宜万铁路复杂岩溶隧道施工地质预报特色

宜万铁路危岩落石监测预警系统——夏洪峰119宜万铁路危岩落石监测预警系统夏洪峰(武汉铁路局工务处武汉430071)摘要宜万铁路是铁路史上桥隧比例最高的铁路，沿线的大量隧道口危岩给铁路行车安全带来重大威胁，工程防护手段并不能完全解除危岩落石的威胁。

结合目前铁路危岩落石监测主流技术和宜万铁路的实际情况，提出了基于红外激光轨面扫描成像和非接触式振动波信号检测技术的融合检测技术体系，研制了宜万铁路危岩落石监测预警系统。

已建成的9套监测系统在宜万铁路近1年的运行情况表明，该系统监测能力完备可靠，与其他的危岩落石监测技术相比具有极低误报率，能够充分保障宜万铁路的行车安全。

关键词宜万铁路；危岩落石监测；红外激光扫描；振动波检测；卡尔曼滤波；最大似然估计中图分类号：U298．1+2文献标志码：A doi：10．3963／j．i ssn1674—4861．2013．02．0260引吾宜万铁路东起鸦宜铁路宜昌东站，西至达万铁路万州站，铁路沿途穿越地质条件极为复杂的喀斯特地貌山区，其中铁路隧道、桥梁占线路总长的74％，是世界铁路建设史上桥隧比例最高的铁路，其中隧道口危岩落石对铁路行车安全构成重大威胁。

考虑到铁路沿线的喀斯特地质地貌和隧道口危岩的山区线路现场因素，工程防治防护手段不能完全解除危岩落石的威胁，因此，轨面和行车界限内的落石监测防护成为保障行车安全的最后一道屏障。

根据宜万铁路现场的环境特点，采用高频红外激光扫描成像、振动波检测和目标类型智能分析的多种技术方法，提高工程设计的技术手段，提出适应宜万铁路现场环境的能够完备监测各种类型的落石险情的检测方法，为宜万铁路行车安全提供全天候自动监测和实时预警。

1检测技术1．1危岩落石监测系统的技术需求宜万铁路客运列车较多，车速较高，危岩落石监测预警系统需要在全天候、全气象条件下对各种类型的落石灾害迅速发出报警，并通过主动实时视频的方式向相关值班人员提供完整的报警信息，由值班员根据现场情况及时处置报警。

宜万铁路隧道工程特点及设计对策苗德海;马涛;王伟;李鸣冲【摘要】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.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】7页(P56-61,99)【关键词】宜万铁路;隧道工程;岩溶;风险分级;注浆;结构【作者】苗德海;马涛;王伟;李鸣冲【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063;中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063【正文语种】中文【中图分类】U452.21 概述宜万铁路东起湖北省宜昌市,西至重庆市万州区,是铁路进、出川渝地区的东通道之一,也是沪汉蓉快速铁路通道的重要组成部分,线路全长 377km,为国家Ⅰ级干线电气化铁路,宜昌东至凉雾段为双线,长 288 km,设计时速 160km,满足开行双层集装箱货运条件;凉雾至万州段为单线,长 89km,设计时速 120km。

宜万铁路平面见图1。

线路位于云贵高原的东北麓,主要行经在长江与清江的分水岭地带,主要不良地质有岩溶、岩溶水、顺层、滑坡、崩塌、岩堆、断层破碎带、瓦斯、高地应力等;其地形、地质条件之复杂集西南山区铁路之大成,建设条件之艰、难、险居我国铁路历史之最,被多位院士和专家称为世界级难题。

