宜万铁路岩溶隧道施工技术

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宜万铁路复杂岩溶隧道动态设计

区的东通道之一，是沪汉蓉快速铁路客运通道的重也
成：信息采集与分析系统、案形成与评价系统、案方方
决策与实施系统及安全监测与验证系统。２２１信息采集与分析系统．．
要组成部分，线共分布１９座隧道，长３８７１全５总３．７
高风险的控制，少突发性地质灾害，本达到预期目的。减基
关键词：万铁路；隧道工程；风险控制；动态设计；系统宜
构成
中图分类号：４２２Ｕ５．
文献标识码：Ａ
文章编号：０４—２５（０００ —０５０ｌ０９４２１）８０２— ４
传统隧道工程动态设计是通过现场观测和监控量测获得关于围岩稳定性和支护系统工作状态的各类信息，后对监控量测数据进行回归分析，照一定的围然按岩稳定判别准则，评价围岩稳定性和支护系统的工来
方法及组织管理机构，出以控制高风险为纲，证施工、营提保运
溶隧道高风险的有效控制，障施工及运营安全。保
１概述
２２动态设计的系统构成．复杂岩溶隧道动态设计主要由以下４个系统构
Hale Waihona Puke 宜万铁路东起既有鸦宜铁路花艳站，止既有达西万铁路万州站，路全长３７ｋ是铁路进出川渝地线７ｍ，

宜万铁路云雾山隧道溶洞施工技术_汶文钊

·隧道/地下工程·收稿日期:20100120作者简介:汶文钊(1970—),男,高级工程师,1995年毕业于西安矿业学院水文地质与工程地质专业。

宜万铁路云雾山隧道溶洞施工技术汶文钊(中铁一局集团有限公司技术研发中心,西安　710054)摘　要:宜万铁路是铁路岩溶隧道施工的宝库,云雾山隧道是宜万铁路的八大风险隧道之一,施工中采用多方位立体式的岩溶溶洞探测手段,在探明溶洞的基础上,严格遵循“以疏为主,堵排结合,因地制宜,综合治理”的原则,选择合理科学的溶洞处理方法,根据岩溶溶洞的发育规模及特征,采用预先处理施工技术或者溶腔揭示后的施工处理技术,降低和排除岩溶隧道溶洞的施工风险,确保了施工安全和工期。

云雾山隧道采用了多种岩溶溶洞的处理技术,可为同类隧道的施工提供借鉴。

关键词:宜万铁路;岩溶隧道;溶洞;探测;施工中图分类号:U 455.49 文献标识码:B 文章编号:10042954(2010)050087041　工程概况1.1　工程简介宜万铁路云雾山隧道全长6640m ,位于湖北恩施州内,隧道最大埋深800m 。

云雾山隧道为双洞单线铁路隧道,其中隧道进口D K 242+084～D K 242+398为三线车站隧道地段,D K 242+398～D K 242+680为双线隧道地段,D K 242+680～D K 242+891为燕尾式隧道地段,其余为单线隧道地段。

线路自进口至出口为连续上坡,纵坡分别为+1‰、+6‰和+14.9‰,在变坡点D K 242+850、D K 244+250处设置R =15000m 的竖曲线。

隧道在进口端设置有1处横洞,横洞口位于D K 242+293线路左侧130m ,出洞坡度为-5‰,横洞长度641m 。

1.2　工程地质及水文地质隧道穿过区主要岩性为灰岩、白云质灰岩、泥质白云岩等可溶岩地层,岩层张节理较发育。

隧道区内发育白果坝暗河、大鱼泉地下河、小鱼泉地下河、恶水溪管道流和洞湾管道流等多条暗河系统。

宜万铁路广成山隧道软岩挤压大变形施工控制技术

宜万铁路广成山隧道软岩挤压大变形施工控制技术介绍了宜万铁路广成山隧道软弱围岩挤压变形控制施工技术,由于采取了有效的支护技术、开挖顺序、和相应的监测手段,保证了洞室的稳定,避免了隧道因挤压发生的变形侵限及塌方,为同类地质条件下的隧道工程施工提供了可借鉴的先例。

