宜万铁路沿线岩溶发育规律及其对隧道工程的影响
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宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处置技术?桥梁工程?宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处置技术王树国,申志军(铁道部宜万铁路建设指挥部,湖北恩施445000)摘要:宜万铁路长巴河大桥2号墩位于岩溶复杂地域,其下部发育有暗河系统,暗河发育受岩层走向和纵张节理操纵明显,造成施工进程中多次遭遇漏浆,塌孔,卡钻,埋钻等现象.为确保跨越暗河体系桩基础施2E.的顺利进行,采取了加深地质钻探锁定暗河发育形态,桩孔移位躲开暗河,全程钢护筒跟进基岩面,二级钢护筒跟进,钻孔注浆加固改良地层,并采纳反复回填粘土夹片石,混凝土,硫铝酸盐水泥等工艺对漏浆进行处理,冲孔采纳小冲程反复冲击成孔工艺进行施工,形成了一套全面的岩溶地域桥梁基础施工技术:关键词:宜万铁路;岩溶;暗河;桥梁基础;施工中图分类号:文献标识码:A文章编号:l004—2954(20l0)08—0175—031工程概况宜万铁路所在区域为我国最典型的岩溶极发育地区之一.普遍出露的寒武系,奥陶系,石炭系,二迭系,三迭系碳酸盐岩地层,约占全线的70%.岩溶极发育,地表岩溶类型齐全,形态各异,要紧有溶隙,石芽,岩溶漏斗,落水洞,溶蚀洼地,岩溶槽谷等;地下岩溶洞穴(溶洞,暗河)普遍,规模宏大,局部溶洞专门发育,多具有成群显现,多层散布的特点.长巴河大桥位于中低山区,桥头双侧位于丘坡地段,中间为长巴河河床,该桥斜跨长巴河河谷,河谷宽l00m左右,河内旱季无水,该河止境伏流,为长巴河暗河入口.2号墩位于河床洼地中,表层为第四系冲洪积层,厚达70ffl,要紧为粘土,粘土夹碎石,圆砾土及碎石土层组成;下伏地层为三迭系下统嘉陵江组三段白云岩,微晶灰岩及角砾状灰岩,弱风化,岩溶发育.原基础设计为9+150Cnl钻孔柱桩,施工中依照长巴河大桥2号墩的补充钻探资料揭露,长巴河大桥2号墩下部发育有暗河系统,暗河发育受岩层走向和纵张节理操纵明显.下部暗河系统在2号墩下部的发育高程为436~4831TI,暗河发育方向与线路方向大体一致,暗河在2号墩下方的发育宽度为6~9m,别离位于中线双侧3~5m范围内,暗河的发育高度约为47m,暗河内充水,并由NE向SW径流.2号墩地下水发育,上部发育孔隙潜水,受降雨阻碍较大,雨季时收稿日期:2Olo一06—07作者简介:王树国(1975一),男,工程师,1997年毕业于西南交通大学地下工程与隧道工程专业.铁道标准没计RAILWAYSTANDARDDESIGN2020(8)地下潜水位位于地表以下4~7m;下部暗河发育岩溶管道水,从钻探实测目前水位埋深为58~70rI1,受降雨阻碍较大,地下水为流动体,暗河揭露后水流略具承压性.经多次研究,变更为承台托梁加6+嵌岩柱桩的方式设计,桩基础纵向桩间距,横向桩间距拉大至,桩基础跨过发育的暗河系统.见图1.图12号墩桩位,暗河平面及地层示意(单位:m)2施工中碰到的问题(1)l_号桩桩底地层发育2个溶洞,1个为充填型溶洞,高约5m,整个桩身要穿过该溶洞;1个为空洞,高约12m,半个桩身穿过该溶洞,如图2所示.1号桩基施工至充填型溶洞顶板以上时,孔内有水涌出,穿越暗河以下至完整基岩处成桩难度较大(2)3号桩采纳冲击钻钻至距孔顶66l/l时(距设计桩底高程,孔内突然泄漏,致使塌孔,埋钻.(3)2号桩碰到较大溶洞补浆不及时或漏浆速度过快造成了塌孔.(4)改3号桩距桩底处发育一充填型溶洞,高,为避免击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孑L底时,采纳振动锤跟进由6l6mnl钢板制作的钢护筒.