全线共分布 159座隧道,总长338.771km,左线隧线比高达 60%。

宜万铁路岩溶隧道地质综合超前预报技术薛斌;韩小敏【摘要】全面介绍宜万铁路岩溶隧道施工阶段综合超前预报的实施情况.通过对国内外隧道工程施工地质预报技术发展现状的调研,结合宜万铁路工程地质特点,确定宜万铁路岩溶隧道采用"地质-物探-钻探"的综合预报原则,选定地质素描、地震波法、地质雷达、深孔水平钻探、加深炮孔5种超前预报方法.首次系统构建了一套基于岩溶隧道风险分级和施工地质分级基础上的岩溶隧道地质超前预报模式,并把地质超前预报首次纳入工序管理,对宜万铁路岩溶风险隧道的顺利建成起到了关键性的作用,对今后岩溶隧道工程超前预报技术有较大的借鉴价值和指导意义.同时时5种预报方法在现场的实施情况及技术提高方面的问题进行了探讨.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】6页(P72-77)【关键词】宜万铁路;岩溶隧道;超前预报【作者】薛斌;韩小敏【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉,430063;铁道部宜万铁路建设指挥部,湖北恩施,445000;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】U452.21 工程概况宜万铁路东起宜昌东站,西至万州站,全长约 377 km,是沪汉蓉快速通道的重要组成部分,是连接中国东中部地区的重要交通纽带(图1)。

宜万铁路是中国目前在建的地质条件最为复杂的工程,岩溶隧道分布主要集中在土城、长阳至齐岳山,该段由于碳酸盐岩广泛分布,岩溶地貌发育。

全线共设计隧道159座,总长约 338 km,岩溶隧道(隧道洞身穿越可溶岩地段)有 91座,占全线 159座隧道比例为57%,总长度 239.349 km,占全线隧道总长度的 69%,其中隧道洞身位于可溶岩地层长度 195.741 km,占全线隧道总长度的 58%。

长度 3 km以上的岩溶隧道27座[1]。

图1 宜万铁路线路平面宜万铁路隧道工程岩溶强烈发育,岩溶及岩溶水极其复杂,是制约工程建设的突出问题。

宜万铁路不良地质隧道施工管理技术措施宜万铁路不良地质隧道施工管理措施宜万铁路工程地质、水文地质复杂，全线共有隧道113座，总长223km，约占线路总长度近60%，其中长度在3～10km以内的隧道18座，长度大于10km的隧道3座。

隧道穿越地段，岩溶、岩溶水、暗河、岩堆、高地应力、煤系地层和瓦斯、天然气等不良地质普遍，为安全、优质、按期完成宜万铁路建设，现制定不良地质隧道施工管理措施，望各单位遵照执行。

第一章超前地质预测预报1.1超前地质预测预报的作用与意义超前地质预测预报是保证隧道施工安全，以及隧道施工完成后运营安全的一项重要措施，同时，它又是隧道动态设计的主要决策依据，因此，超前地质预测预报工作必须纳入到施工工序管理中。

1.2超前地质预测预报的主要工程宜万铁路白云山隧道、五爪观隧道、王家岭隧道、堡镇隧道、八字岭隧道、野三关隧道、大支坪隧道、云雾山隧道、马鹿箐隧道、齐岳山隧道和别岩槽隧道共11座被列为超前地质预测预报重点隧道。

1.3超前地质预测预报的实施原则1.3.1超前地质预测预报和隧道掘进开挖之间的关系原则是“有疑必探、先探后挖”；超前地质预测预报和隧道基底处理之间的关系原则是“加强探测、强化治理”。

1.3.2根据宜万铁路工程地质与水文地质复杂的特点，为提高超前预报的准确性，超前地质预测预报方案采取五结合原则，即：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、物探与钻探相结合原则。

1.3.3超前地质预测预报必须严格按照预报程序和设计图纸所确定的预报内容采取综合的预测预报技术。

1.4超前地质预测预报的程序和责任分工1.4.1超前地质预测预报基础程序为：设计阶段地质勘察分析→施工阶段超前地质预测预报→确定施工方案→重大不良地质构造的补充勘察分析。