标签：软弱围岩挤压变形施工控制1 工程概况宜万铁路广成山隧道为矿山法施工单线电气化隧道,全长5353.0m,起止里程K406+988.0~ K412+341.0,由于线路多功能的需要,在区间设有进出口战备段、非绝缘下锚段、余长电缆腔、变压器室等,隧道结构尺寸为(跨度×高度)7.14×8.97m,洞顶最小覆土厚度50.0m。

该隧道施工方法主要为台阶法→全断面法→台阶法。

对于围岩破碎带施工较为困难,详见线路平面图。

2 工程地质2.1 概述广成山隧道位于重庆市忠县与万县交界处大山山脉～方斗山山脉的北西翼,工程区属构造剥蚀,侵蚀中低山区,地形起伏较大。

沿线地层均为三叠系中上统,区域构造应力集中,发育有F4、F5、F6三个断层。

隧道围岩分级为Ⅳ～Ⅴ级,为灰、深灰色泥质灰岩夹页岩,薄~中厚层状,地下水均为基岩裂隙水,水量较大。

2.2 不良地质及特殊地质隧道左侧围岩存在顺层软弱面,易产生滑落、坍塌对整个洞身产生侧面挤压变形,给施工带来了相当大的困难。

3 总体设计情况隧道以喷、锚、网、拱架等作为初期支护,初期支护承受主要荷载,同时作为永久结构的一部分。

断面支护参数:按不同围岩分级分别为140mm、100mmC20网喷砼(内埋钢格栅),二次模筑分别为300mm、350mm厚C20砼,抗渗标号为p8,具体初期支护参数见下表:4 施工方案隧道围岩破碎,稳定性极差,开挖后易失稳坍塌,不仅存在施工上的干扰,也存在对地层扰动的相互影响和叠加,因此依据隧道断面尺寸,围岩地质情况,确定科学的开挖方法和支护参数,合理安排各工序,控制隧道偏压变形,确保洞室稳定使开挖掘进不受较大的影响是施工的关键。

宜万铁路云雾山隧道“+260”高压富水充填溶洞综合治理技术

、
质纵断面见图２。溶洞内充填物为黏砂土，水丰富含
，
拱顶以上主要为硬塑状，部靠溶洞两侧岩壁充填物下
为硬塑状，中问为流塑状，隧底溶洞充填物主要为软塑状黏土（旱季）雨季时溶洞充填物遇水会发生软化现，
位于恩施市自果镇和小溪沟之间，长６６０ｍ拿全４隧道为单面上坡，身最大埋深８０ｍ，口段为三线洞０进
一
图１溶洞平面
，
．
２３工程地质条件，
车站隧道，后过渡为２条单线隧道。隧道穿越地层均为可溶岩，岩溶强烈发育，隧道穿越白果坝背斜和白果
，
２４水文地质条件．
墙为０２～．Ｉ的岩溶裂隙，洞平面见图１超前・０６Ｈ宽溶探测显示溶洞在隧道拱顶以上发育高度大于１隧底１ｍ
，，
岩溶发育主要受张节理及层面控制。大气降水是溶腔岩溶水的补给源，雨后雨水顺岩溶洼地漏斗及降落水洞汇人地下，沿层面及张节理发育的各种岩溶形
。
隧道／下工程．地
３ “ ２０’ 洞综合治＋６ ’ 溶
为确保隧道施工及运营寄全缝
△
．
等合治措施。加。口综整强型一
・
隧道／下工程・地
宜万铁路云雾山隧道２０高压富水 “ ６” ＋充填溶洞综合治理技术