继续钻进时,孔内泥浆刹时全数流失,钢护筒因经受较大的土体侧压力发生变形,最大变形量达到80cm,钻头被卡在距孔底处,打捞钻头难度较大.(5)碰到暗河体系及其他发育的溶腔造成塌孔,地面下陷,经多次回填,对桩孔周边的地层扰动专门大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严峻.3处置方案(1)1号桩由于穿越暗河以下至完整基岩处成桩175鲞障c1?桥梁工程?王树国,中志军一宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处置技术难度较大,同时考虑到穿越暗河将对原暗河体系的影响,将1号桩向线路右边平移,使1号桩桩底避开暗河系统.同时对1号桩处原承台右边进行部份加宽处置,对1号桩已成孔部份采纳C15混凝土回填处理,如图2,图3所示.,一抛图21号桩地层示意位毛lJ图31号桩移位平面示意(单位:cm)为避免移位后的1号桩穿溶洞时泥浆突然泄漏导致塌孔,采纳冲击钻成孔至充填型溶洞顶板以上5m 时,DZJ一150型振动锤辅助下沉钢护筒至孔底,并对钢护筒和孔壁问的间隙进行注浆填充.移位后的1号桩穿过充填型溶洞时,显现泥浆缓慢泄漏现象,采纳反复回填粘土夹片石,混凝土,硫铝酸盐水泥等,小冲程反复冲击成孔工艺进行施工,最终顺利成孔.(2)3号桩采纳冲击钻钻至距孑L顶66m时(距设计桩底高程,孔内突然泄漏,致使塌孔,埋钻.造成塌孔漏浆的缘故为2号墩基础下部暗河系统极为发育,虽经多孔钻探,但由于岩溶发育没有规律,个别岩溶管道,溶槽等无法完全查清.考虑3号桩钻头埋深66m,钢护简跟进至66Ill处,摩阻及偏斜孔等诸多不确信因素阻碍,难以实施.而且受现场地形条件限制,大型机械设备无法进入施工现场.护筒跟进实施难度超级大,采纳钢护筒跟进,在原位打捞钻头那么更困难,实现的可能性小.将3号桩向线路左侧前方外移,同时对3号桩处原承台尺寸进行调整,原3号桩孔采纳cl5混凝土回填密实.如图4所示.对3号桩底~处小型空腔先钻孔(注浆孔),注浆管跟进后采纳C20细石混凝土填充,要求填满加固密实,再对~处填充型溶腔采纳M10水泥砂浆压浆加固密实.(3)鉴于改3号桩发生孑L内泥浆突然泄漏致使钢176『【1图43号桩移位平面示意(单位:om)护筒严峻变形,给下步施工带来专门大难度.为幸免2号桩发生类似情形,2号桩冲击成孔深度至设计桩底20m时,采纳DZJ一150型振动锤辅助下沉钢护简.钢护筒底部10m采纳壁厚25mm钢板制作,孑L口以下20m采纳616mm钢板制作,其余部份采纳壁厚20mm 钢板制作.继续钻进深度到9m时,孔内泥浆突然泄漏,多次填筑大量片石,袋装水泥,黄土,碎石均无法钻进,且每次漏浆,假设不及时回填均有泥浆流失殆尽之趋势.在不完全了解地下溶洞或暗河,裂隙情形下,反复回填冲击难以短时间内生效,决定采纳外径为的二级钢护筒跟进至漏浆口周围.为了增强护筒支护强度和刚度,保证二级护筒能经受64m孔深处的侧压力,避免在完全漏浆情形下护筒变形,二级钢护筒底部30m采纳625mm钢板制作,其余部份采纳620mm钢板制作,而且在二级钢护筒底部14m范围设[14槽钢增强带,间距50am一道,增加护筒刚度.二级钢护筒下至64m后,孔底灌注1m厚混凝土进行封底,并在两层钢护筒之间采纳水泥砂浆灌注密实,如图5所示.护筒顶nl2401}雎浆管=距离孔口535m压水泥浆填水玻璃/.一.一一口~-fL!X,\混凝土封底钢筋混凝土边搭边支护/距离孔口7298n图5二级钢护筒跟进示意(单位:cmJ二级钢护筒加固完成后,采纳冲击钻再次冲击,距孔顶64m时,孔内泥浆再次发生泄漏,待泥浆面稳固后,孔内泥浆深度约8m,经潜水员多次下水探摸,找到了溶洞口的位置,并再用棉絮和袋装混凝土成功进行了封堵.