1.4.2设计阶段的地质勘察分析结果是施工阶段超前地质预测预报的依据和基础。

设计单位应根据地表勘察结果提供“隧道工程地质勘察报告”，宏观分析隧道工程的工程地质及水文地质条件，确定洞内施工阶段超前地质预测预报的范围和预报方法。

宜万铁路岩溶隧道综合超前地质预测预报技术谢衔光(中铁西南科学研究院有限公司　成都　610031)摘　要　本文通过目前在建的宜(昌)万(州)铁路复杂岩溶隧道综合超前地质预测预报工作实践,对综合超前地质预测预报的各种手段、耗时及准确度进行了分析,对各种预报手段的适应性进行了比较,论述了各种预报手段的优缺点。

关键词　隧道　岩溶　超前地质预报　分析　比较1　主要地质问题及施工风险简介宜万铁路隧道工程穿越典型的鄂西碳酸盐岩地层,也是我国岩溶最发育的地区之一,碳酸盐岩地层总长度占整个隧道全长的70%以上。

在22座长、特长隧道中,碳酸盐岩隧道(部分或全部)达19座。

多座长大岩溶隧道穿越暗河,在暗河的下部通过,如白云山、五爪关、八字岭、野三关、大支坪、马鹿箐、齐岳山、别岩槽隧道等;多座隧道穿越区域大断裂,如白云山、五爪关、八字岭、野三关、大支坪、云雾山、齐岳山、别岩槽等隧道。

归结起来,主要存在下列地质问题:(1)极发育的岩溶、岩溶水隧道在穿越岩溶地区时,可能遭遇大型岩溶洞穴、暗河或管道流,发生大型突水突泥,并可能引起地面岩溶塌陷,地表水源枯竭等环境地质灾害,危害极其严重。

(2)断层破碎带宜万线多座长大隧道穿越规模宏大的区域性大断裂,可能发生大型塌方,将直接给隧道施工带来艰巨工程。

(3)煤层瓦斯及天然气本线多座长大隧道穿越上述煤系地层,可能遭遇有害气体,造成安全事故。

(4)高地应力宜万线多座长大隧道的埋深大于500m,最大埋深达800余米,且构造复杂,存在高地应力而引发硬质岩岩爆和软质岩变形等地质问题。

因此,宜万铁路是铁路系统公认目前在建的有极高施工风险的铁路项目之一。

在开工之初,业主就明文规定将“隧道综合超前地质预测预报工作”视为必备工序,严加控管,亦即超前地质预报工作不到位,禁止开挖,以有效规避施工风险。

但限于目前预报手段的制约和判释能力上的限制,依然存在预报失准现象,尤其在开工后的3年内较为突出。

该项目于2004年6月正式大面开工建设,此后2005年1月21日马鹿青隧道发生特大型突水突泥,鲜活的11名作业工人瞬间化为乌有;2007年8月5日,全线第一长隧(长度13.833km)-野三关隧道发生特大型突水突泥(图1),一举夺取10人生命,直接经济损失为1300余万元;2007年11月20日,高阳寨隧道进口高陡边坡发生大型塌方(图2),造成35人死亡,1人受伤,直接经济损失近1500万元。

·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。

挑战筑路禁区——宜万铁路建设纪实系列报道(二)挑战筑路禁区——宜万铁路建设纪实系列报道（二）百年梦想跨越川汉（下）《国际商报》记者许霞杨洲武陵山区，是闻名天下的风景区。

