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2009年第10期

2009-12-02 来源:本站原创 作者:zhutao 浏览次数:
本文摘要:2009年9月9日,由中国铁道学会主办的中国科协年会第十三分会场——“复杂地质条件下铁路隧道建设技术研讨会”在重庆西亚大酒店召开。
  


 

  薛斌(铁道部宜万铁路建设指挥部工程师):(1)在长大岩溶隧道施工中,要根据超前地质预测预报分析隧道探遇溶腔的规模、充填介质、水量、水压,更要认真分析宏观工程地质、水文地质背景,做好水文观测工作,在遇到类似DK245+526、+617大型高压富水充填溶腔时,要通过对溶腔特征的分析,科学比选决策施工方案,确保施工安全和质量。(2)岩溶隧道施工过程中,一定要加强超前地质预测预报,规避施工风险。综合利用有效的超前预报手段(云雾山隧道结合宜万线的实际,采用TSP、地质雷达、地质素描、长距离超前钻孔、短距离超前探孔),充分认识到各种超前预报手段的优势和不足,进行综合分析评价,确定溶腔对隧道施工的影响。(3)充分认识和利用岩溶的可绕避性,合理进行施工组织安排。云雾山隧道在探遇大规模溶腔时,坚持两条腿走路:一是通过超前探测清溶腔规模和溶腔对隧道施工的影响,确定施工方案;一是综合分析地质情况,通过超前探孔确定迂回方案,及时调整施工组织,确保工期目标的实现。(4)长大隧道反坡施工时,应做好反坡排水、应急预警系统。DK245+526+617岩溶出口(反坡)在超前钻孔时仅钻孔出水(单孔水量最大时达800立方米每小时)造成两次淹井,充分说明了在反坡施工探遇岩溶异常时高压富水溶腔对隧道施工的危害,在超前钻孔时高压富水溶腔对隧道施工的危害,在超前钻孔时应严格按要求设置闸阀,以防止因钻孔出水造成淹井。(5)充分认识岩溶水特征,合理设置排水洞,确保施工及运营安全。

  科学研究地质特性 有效应对隧道施工难题

  太中银铁路岗城隧道位于陕西省横山县,为一单洞双线隧道,全长4575米。隧道施工中发生突泥塌方,涌泥约1000立方米,塌方处隧道埋深94米,地表最大沉降5.137米。针对突泥塌方段的特点,通过对“大管棚+上半断面超前预注浆”法、夯管法和冻结法进行必选,推荐采用“大管棚+上半断面超前预注浆”法加固岩层。



 

  侯军红(铁道第三勘察设计院集团有限公司城交分院高级工程师):岗城隧道位于陕西省横山县双城乡港城村与韩台村之间。隧道进口里程为改DK345+428,出口里程为改DK350+005,为一单洞双线隧道,全长4575米。隧道全段位于直线上,线间距为440米。隧道范围内均为11‰的上坡,最大埋深175.60米。岗城隧道发生塌方涌泥的掌子面里程为改DK349+409,距隧道出口596米。岗城隧道塌方、涌泥是在地形地貌、地层岩性、地下水等几种因素综合作用下形成的。此段隧道洞身与古冲沟相交,上第三系地层缺失,老黄土侵入洞身。与老黄土接触的侏罗系泥岩为相对隔水层,形成汇水区域。老黄土由于长时间经受地下水的浸泡、渗透,成为饱和土,局部为软塑甚至流塑状态,其工程性质陡降,成为松软层。