(4)改3号桩距桩底处发育一充填型溶洞,铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2020(8)王树国,中志军一宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处置技术高,为避免击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孔底时,采纳DZJ一150型振动锤跟进由616mm钢板制作的钢护筒.继续钻进时,孔内泥浆刹时全数流失,钢护筒因经受较大的土体侧压力发生变形,最大变形量达到80cm,钻头被卡在距孔底处.通过孔内摄像,观看到孔底小里程靠线路右边发育一溶洞,宽约,具体深度未能探测,如图6所示.一疆\底小里程靠右边发育溶洞,宽约12m图6改3号桩变形钢护筒示意(单位:m)从改3号桩地质资料及揭露的情形分析,桩底溶洞为暗河管道或与暗河连通的岩溶管道.为避免钢护筒变形范围进一步加大,桩孔内采纳碎石和机制砂回填至距孔顶20m.回填后采纳人工挖孑L,逐级割补法对变形钢护简进行修复,每次修复~.为确保孔内人员施工平安,避免钢护筒发生二次变形,在3号桩桩周1m范围环向设l4根4,1o8mm钢花管进行注浆加固,加固深度至基岩面,浆液为水泥单液浆,注浆压力为~.钢护筒割开后,若是背后为空洞,采纳水泥砂浆进行回填,而且等水泥砂浆凝固后才能割除钢护筒.每次割除高度不大于,每处钢护筒割除后,清理,凿除钢护筒背后的杂土或回填的水泥砂浆,采纳20mm厚的圆形钢板带进行焊接修补,修补后的钢护筒每隔焊接1道圆形[14槽钢带进行增强.变形钢护筒修复完成后,对钻头进行部份切割提出钻头,对孔底溶洞采纳混凝土进行了回填,从头补充泥浆采纳钻孔桩工艺顺利成孔.(5)2号墩桩基础位置砂卵石地层覆盖深度达60m,3号桩孔发生坍孔,地表塌陷及1~3号桩孔又通过量次回填,对桩孑L周边的地层扰动专门大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严峻.为确保桩基的结构平安,并利于l号,2号,3号孔在砂卵石地层的下部成孔,需对1号,2号,3号整个桩身周边范围地层进行注浆加固.注浆范围:l号,2号,3号桩外,深50m.钻孔间距,梅花形布置,孑L径108mm,注浆顺序先外侧后内侧.用注浆泵注浆,注浆压力操纵在~,具体压力值由现场实验确信.同时铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2020(8) ?桥梁工程?承台外2m范围以下7m的土层应采取注浆等方法加固处置,承台底至原地面处基坑采纳1:95的水泥土回填处置.4结语长巴河大桥2号墩基础下部岩溶发育极不规律,虽经多次钻探,很难完全查清岩溶管道的发育情形,对该地层岩溶发育情形熟悉不充分,施工进程中,进行了多次变更.因此,岩溶地域修筑桥梁桩基时,应付桩位进行详细的地质钻探,尽可能幸免在岩溶极为发育,地质条件极为复杂的地层上修筑桩基,幸免类似情形的发生.(1)墩位选择时,假设发觉穿越暗河系统,原那么上避开暗河,采取调整桥跨躲开暗河,施工难度会大大降低,增加费用也会低于处置穿越暗河费用.(2)岩溶地域桩基础设计:对同一基础范围内溶深高差差异,各桩受力很不均匀,采纳增强桩顶配筋,不能知足短桩受力要求时,以钢护筒穿过顶部岩层调节短桩的嵌固深度,使钢护筒与孔壁之间形成裂缝,人为加长某些桩的自由长度,使各桩的剪力刚度比较接近,从而达到调整各桩顶水平力,改善短桩的受力.穿过溶洞的钻孑L桩,桩底支承的顶板厚度应知足完全由桩底部受力,应不小于3d(d为桩设计直径),且不小于5m;当桩侧累计顶板厚度大于5m时(其中厚度小于1m的岩层顶板不予计入),那么桩底可置于顶板厚度不小于且不小于3m的岩层上.