宜万铁路云雾山隧道溶腔爆破放水技术探讨

宜万铁路云雾山隧道溶腔爆破放水技术探讨摘要院云雾山隧道是宜万铁路八座玉级风险隧道之一，隧道在施工过程中揭示多处大规模溶腔。

本文以云雾山隧道高压富水“525”溶腔施工为例，结合相关工程地质水文、超前地质预报和放水试验等方面，确定用爆破放水的方案来处理该溶腔。

并对该方案处理隧道高压富水溶腔的施工技术进行了总结和探讨，希望能为类似隧道工程施工提供借鉴。

Abstract: The Yunwushan tunnel is one of the 8 risk I tunnels on Yichang-Wanzhou railway and in the construction, several largecavities were revealed. Taking the "525" cavity with high-pressure and rich water in the construction of Yunwushan tunnel for example, theproject of blasting & water -drainage was confirmed to deal with it, combining the concerned engineering geology and hydrogeologyconditions, the geologic forecast and draining test. The construction techniques for the project to deal with high-pressure and rich-watercavities are also summarized and discussed, hopingto provide reference for constructions of the similar tunnels.关键词院云雾山隧道；溶腔；爆破放水Key words: Yunwushan tunnel；cavities；blasting & water-drainage中图分类号院U455.4 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）15-0149-031 工程概况云雾山隧道位于恩施市白果镇和小溪沟之间。

宜万铁路隧道复杂岩溶及断层处理技术

宜万铁路隧道复杂岩溶及断层处理技术申志军【摘要】宜万铁路是目前国内外已建和在建工程中岩溶及岩溶水最发育、最复杂的工程,其中,野三关等5座隧道岩溶及断层处理又最为复杂.野三关602溶腔、大支坪990溶腔、云雾山617组合溶腔、马鹿箐978溶腔、齐岳山F11断层等工程难点的处理措施主要有:建立水文观测来分析降雨、水量、水压之间的关系;超前地质预报特别是钻探判断溶腔规模;建立避险预警系统和视频监控,对相邻洞室进行封堵,规划泄水线路,将潜在的工程风险转化成工程措施;针对不同溶腔特点采用释能降压与加固注浆、管棚等措施相互组合,对高压富水断层采用排堵结合,采取信息化跟踪注浆工艺,效果较好;结构处理中对开挖线以外一定范围内的空腔回填混凝土,加强初期支护和二次衬砌,对结构进行长期观测以判断其安全性.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】7页(P62-67,77)【关键词】宜万铁路;铁路隧道;复杂岩溶;释能降压;高压富水;施工【作者】申志军【作者单位】铁道部宜万铁路建设指挥部,湖北恩施,445000【正文语种】中文【中图分类】U455.49宜万铁路东起宜昌,西至万州,全长377km, 2004年元月开工,2009年12月10日全部隧道贯通, 2010年11月底将建成开通运营。

宜万铁路所经区域广泛出露碳酸盐岩地层,约占全线的75.3%,是我国岩溶最发育、最典型的地区之一。

长期以来,该地区一直被视为工程建设的禁区,被路内外专家誉为世界级难题。

全线共有隧道159座,338km,其中91座为岩溶隧道,岩溶发育区段总长度239km。

25座隧道施工中揭示大型溶腔,15座隧道施工中遭遇过水岩溶管道、暗河,产生突水、突泥。

在岩溶隧道施工中,突泥量为1000m3到1万m3的发生过100余次;突泥量为1万m3到10万m3的发生过10余次。

瞬间突水突泥总量超过10万m3的发生过7次。

岩溶地质最复杂的隧道为野三关、大支坪、云雾山、马鹿箐、齐岳山隧道等5座,在施工过程中,遭遇了罕见的地质灾害。

宜万铁路云雾山隧道溶洞段综合施工技术

宜万铁路云雾山隧道溶洞段综合施工技术姜国庆【摘要】Several large cavities were revealed in the constructions of Yunwushan tunnel. This article systematically describes the comprehensive construction techniques of cavities in Yunwushan tunnel, including the geologic forecast, grouting reinforcement, blasting &water-drainage and reinforced support. The construction techniques applying to these cavities successfully can provide experience and reference for the same type cavities.%云雾山隧道在施工过程中揭示多处大规模岩溶。

