北东向展布,地形起伏较大,地势陡峻,地下溶洞、地下河、岩溶泉等均有发育,岩溶槽谷地表水均通过漏斗、落水洞等转入地下,而未形成大的地表水系。根据现有4条南山隧道的穿越位置、工程特点,以及长江越岭隧道线路走向、渝中半岛主要建、构筑物分布及对既有工程的南山隧道情况的资料收集和现场调查,拟定了3个穿南山方案。综合分析工程地质条件、环境影响、社会风险和工程风险等因素,推荐选定经翠云水库方案,工程地质条件较好,社会风险、环境风险均可控,且该方案隧道岩溶段采用下坡,保证了可溶岩段地下水通过顺坡自然排出洞外,避免了岩溶水倒灌长江隧道V形坡段的风险,工程及运营风险亦可控。     

化解复杂岩溶隧道突水突泥风险应用技术研究

研究目的:宜万铁路穿越我国典型的鄂西碳酸盐岩地区,岩溶隧道总长约占线路长度的75%.当隧道穿越石灰岩、白云岩等可溶性岩层时,岩层地质成因常常非常复杂,极可能发生大型～特大型突水突泥,将对隧道施工带来巨大危害,施工应对稍有不慎,就可能酿成重大甚至特别重大的事故.而目前相关隧道施工规范、铁路工程监理规范并未列出具有操作性的风险控制措施,且无可供参考的实例,依然处于摸索阶段.因此,研究化解复杂岩溶隧道突水突泥风险的实用技术,对于保障施工安全、构建和谐铁路建设局面极其必要.研究结论:通过目前在建的宜万铁路风险隧道风险管理实践,总结出了化解岩溶隧道突水突泥风险的关键实用技术,并经实践应用,证实其行之有效,对加强未来类似隧道的施工风险控制有较大的借鉴价值.     

岩溶隧道排水系统堵塞机理的调查与分析

针对岩溶隧道中普遍出现的排水系统堵塞的问题,调研部分工程实例并探讨相关问题的发生机理和影响因素的作用。由岩溶发育和沉积机理可知,岩溶隧道排水系统的堵塞可分为化学结晶和碎屑沉积两方面的作用。从岩溶沉积的化学反应过程来看,岩溶动力系统是一个三相动态平衡体系,当其中的变量发生变化即可能会造成岩溶隧道排水设施结晶堵塞,主要影响因素包括CO_2分压、流速、温度、pH值、离子种类和浓度。从工程影响因素来看,混凝土衬砌的溶出物、排水系统的设计和施工、隧道开挖造成地下水均衡状态都会造成岩溶隧道排水系统堵塞。     

某高铁隧道岩溶水文地质特征及施工病害分析

研究目的:贵南高铁朝阳隧道穿过区域性的水利背斜构造,可溶岩分布于背斜两翼,洞身位于岩溶水水平循环带。隧道施工过程中,可溶岩段发生较大规模的涌水涌泥现象,并伴随出现泉水漏失、地面塌陷等环境地质问题。隧道掘进的风险评估、岩溶水及泥砂的引排工程设计、环境保护设计,都需要在分析涌水涌泥、泉水漏失及地面塌陷的相关性的基础上进行岩溶水文地质条件综合评价。研究结论:(1)隧道内的涌水涌泥均发生于岩溶水主通道附近,涌水涌泥规模与降雨量密切相关;(2)隧道施工排水完全截断了隧道进口端立新水库和出口端鱼胆水库的补给水源,造成水库干涸;(3)隧道施工排水部分截断了进口端鱼村大泉补给水源,造成泉水减流;(4)岩溶地面塌陷发生于隧道涌水水源补给区(洞丢村)岩溶谷地内,洞身开挖排水降低地下水位导致地面塌陷集中产生;(5)本研究成果对岩溶发育区隧道工程勘察具有指导意义。     

宜万铁路复杂岩溶隧道动态设计

介绍宜万铁路复杂岩溶隧道动态设计原理、系统构成、方法及组织管理机构,提出以控制高风险为纲,保证施工、运营安全为目的动态设计理念,通过云雾山隧道"+617"溶洞群的动态设计实例,论述信息采集与分析、方案形成与评价、方案决策与实施、安全监测与验证等动态设计的主要内容,经过宜万铁路5座Ⅰ级风险隧道动态设计工程实践,实现复杂岩溶隧道高风险的控制,减少突发性地质灾害,基本达到预期目的。     

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。     

岩溶隧道衬砌施工缝排水设施可维护性试验研究

岩溶隧道普遍存在排水系统出现结晶的问题,造成隧道排水不畅、衬砌水压过大、渗漏加剧等问题,对隧道的运营使用和结构安全造成影响。为提高岩溶隧道排水设施的可维护性和减少结晶现象,依托岩溶地区隧道衬砌施工缝渗漏水处治工程实例进行实践和探讨。该隧道的4条施工缝在通车后出现严重的渗漏水问题,通车2年后进行引排处治,但是由于岩溶水的结晶造成排水系统堵塞失效而复漏。在第二次处治中,对原处治方案进行改进:采用防护涂料对混凝土基面和PVC管壁面进行疏水处理,以减少碳酸钙结晶的附着;预留检查孔,可结合工业内窥镜对排水管内的结晶和堵塞情况进行检查。通过处治后约半年周期的检查结果证明,经过改进处治后的衬砌施工缝中结晶的情况明显减少,且排水系统的可维护性也得到提高。