(3)在岩溶地域修筑桥梁桩基时,对地质资料进行认真分析,依照不同的地层条件采取切实可行,平安有效的施工方式,并预备益处置岩溶所需的设备和材料,以便桩基施工进程中碰到漏浆,塌孔等情形时,可以当即进行处置.(4)岩溶地域钻孑L桩施工时,现场储蓄大量的片石,水泥,粘土和碎石,挖掘机随时待命,以便孔内漏浆明显时,当即进行回填,堵塞溶洞,幸免因孔内泥浆完全泄漏致使塌孔,埋钻.(5)下沉钢护筒预备工作要充分,快速下沉能够减少孔内浮渣沉淀厚度,减小钢护筒和沉渣之间的摩阻力,不然,钢护筒很难下沉到成~L-fL底位置.(6)在有溶洞,暗河及岩溶管道等极为复杂的地质条件下进行钻孔施工,用钢护筒后跟进可有效避免孔内泥浆突然泄漏致使塌孔,但应依照不同的地质和桩径,采取有效的方法确保钢护筒的刚度.参考文献:[1]铁道第四勘探设计院.长巴河大桥施工设计图[Z].武汉:2004.『2]张占彪.潘军.典型岩溶地质钻孔桩施工方式『J].铁道标准设计, 2007(8).[3]—2005,铁路桥涵设计大体标准[S]177。
岩溶对隧道安全影响分析及处治技术摘要:随着地区铁路建设力度加大,铁路路网规划持续实施,岩溶地区建设的隧道明显增加,极大地促进地区经济健康稳定发展。
但在隧道工程建设过程中,岩溶会对隧道施工安全造成不同程度的影响,极易出现各类安全隐患问题。
施工企业需要多层次准确把握岩溶在隧道安全方面的具体影响,优化利用处治技术,最大化降低岩溶影响程度,提高隧道施工质量与运行经济效益。
因此,本文结合具体案例,从不同角度入手客观阐述了岩溶对隧道安全影响及处治技术。
关键词:岩溶隧道安全影响处治技术岩溶问题属于世界性难题之一。
在隧道工程建设过程中,施工企业不可避免会到各种岩溶问题,尤其是岩溶区域,岩溶发育复杂化、类型多样化等,极易出现“突泥、突水”等现象。
施工企业需要多层次深入分析隧道建设地区出现的岩溶问题,从隧道安全角度入手,科学处治岩溶问题,提高隧道围岩安全性与稳定性。
一、具体案例以“云桂铁路云南段隧道隐伏岩溶”为例,在整治过程中,云桂铁路云南有限责任公司转发了第三方检测单位《隧道基底隐伏岩溶探测成果报告》,云桂铁路云南段1~8标段施工单位提供了《云桂铁路云南段岩溶地区隧道岩溶及岩溶水核查成果及附件》,明确了整治范围,云桂YGTJ-1标中第一册平贯一号、平贯二号及富宁隧道(部分)共33段异常段;YGTJ-2标中第一册八郎隧道、里颇隧道、革朗隧道(部分)及保上隧道(部分)共34段异常段等。
该段隧道施工空间狭窄,围岩不稳定性,各类施工机具设备活动频繁,隧道隐伏岩溶探查实施难度较大,采用风枪探查隧底及周边岩溶,弹性波 CT 法、地质雷达法等物探方法作用到该段落隧道底部岩溶探测环节,开挖过程中分段探查方法作用其中。
隧道开挖揭示岩溶并且与岩溶异常存在连续分布,岩溶异常直径或高度范围较大,岩溶异常可能为地下水径流、排泄或地表水入渗通道。
相应地,下面边便是云桂线云南段岩溶隧道部分情况。
二、岩溶对隧道安全的影响以“云桂铁路云南段隧道隐伏岩溶”为例,从岩溶发育条件入手,地区岩溶类型并不单一,对隧道工程项目造成多样化影响,比如,洞害、洞穴坍塌、水害,岩溶水对隧道工程项目的影响是最大化的,导致隧道存在安全风险,无法处于稳定运行中。
岩溶地段隧道处理措施摘要:在岩溶地质隧道施工中,经常遇到涌水以及大小不同的溶洞影响工程施工问题,本文结合江西省万载至宜春高速公路XX隧道施工过程中的岩溶地质情况,重点探讨了隧道岩溶段断层破碎带、浅埋软弱围岩、隧道偏压、突泥涌水等常见问题采取的处理措施,简单介绍了规模较大溶洞及跨越溶洞区采取的处理措施。
关键词:岩溶地质、隧道、处理措施岩溶是地表水和地下水对溶性岩层经过化学作用和机械破坏作用形成的地下溶蚀现象,不同的岩溶发育成不同的溶洞、裂隙等。
岩溶地段隧道不良地质要素有断层地段、软弱围岩、突泥涌水、冲沟、溶洞及采空区等几个方面。
当隧道穿过可溶性岩层时,有的围岩破碎,容易发生坍塌。