本文对云雾山隧道溶腔的综合施工技术进行了系统的论述，包括超前地质预报、注浆加固、爆破放水和加强支护等施工技术。

该施工技术在该段溶腔的成功应用可为同类型溶腔处理提供经验和借鉴。

【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2014(000)016【总页数】3页(P144-146)【关键词】云雾山隧道;超前地质预报;注浆加固;爆破放水;加强支护【作者】姜国庆【作者单位】中国中铁航空港建设集团有限公司深圳分公司，深圳518057【正文语种】中文【中图分类】U4551 工程概况宜万铁路26标云雾山隧道Ⅰ线总长6640m、Ⅱ线总长668米。

隧道位于湖北省恩施市白果坝与屯堡乡交界地带[1]，Ⅱ线隧道位于Ⅰ线隧道左侧30m。

全隧道自进口到出口为连续上坡，纵坡分别为1.0‰、6.0‰、14.9‰，隧道埋深800m，是宜万铁路最大埋深。

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四、释能降压技术
（2）释能降压法的二十四字施工要点探介质、锁边界、选时机、精爆破、严监控、畅排放、
细处理、勤检查。
（3）释能降压法框图
四、释能降压技术
四、释能降压技术
(三) 释能降压技术的实施 1、马鹿箐隧道“978溶腔” （1）查找溶腔 “978溶腔”发生“1·21”突水后，在进口增设4696m泄水洞。通过正洞与泄水洞对溶腔探测，Ⅰ线溶腔长26m、Ⅱ 线溶腔长12m、泄水洞溶腔长17m。充填淤泥质黏土夹碎石、
PDK
II I
IID K IID K PDK DK
PDK
DK
三、超前地质预报技术
充填物为砂及卵砾石
IID K
I
DK DK DK DK
大支坪隧道990溶腔纵断面面形态图
DK
充填物为淤泥质粘土
DK
DK
DK
DK
DK
DK
三、超前地质预报技术
（5）开挖揭示情况根据开挖揭示及隧底补勘结果，进一步锁定了溶洞发育边界，具体为：Ⅰ线DK132+947～+957、DK133+007～+027段、 Ⅱ线ⅡDK132+913～+921、ⅡDK132+973～+997段发育大型富水充填溶洞，沿层面及岩层走向发育，Ⅰ、Ⅱ线溶洞连通，溶洞在拱顶以上发育高度大于20m、隧底以下发育深度为8～ 18m、线路左侧发育宽度大于20m、线路右侧尖灭于排水洞左边墙。
二、岩溶隧道突水突泥突石灾害
1、马鹿箐隧道“978溶腔”突水突泥 2006年1月21日凌晨6:00，马鹿箐隧道出口平导反坡施工到PDK255+978里程，爆破后正准备出碴时，掌子面突发涌水，
峰值涌水量30万方/小时。突水突泥约7小时后稳定为300方/小
时。突水突泥造成多名作业人员遇难，经济损失巨大。
水平波剖面法
三、超前地质预报技术
4、工程案例（大支平隧道990溶腔形态综合探测）位于三叠系嘉陵江组灰岩中，薄～中厚层，岩层近直立，隧道与岩层走向近垂直，受F3、F4断层影响多发育为易发生突水突泥溶腔。超前地质预报应采取TSP203、地质雷达、长、中距离多孔水平钻孔、超长炮孔10孔等综合探测。
四、释能降压技术
（3）揭穿溶腔方案的提出与比选
2008年4月3日，建设指挥部组织参建各方成功对马鹿箐隧道泄水洞978溶腔进行处理。通过系统总结和完善马鹿箐
溶腔处理经验，建设指挥部提出采取揭穿溶腔的方案来处理
