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。     

渝黔铁路凉风垭隧道岩溶水文地质条件研究

研究目的:新建渝黔铁路凉风垭隧道位于川黔南北向构造带与北东向构造带交接复合部位,隧道穿越娄山山脉之凉风垭(国道210公路之七十二道拐),是渝黔铁路的控制性工程。该隧道区可溶岩大面积分布,地下岩溶岩层管道化,常见不同流量的泉点和暗河等,地质构造及岩溶水文地质条件较为复杂,因此,有必要查清该隧道的岩溶水文件地质条件。研究结论:文章通过对该岩溶隧道的含水层岩性组合特征、岩溶水水动力场、水化学场及岩溶水系统性研究的基础上,得出以下结论:(1)隧址区的岩溶地下水可分为2个一级单元,7个次级单元;(2)隧道预测正常涌水量Q=24 542 m3/d,雨季较大涌水量Q大=73 626 m3/d;(3)隧道可溶岩段内岩溶涌突水危险性总体为中等-高危险;(4)隧道北侧深埋的可溶岩内岩溶发育及地下水富集程度较差,而南侧地下岩溶发育和地下水富集程度较高,对隧道涌水的影响较大;(5)本研究成果可为溶岩地区铁路、公路隧道勘察设计提供借鉴。     

岩溶发育地区的桥梁桩基探测和成桩技术

结合京沪高速铁路徐州地区岩溶发育地质条件下,钻孔灌注桩的具体施工,对岩溶发育、石灰岩地区的桥梁桩基探测和成桩技术进行研究,探讨岩溶地区桩基施工特点,进行技术归纳总结。     

潮汐变化岩溶地区桩基施工技术研究

以肇庆新区康盛花园项目岩溶发育区块桩基施工为例,重点介绍了水位呈“潮汐式”变化工况下桩基施工技术。针对岩溶发育地区桩基水位“潮汐式”变化给桩基施工带来对桩基泥浆护壁冲刷岩溶,形成泥浆护壁困难,水土流失严重,桩基施工过程中扰动引起反复塌陷,溶洞填充后仍为流速状不稳定等问题,通过利用电磁波跨孔CT法探测技术进行溶洞探测,加强“潮汐”水位观测,注浆加固作业范围土体,多层钢护筒跟进以及利用气举反循环法进行桩基清孔等多种辅助技术措施,成功解决了潮汐水位变化岩溶发育地区桩基成孔的相关难题,确保了工程质量和施工安全,丰富了施工经验,对建造类似工程具有较好借鉴意义。     

王双树特大桥岩溶土洞塌陷危险性评价研究

根据王双树特大桥的水文地质、工程地质条件,结合该地区岩溶发育程度和地下水状况,分析了岩溶、土洞形成过程和发展模式,对该桥岩溶产生土洞塌陷的危险性进行了评价,并提出相应的工程措施建议。     

周家村岩溶地面塌陷原因分析及环境影响评价

研究目的:通过对湘桂铁路周家村大溶江双线特大桥钻孔灌注桩施工引起岩溶地面塌陷原因的分析,评价岩溶地面塌陷对地下水环境和地基稳定性的影响。研究结论:施工机械振动是诱发本区脆弱地质环境下岩溶地面塌陷的主要原因,施工完毕后,岩溶地面塌陷对本区地下水环境和地基稳定性的影响不大;高速铁路建设中应充分考虑施工中引起的岩溶地面塌陷对周围环境的影响。     