当游客在喀斯特地貌的青山绿水间穿行，在千奇百怪的溶洞中流连忘返的时候，他们或许很难想象，这对于宜万铁路的建设者们来说，却意味着处处杀机。

杀机四伏生死一线在宜万铁路全线，有I级风险隧道8座，II 级风险隧道26座，每个风险隧道，都通过岩溶高度发育区域。

因此，宜万铁路的隧道施工是异常艰难的，时刻都要提防涌水、突泥的威胁，每一米的进尺都要付出极大努力，稍有不慎就是灭顶之灾。

比如全长7879米的马鹿箐隧道，隧道地处复杂的大型暗河系统之中，山体中岩溶管道、溶隙、暗河和溶腔、破碎带、节理裂隙带、岩溶网络系统组成了复杂的富水带。

隧道拱顶上方的溶洞等于一座60万立方米的“地下水库”，汇集了18平方公里的地表水。

隧道在开挖任何一个含水溶腔的时候，都有可能发生突发性涌水。

开工以来，马鹿箐隧道发生大型突水突泥14次。

2006年1月21日发生的突水，10分钟内涌水5万立方米，是中国铁路史上有记录的最大的隧道涌水。

“溃水是最可怕的，瞬间涌水量可达几万立方米”。

西南交大监理公司的温建永介绍说，“我对马鹿箐‘1·21’涌水的印象是最深刻的，所有便道、场地全都被冲毁。

”事实上，马鹿箐隧道项目部所遭遇的隧道涌水远比温建永描述的更为惊心动魄。

当时在马鹿箐隧道平导施工的职工，按照钻孔、探水、监测、开挖、排险的施工程序进行隧道围岩观测，确定无异常情况后，职工开始正常排渣作业，一切风平浪静。

突然，职工潘大良发现，隧道拱顶有石块往下掉，他心里一惊，高声叫喊道：“快跑”。

话音刚落，突水如狂暴的野兽一般奔涌而出。

宜万铁路建设指挥部司机田师傅是“1·21”突水的目击者之一，“那天我刚好在隧道口，看的很清楚，有个人趴在防水板上面，顺着泥水被冲出来，当时有人在洞口守着，一看立即惊呼，‘快，有个人’然后赶紧把他给拉了起来，只见他脸色苍白，已经站不起来了。

宜万铁路大支坪隧道高位泄水洞释能降压宜万铁路大直坪隧道存在各种不良地质:薄层、断层破碎带、溶洞、地下河、突水突泥等地质灾害发生率高，施工难度大，安全质量要求高。

论述了在隧道穿越DK132+990溶腔段(以下简称990溶腔段)的施工过程中，采用排水支孔释能减压技术，降低或消除溶腔充填体对主孔的压力，从而成功完成主孔溶腔段的施工。

关键词溶腔隧道排水隧道释能减压1，宜万铁路大治坪隧道工程概况位于湖北省巴东县，全长11.4公里大部分隧道穿越碳酸盐岩地区，潮湿多雨的气候条件是岩溶发育的有利因素，形成丰富多彩的岩溶形态，主要包括石牙、岩溶沟、溶洞、漏斗、天坑、岩溶管道、岩溶裂隙等。

256年11月至1998年11月，一号线主隧道施工成990°溶腔段。

地质超前预报数据和施工显示，溶腔段跨越dk133+005 ~ dk133+030主隧道范围，长达25延米。

1月，XXXX二号线主隧道施工进入990溶腔段。

二号线的溶腔段跨越了从dk132+970到dk132+997的27延米的主隧道范围在主洞溶腔段施工中，全程采用综合地质超前预报技术。

使用的主要先进地质预测方法包括地质雷达、红外找水、地质超前钻探等。

以地质超前预报为主导，确定施工技术方案，指导现场施工1在具体施工方案中，采用了超前管棚、超前预注浆、双钢架初期支护、围岩径向注浆、钢筋注浆、隧道底部加固处理等施工方法，结合围岩监测和量测加强了初期支护和围岩变形的观测在该溶腔段施工期间，分别于4月30日、XXXX、4月30日、XXXX、5月16日发生了三次大规模突水突泥，其间多次发生了不同大小的一般突水突泥。

这些突水突泥事件的发生充分证明了隧道溶腔段的高风险性和复杂性。

同时也表明，由于目前施工和生产技术的局限性以及人们对复杂岩溶的认识，隧道溶腔处理的解决方案和技术仍需逐步完善。

当基于“限量排放、堵排结合”原则的常规施工技术无法实现溶腔段的安全突破，无法保证施工和运营的安全时，无疑需要参与施工的各方进一步解放思想，跳出常规思维，因地制宜地采取其他施工方案来解决问题。