高压富水充填溶腔。注浆法和冻结法受地层不均匀性、材料选择、技术水平影响很大，难免出现盲区，安全评估难度较大。而揭穿溶腔法可以通过“探明溶腔、判释溶腔、锁定溶腔、打开溶腔、处理溶腔”的方式对溶腔实施揭示，更具有安全可靠性。 2008年11月25日云雾山隧道“526溶腔”成功实施揭穿溶腔，形成了释能降压法。
一、宜万铁路隧道工程概况
岩溶形态：
地表：峰丛洼地、溶蚀－侵蚀峰丛沟谷、溶丘洼地、溶丘谷地、岩溶干沟、岩溶槽谷、岩溶沟、石芽、溶槽、消水洞、漏斗、渗坑、落水洞等。
一、宜万铁路隧道工程概况
地下：暗河、溶洞、天窗、竖井、岩溶管道、溶缝、地下
廊道、化学沉积物，石笋、石柱、钟乳石、边石坝、石幔等。
一、宜万铁路隧道工程概况
500米后扭曲解体。突泥突石堆积长度约400m，造成多名施工
人员遇难，经济损失巨大。
二、岩溶隧道突水突泥突石灾害
经统计，野三关隧道“602溶腔”共发生大规模突水突泥
突
二、岩溶隧道突水突泥突石灾害
3、大支坪隧道“990溶腔”突水涌砂 2008年4月30日11:30，大支坪隧道ⅡDK132+913上半断面开挖时，专职安全员发现异常，立即下令撤人。随后，发生大规模突水涌砂，涌砂量约4000方，涌砂长度200m。由于措施得力，本次未造成人员伤亡。经统计，大支坪隧道“990溶腔”共发生大规模突水涌砂 9 次，涌砂总量约7万方，突水峰值流量约1.2万方/小时。
四、释能降压技术
(二)释能降压技术主要内容（1）释能降压法的概念与主要内容释能降压法是针对复杂的高压富水充填溶腔所采取的有
计划、有目的的精确爆破揭示，释放溶腔所存储的能量，降
低施工及运营过程中水土压力对隧道的安全风险，之后，根据溶腔特征进行针对性处理。主要内容包括：岩溶特征分析、临近界面锁定、相邻洞室分隔、洞外排水规划、专项精确爆破、预警预报监控、配套措施实施。
块石、孤石。
四、释能降压技术
（2）判释溶腔马鹿箐隧道地表发育5条暗河，其中2条对隧道有直接影响。地表汇水面积约14.6平方公里。由于该溶腔规模大，水文条件复杂，因此，应采用释能降压法处理。
超前导洞法
超前水平钻探法
红外线探水法
高密度电阻率法
(1)对水构造判定较好，对断层破碎带能预报。(2) (1)受施工空间限制。(2)在隧道工程中一次预报较长，一般为50～100m。很少采用，经验少。(3)费用高。 (1)对岩溶预报有一定的准确性。(2)基本不占用掌子面，对施工干扰少。 (1)主要应用于岩溶揭示后几何型态的判定，超前预报的应用较少。(2)费用较高。(3)一次预报预离较短，一般为 30～50m。
三、超前地质预报技术
工序管理原则：岩溶隧道工程施工要将施工地质超前预测预报工作纳入到施工工序管理中。 2、岩溶隧道超前地质预报范围岩溶隧道超前地质预报范围：掌子面前方大于30m，隧道周边以外1倍洞径。 3、隧道超前地质预报方法
三、超前地质预报技术
预测预报方法优点 (1)一次预报距离长。在软岩条件下探测距离为 100～150m；在硬岩条件下探测距离为150～200m。 (2)一次占用掌子面时间约30min，对施工干扰少。 (3)对断层破碎带构造预报准确度较高。 (1)对断层破碎带有较高的预报准确性，对岩溶预报有一定的准确性。(2)基本不占用掌子面，对施工干扰少。通过辅助导坑对正洞有较好的预报效果 (1)可根据工程需要选择合适的钻机，一次预报距离可以选择。(2)预报的准确度很高。(3)浅孔钻探基本不占用施工时间，费用较低。 (1)对水构造能定性判定。(2)费用低。(3)不占用掌子面时间。缺点 (1)对岩溶预报的准确性不高。(2)对地下水无法预报。(3)费用较高。