地下水位线倾斜的地面塌陷演化过程试验研究

为探究地下水位线倾斜情况下岩溶地面塌陷的演化过程,设计一种模拟地下水位倾斜致塌的试验装置。首先,以砂土为试验材料,考虑地下水位线倾斜角度及岩溶水位高度变化等因素,开展室内物理模型试验。其次,通过监测试验过程中孔隙水压力、竖向土压力、地表沉降量及岩溶通道渗流总量等数据,测绘塌陷体的空间形态,分析地面塌陷的演化过程。试验结果表明：距离岩溶通道孔口越近,土中的孔隙水压力降幅及水力梯度越大,加速了孔口附近土体的变形和破坏。岩溶水位下降会在土体内部形成降落漏斗,引起地下水渗流量的非线性增长。以临界土洞为界,岩溶地面塌陷可分为内部塌陷和地表塌陷2个阶段。随着地下水位线倾角的增大,岩溶通道的渗流强度减弱,土体内部偏压特征逐渐显著,且偏压条件会增强对土拱效应的削弱作用。塌陷体中心线向高水位侧的偏斜角度与地下水位线倾角呈正相关,其空间形态由漏斗状转为牛角状。最后,参考渗水条件下深埋隧道松动土压力的计算方法,对渗流作用下岩溶土洞顶部松动土压力进行求解,所得结果与实际试验数值较为吻合,具有一定的合理性和参考意义。     

深覆盖型岩溶对铁路客运专线的影响评价

结合工程实例,分析研究深覆盖型岩溶塌陷的影响因素、发育过程和机理,对研究区岩溶土洞塌陷的危险性进行了现状和预测评价,为铁路客运专线工程的设计提供依据。     

岩溶地区某浅埋箱型隧道沉降成因及控制

研究目的:岩溶地区侧方基坑桩基施工及土方开挖过程中,浅埋明挖箱型地铁隧道结构出现突发沉降,尤其是变形缝部位沉降显著,本文通过箱型地铁隧道沿线及变形缝两侧的位移监测数据,分析隧道结构突发沉降产生的原因,并研究了浅层回灌水、深层回灌水和注浆加固等沉降控制措施的效果。研究结论:(1)支护桩施工诱发浅埋箱型隧道最大累计沉降为3. 3 mm,应重视其在岩溶地区的施工影响;(2)嵌岩工程桩施工揭露溶洞,承压岩溶水突涌桩孔,是侧方浅埋箱型地铁隧道结构突发沉降的主要原因;(3)浅层回灌水可短时间内使地层补水,抬升隧道,抑制隧道急剧沉降;长期实施深层回灌、桩基泥浆护壁施工,可维持地下水位,控制侧方隧道沉降,但存在深层回灌水可能通过岩溶裂隙或通道进入溶洞,降低回灌水补充效率的问题;(4)"双排桩+对拉钢绞线+对称开挖"有效控制隧道的最大水平位移为3. 0 mm;(5)箱型地铁隧道周围进行垂直和斜向钻孔注浆可起到加固和止水的效果,考虑到变形缝的敏感性,应实时控制注浆压力;(6)该研究成果可供类似岩溶地区浅埋箱型地铁隧道侧方基坑工程参考。     

岩溶地区修建客运专线勘察及设计对策研究

研究目的:宁安高铁地处长江以南丘陵地区,湖塘密布,地质条件复杂,铁路沿线可溶岩分布范围较广,碳酸盐岩分布的地段均有岩溶发育,溶蚀现象明显,岩溶发育程度多为中等发育和强烈发育,溶洞多呈串珠状,高铁建设面临的难题是如何有效查明自然地理和地质情况,根据溶洞发育程度,选择适宜的路基、桥梁方案,并做好结构沉降控制。基于此,本文开展岩溶地区勘察勘探方法及对应的结构物设计方案研究,从而保证设计的可靠性。研究结论:(1)岩溶地区勘察应精细调查分析,超前谋划组织,科学管理实施,宜采用钻探取芯试验、地震CT法和管波物探等新技术进行综合勘探,查明岩溶地段岩溶发育和分布情况;(2)岩溶强烈发育地段,考虑工程处理难度及费用,建议有条件情况以桥代路通过;(3)岩溶地段路基宜根据"先探后灌、探灌结合"的原则进行注浆动态设计;(4)岩溶区桥梁桩基础宜根据逐桩钻探资料,布置桩基基础展布图,桩基础需要穿透溶洞,支撑于底部稳定的基岩上,采用不等长桩设计;(5)本研究成果可为岩溶地区地质勘察勘探及结构物地基设计提供理论指导和科学依据。     