  隧道施工时,采用爆破法开挖侏罗系基岩,施工过程中会有一定的扰动。GDK349+409~+410段存在土石分界突变的“陡坎”,开挖断面突然从基岩变到软塑甚至流塑状态老黄土,在掌子面上方巨大地层压力的作用下,土石界面处的软塑至流塑状态的黄土呈“涌泥”状态从掌子面涌出,最终导致在地表形成近圆形的塌陷坑。针对突泥塌方段的特点,对于岩层加固进行了“大管棚+上半断面超前预注浆”法、夯管法和冻结法比选进行分析发现,冻结法存在施工难度大、施工工艺要求高、施工周期长等不利因素,故不推荐采用此方案。虽然夯管法较“大管棚+上半断面超前预注浆”法施工工艺上相对简单,施工难度较易,且施工周期短,但施工中对已施作初期支护地段扩挖出工作室风险极高,同时对饱和泥水的涌出控制较难保证。因此,为安全起见,本次设计推荐采用“大管棚+上半断面超前预注浆”法施工。通过对工程处理得出的结论是:(1)岗城隧道突泥塌方处理方案选择合理;(2)岗城隧道涌泥涌砂塌方地段的超前支护注浆加固是治理塌方涌泥的有效方法;(3)岗城隧道突泥塌方处理实践表明,做好地质超前预报是安全施工的必要手段。

  各类围岩在正常施工条件下都会产生一定的变形,隧道施工规范、新奥法指南及衬砌标准设计等对各类围岩及各种支护结构都规定有不同的预留变形量以容纳这些变形。但在隧道修建过程中,往往由于地质或支护的原因导致隧道的变形量超出了预留值,使开挖轮廓侵入二次衬砌界限,甚至有时隧道开挖断面完全被挤压闭合。

  张旭珍(中铁第一勘察设计院集团有限公司工程师):国内外有名的挤压性围岩大变形隧道有奥地利的陶恩隧道和阿尔贝格隧道、日本的惠那山隧道、中国的南昆线家竹箐隧道、乌鞘岭隧道及中国台湾的木栅公路隧道。关角隧道变形始于2008年11月24日,Ⅰ线隧道DK308+115~+060段左侧最大水平收敛变形达46厘米,Ⅱ线隧道DyK307+940~+893段左侧最大水平收敛变形达41厘米。根据变形的发展情况,制定了变形段工程处理措施,对变形段初期支护进行了拆换、加强,并对二次衬砌进行了加强。拆换完成后的地段支护已基本稳定,Ⅱ线隧道继续向前(西宁方向)掘进,继续采用了制定的加强支护措施。2009年1月29日,Ⅱ线DyK307+854段监控量测数据反馈,该段变形(线路前进方向右侧)超出设计预留变形量(20厘米),其中DyK307+890~+875段边墙开裂,喷混凝土剥落掉块,拱架严重变形,并发生扭曲,此段最大变形38厘米左右。隧道通过处为一挤压性断层,地层为断层泥、断层角砾及遇水快速分解的强风化碎裂石,断层含水。由于断层在Ⅰ、Ⅱ线出现的里程差别较大,因此,推测该断层与Ⅰ、Ⅱ线以小角度相交。

  关角Ⅱ线隧道出现大变形后,在建设、设计、施工、监理等各方的努力下,大变形已经被成功控制,这为今后类似工程的设计、施工提供了宝贵的经验。但随着中国铁路跨越式发展的进行,大量长大、深埋、地质复杂的隧道将陆续被修建,大变形的情况以后肯定还会出现。目前工作的重点是如何进行预判,即便在勘察设计阶段不能准确得知,也应该在隧道开挖后在一定判断标准的衡量下,对有可能出现大变形的区段加强支护。如若不然,那么势必会再次出现首先按一般支护施工、之后出现变形、最后再来处理的情况,这样的施工过程费时、费力、费钱,且存在极大的安全隐患。因此,建立隧道大变形判断机制,进一步完善各种大变形的支护措施已势在必行。

  宜万铁路全线共有隧道159座,隧道工程穿越震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系地层,主要岩性为滨海至浅海相碳酸盐类岩石,约占全线的70%,因此,宜万线隧道工程主要工程地质问题是岩溶及岩溶水的治理。在隧道施工中,遇到不良地质,特别是水害时,注浆堵水加固技术已成为一种必不可少的辅助工法。

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