有的溶洞位于隧道底部,充填物松软且深,使隧道基底难于处理。
有时遇到填满饱含水份的充填物溶槽,当隧道掘进至其边缘时,含水充填物不断涌入坑道,难以遏止,甚至使地表开裂下沉,形成“天窗”,隧道的初期支护压力剧增。
有时遇到大的水囊或暗河,岩溶水或泥砂夹水大量涌入隧道.有的溶洞、暗河迂回交错、分支错综复杂、范围宽广,处理十分困难。
正确处理岩溶地质对隧道的施工具有重要意义。
1。
超前地质预报当地质纵断面图上标明前方有断裂破碎带时,采用TGP或TSP地质超前预报系统,用地震反射波法度前方150m范围内围岩情况进行预测。
通过超前预报,及时发现异常情况,预报掌子面前方不良地质体的位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性,为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据,并为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息,使工程单位提前做好施工准备,保证施工安全,同时还可节约大量资金。
所以隧道地质超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等意义重大,具有重大的社会效益和经济效益。
若围岩相当破碎时,采用超前探孔探明前面是否存在溶洞、冲沟等;然后结合超前地质预报资料,进行详细分析,制定相应的施工方案。
1、2022年01月21 日,宜万铁路马鹿箐隧道出口段平导开挖至DK255+978时发生突水、突泥,突水总量约18万,在抢险抽水时又屡次发生突水。
马鹿箐隧道全长7879m,最大埋深约660m,隧道自进口至出口为连续15.3‰上坡。
在路线左侧30m预留二线位置设置贯通平导,平导全长7850m。
隧道穿越地层中灰岩地层为7408m,占隧道总长的94%,隧道区域漏斗、落水洞、暗河十分普遍,岩溶强烈发育,管道岩溶水系极其复杂。
这次事故除多人逃生外,造成10人死亡, 1人失踪。
2、2022年08月05日凌晨1:00时摆布,宜万铁路野三关隧道I线斜井向进口向DK124+602掌子面右侧下部发生突水、突泥,总突水量约15万,突泥量5.4万。
斜井工区Ⅰ线距掌子面约220米填满淤泥和块,其他地段淤泥厚1~4米不等。
野三关隧道Ⅰ线全长13846米,隧道最大埋深695米,设计为人字坡。
Ⅰ线左侧30m设置Ⅱ线。
隧道穿越马坝背斜及二溪河向斜,发育有5条暗河及管道流。
突水后, 5个掌子面人员受困,共计52人被困。
43人获救,其中1人医治无效死亡。
9人中有2人在隧道死亡, 7人失踪。
1、 2022年04月30日15时30分太中银铁路堡隧道3*斜井掌子面左侧拱脚部位发生坍, 坍量约8立米,造成当场死亡4 人, 1人受轻伤。
2、2022年08月06日18点30分摆布,太客专南庄隧道出口 DIK151+603掌子面处上导坑开挖刚完成,在准备架设拱架过程中,上导坑DIK151+603~610段已完成的初期支护蓦地发生整体坍塌。
造成1人死亡, 1名失踪。
1、2022年06月06日10时20分,至铁路下河村2*隧道DK11+195处发生局部坍,导致正在发展施工作业的一台挖掘机和一位司机被困,经紧急抢救,于当日16时58分将被困司机救出。
2、2022年07月06日5时10分,黔桂线扩能改造工程螃蟹冲隧道出口蓦地发生坍, 6名施工作业人员被困洞。
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。