环境敏感区铁路路基岩溶地基处理新结构研究

研究目的:黔张常铁路DK 49+556.00～DK 49+913.22段路基位于野猫河水库上游水源保护区附近,在紧邻该段路基、具有相同地质条件的土乐坪1号特大桥和土乐坪2号特大桥桩基施工过程中,附近稻田出现泥浆外泄现象,为避免该段路基岩溶注浆处理引起水源保护区水质污染,需研究一种新的岩溶地基处理措施,以代替传统注浆处理措施。研究结论:(1)环境敏感的饮用水源地附近,岩溶地基处理不宜采用注浆处理方式;(2)深埋式桩、复合梁板结构不仅解决了岩溶区地基塌陷对铁路安全产生的影响,还避免了引起饮用水源的污染;(3)路堤地段岩溶地基处理采用深埋式桩、复合梁板结构还可以起到节约用地的效果;(4)本研究成果具有良好的经济效益和社会效益,可应用于岩溶强发育区地基处理。     

岩溶地区旋挖钻孔钢套筒设计与施工技术研究

广清高速公路改扩建工程新华高架桥地处岩溶发育地区,紧靠旧桥和周边建筑物之间。在岩溶地区邻近建筑物的嵌岩溶洞桩基施工,传统的冲击钻成孔不能很好地满足施工需要和确保施工安全,该工程采用了可循环使用的长钢套筒旋挖钻施工,从经济性和安全性角度出发,通过对钢套筒的节长、壁厚、接头形式等结构进行设计和对钢套筒的下沉、连接和上拔等施工工艺进行研究,利用旋转静压沉管和液压拔管机拔管等成套技术,快速、安全、无振动施工,有效地减少了施工振动和地面塌陷,确保了周边环境的安全和施工质量,具有良好的社会效益和经济效益。     

基于半定量法的地铁工程地面塌陷风险评估

研究目的:针对地铁工程地面塌陷风险评估工作存在较大随意性和模糊性的特点,定性分析地铁施工诱发地面塌陷的本质和影响因素,从众多影响因素中提取出关键影响因子建立半定量评估模型,预测地铁施工诱发地面塌陷的风险。研究结论:(1)评估线路地铁施工引发地面塌陷的风险等级主要在基本稳定~较不稳定之间;(2)局部地段砂层侵入洞身或距隧道顶板的距离较小,由于砂层厚度较大,地下水丰富、隧道上覆土层松散且厚度不大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为不稳定;(3)局部区段隧道在完整基岩内通过,且上覆基岩厚度较大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为稳定;(4)定性半定量评估法的评估结果与深圳地铁7号线工程实际吻合较好,对今后类似城市轨道交通工程地质灾害评估工作具有一定参考意义。     

邻近既有线的岩溶区桥梁桩基施工技术

采用桩基施工与边坡支护的基本原理,结合某特大桥桩基工程,提出同时在呈多层、串状分布岩溶和邻近既有线条件下的桥梁桩基施工技术。工程实践表明:综合运用岩溶注浆、旋喷桩隔离既有线、片石填充、全护筒跟进、抗滑桩围护及变形监测等手段,能够有效避免地面塌陷、溶洞封堵漏浆、桩孔坍塌及周边变形超限等问题,相应的施工工艺和应急措施可供类似工程参考。     