（1）TSP203超前地质预报探测结果 DK132+928、+937、+950、+970、+985等处存在岩溶异常、发育地下水；DK132+994～DK133+006、DK133+027～ +062段波速偏低，可能为岩溶破碎带，富含地下水。（2）地质雷达探测成果 DK132+923～938段15m范围内，围岩较破碎； DK132+938～953段15m范围内，岩溶裂隙发育。
岩溶隧道工程难点：全线约70%的隧道位于灰岩地区，岩溶强烈发育，地质条件极端复杂，并组成不同类型的储水构造，在地壳运动和特殊的水动力作用下，形成复杂的岩溶管道、溶隙网络系统，隧道遭遇灾害性的突水突泥和诱发环境地质灾害的可能性极大，隧道突水突泥风险巨大，其规模、数量及工程处理难度为国内外罕见。工程极为艰巨，施工风险极大。
宜万铁路岩溶隧道施工技术
报告人：谭忠盛
北京交通大学隧道系
博士
教授、博导常务理事、副秘书长
中国土木工程学会
隧道及地下工程分会
2010年12月11日源自主要报告内容一、宜万铁路隧道工程概况二、岩溶隧道突水突泥突石灾害三、超前地质预报技术
四、释能降压技术
五、信息化注浆技术
六、岩溶整治技术
七、风险管理技术
砂突石6次，涌砂突石总量约6万方
，突水峰值流量约1万方/小时。
三、超前地质预报技术
1、超前地质预报的主要原则岩溶发育的复杂性和特殊性决定了岩溶隧道施工应形成综合超前预测预报体系，包括综合预报原则、方法选择原则、工序管理原则和保证运营原则。综合预报原则：以地质分析为主线，物探方法为手段、多种方法相互印证和补充，并配置具有一定经验的预报人员，同时并注重预报成果与开挖实际对比分析的综合预报原则。方法选择原则：地表和洞内相结合原则；长距离和近距离相结合原则；宏观控制和微观探测相结合原则；构造探测和水探测相结合原则；地质法-物探法-钻探法相结合原则。
一、宜万铁路隧道工程概况
根据每座隧道的工程地质、水文地质条件，发生突涌水突
泥的几率、规模、危害程度等，确定其风险等级，其中Ⅰ级风险隧道8座、Ⅱ级风险隧道26座。
一、宜万铁路隧道工程概况
岩溶发育规律：
① 平面上具有地带性规模大延伸长的大型岩溶主要分布在清江及支流岸边2～ 4km的岩溶水排泄区范围内，远离岸边的岩溶水补给及径流区地带溶洞规模一般较小。 ② 垂向上具有成层性第一层：洞口标高大于1500ｍ；第二层：洞口标高1100－ 1300ｍ；第三层：洞口标高多集中800－1000ｍ；第四层：洞口标高600－800ｍ；第五层：洞口标高小于600ｍ。其中一、二层规模小，分布局限，三、四、五层分别构成清江流域上、中、下游规模庞大的洞穴系统。
二、岩溶隧道突水突泥突石灾害
二、岩溶隧道突水突泥突石灾害
4、云雾山隧道“617、526组合溶腔”突水涌砂淹井 2008年7月21日，云雾山隧道出口DK245+645掌子面超前探孔时发生突水涌砂，涌水量约780方/小时，涌砂量约1000 方，涌水造成Ⅰ线淹井1035m、Ⅱ线淹井710m。9月6日，10# 横通道超前探孔时再次发生突水涌砂，造成淹井。经统计，云雾山隧道“617、 526组合溶腔”共发生大规模突水涌
TSP法
地质雷达法
(1)对地下水无法预报。(2)一次预报距离较短，一般为10～40m。(3)费用较高。长大隧道普遍采用，但费用很高，短隧道很少采用。 (1)深孔钻探需要专用钻孔机械。(2)深孔钻探占用掌子面时间较长。(3)费用高。(4)一孔之见，较难形成面的概念。 (1)对水量大小无法预测，对断层破碎构造无法预报。(2)预报距离短，一般为20～30m。