岩溶路基注浆效果透水率检测标准试验研究

研究目的:透水率检测标准制约着岩溶路基注浆效果的有效评价。通过模型试验和理论分析,研究影响透水率检测标准应用的两个关键性基础问题:一是是否存在一个不产生潜蚀塌陷的界限裂隙;二是如果存在这个界限裂隙,那么界限裂隙的透水率特征值是多少。研究结论:临界裂隙开度是覆盖型潜蚀塌陷的关键控制因素,受覆盖层土质、密实度、临界水力梯度等因素的影响,覆盖型岩溶路基塌陷的临界裂隙开度约为2～4 mm;对溶蚀裂隙发育的可溶岩地基,当裂隙宽度小于等于3 mm(或地基透水率小于等于47 Lu)时,在自然水降条件下,不具备岩溶潜蚀塌陷条件,因此,建议以47 Lu作为潜蚀塌陷临界透水率值,以此为岩溶地面塌陷防治注浆效果检测定量标准。     

盾构工程在岩溶发育区的综合技术与实践

论述在岩溶发育区盾构施工需考虑突水、地表塌陷、岩溶顶板塌陷、盾构机体下垂等风险。在运营期间,车辆振动可能引发地表塌陷、管片下方溶土洞坍塌,导致车辆运行存在风险。广州地铁在岩溶发育区的多条线路采用盾构施工,大多于2010年底投入运营。结合岩溶发育区盾构工程实践,总结、思考广州地铁在勘察—设计—施工建设全过程的综合处理技术。     

岩溶地区桥梁桩基础设计及施工技术措施

岩溶地基对桥梁的危害性非常大 ,设计与施工时必须高度重视。通过某铁路大桥溶洞桩基设计及施工 ,结合岩溶地质发育形态 ,总结岩溶发育地区桥梁基础地质勘探、洞顶板安全厚度计算、桩基设计及施工等应注意的问题 ,确保桥梁建设及运营的安全。     

岩溶极发育区铁路桥梁钢管桩基础设计

以某铁路特大桥为工程背景,针对岩溶极发育区大范围串珠型溶洞下伏巨型溶洞为特征的地质条件,采用钢管桩基础,解决了桩基难以钻孔成孔以及钻孔灌注桩和预应力管桩施工易形成地面大面积坍塌的问题。介绍了岩溶极发育区钢管桩基础的构造细节、施工要求、施工控制措施及试验方法。     

成贵铁路岩溶特征及线路选线

研究目的:成贵铁路途经云贵川三省,可溶岩占研究区总面积的55%,段落总长197 km,沿线地表岩溶塌陷、溶洞、暗河等岩溶形态发育,规模普遍较大。为保障铁路施工及运营安全,以及为线路方案及工程设置选择提供依据,勘察需查明线路各方案的岩溶发育情况。研究结论:(1)研究区可分为3个区(四川盆地边缘褶皱带区、四川盆地-云贵高原过渡带区、云贵高原区)、4种不同的岩溶体系(栖霞茅口组岩溶体系、水平缓倾层间岩溶体系、倾斜岩层岩溶体系、倾伏褶曲封闭式岩溶体系);(2)通过不同水文地质单元、体系内岩溶发育环境的差异研究,找出岩溶发育的薄弱区及发育高程,使线路平面及竖向上得以最大程度绕避岩溶;(3)通过岩溶发育情况及岩溶水的量化研究,为线路方案选择、工程治理可行性提供了依据;(4)本研究成果可为岩溶区铁路、公路、地下工程、深基坑(井)勘察设计提供参考。     

芜铜铁路狮子山站岩溶塌陷路基勘察与整治研究

研究目的:近年来,由于各种地质环境问题,岩溶地区既有铁路路基时有岩溶塌陷现象发生,严重影响铁路运营与行车安全。本文为解决此类工程地质问题,通过踏勘、工程地质测绘调查、物探、钻探等综合勘察手段,对既有芜铜铁路狮子山站岩溶塌陷路基病害进行综合分析,为病害路基整治提供依据。研究结论:(1)在现场复杂的环境条件,可采用综合勘探技术获得可靠的地质资料;(2)当停止抽水后岩溶地面塌陷仍将断续发生,这种"滞后效应"的存在应引起相关人员的足够重视;(3)经过整治后的运营实践,证明本文所用勘察整治方法正确有效,效果显著,本文研究成果对类似的岩溶路基整治工程有很好的借鉴作用。