宜万铁路岩溶隧道灾害及防治对策苗德海【摘要】结合在建宜万铁路隧道设计及施工过程中遇到的岩溶地质问题,根据岩溶的形成过程划分岩溶类型,进而对岩溶隧道灾害危险等级进行评价,提出岩溶隧道设计与施工过程应遵循的一般原则和防治对策.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2007(000)007【总页数】4页(P96-99)【关键词】铁路隧道;岩溶隧道;灾害;防治对策【作者】苗德海【作者单位】铁道第四勘察设计院,武汉,430063【正文语种】中文【中图分类】U453.61 概述随着我国铁路建设不断发展,铁路隧道的建设水平得到了极大的提高,原来的工程“禁区”被不断突破,特别是随着铁路路网规划的不断实施,诸多长大复杂岩溶隧道正在修建或即将修建。
考虑岩溶的复杂性及不可预测性,开展规避岩溶隧道建设风险、提高岩溶隧道工程质量、确保其长期运营安全的研究,意义重大。
宜万铁路东起既有鸦宜铁路花艳站,西止既有达万铁路万州站,线路全长377 km。
全线共分布159座隧道,总长338.771 km,长度大于10 km的隧道5座,其中野三关隧道全长13845 m,为全线最长的隧道。
贯通线共有隧道118座,总长226.7 km,隧线比高达60%(图1)。
图1 宜万铁路线路布置线路主要行经云贵高原东北麓,地势陡峻、河谷深切、地形条件极其困难,70%地段位于岩溶地区,区内岩溶强烈发育,构造十分复杂,补给水源丰富,其主要表现为:富水构造、岩溶管道(暗河)、大型充水溶腔、大规模充填溶腔、高压裂隙水等,其规模、数量及工程处理难度为国内外罕见。
2 岩溶类型划分由于地形的起伏,在低洼处易形成积水盆地。
地表水长时间的溶蚀、侵蚀形成了形状各异的岩溶洼地或槽谷,地表水不断向岩体内富集,转为地下水,地表水与地下水的反复循环,形成了落水洞、漏斗等岩溶管道。
在岩溶管道中的地下水向附近更低的水系寻找排泄出口以降低势能,而决定地下水径流途径的则是岩层产状、褶皱、断层、节理等。
铁路隧道施工安全事故案例及因素分析一、铁路隧道施工安全事故类型及案例(一)、复杂岩溶隧道突水、突泥。
1、2023年1月21日,宜万铁路马鹿箐隧道出口段平导开挖至DK255+978时发生突水、突泥,突水总量约18万方,在抢险抽水时又多次发生突水。
马鹿箐隧道全长7879m,最大埋深约660m,隧道自进口至出口为连续15.3‰上坡。
在线路左侧30m预留二线位置设立贯通平导,平导全长7850m。
隧道穿越地层中灰岩地层为7408m,占隧道总长的94%,隧道区域漏斗、落水洞、暗河十分普遍,岩溶强烈发育,管道岩溶水系极为复杂。
这次事故除多人逃生外,导致10人死亡,1人失踪。
2、2023年8月5日凌晨1:00时左右,宜万铁路野三关隧道I线斜井向进口方向DK124+602掌子面右侧下部发生突水、突泥,总突水量约15万方,突泥量5.4万方。
斜井工区Ⅰ线距掌子面约220米填满淤泥和石块,其他地段淤泥厚1~4米不等。
野三关隧道Ⅰ线全长13846米,隧道最大埋深695米,设计为人字坡。
Ⅰ线左侧30m设立Ⅱ线。
隧道穿越石马坝背斜及二溪河向斜,发育有5条暗河及管道流。
突水后,5个掌子面人员受困,共计52人被困。
43人获救,其中1人医治无效死亡。
9人中有2人在隧道内死亡,7人失踪。
(二)、软弱围岩隧道塌(坍)方1、2023年4月30日15时30分太中银铁路吴堡隧道3#斜井掌子面左侧拱脚部位发生坍方, 坍方量约8立方米,导致当场死亡4人,1人受轻伤。
2、2023年8月6日18点30分左右,石太客专南庄隧道出口DIK151+603掌子面处上导坑开挖刚完毕,在准备架设拱架过程中,上导坑DIK151+603~610段已完毕的初期支护忽然发生整体坍塌。
导致1人死亡,1名失踪。
(三)、隧道掌子面后方塌方1、2023年6月6日10时20分,大理至丽江铁路下河村2#隧道DK11+195处发生局部坍方,致使正在进行施工作业的一台挖掘机和一名司机被困,经紧急抢救,于当天16时58分将被困司机救出。
宜万铁路沿线岩溶发育规律及其对隧道工程的影响
隧道工程, 岩溶, 万铁路, 沿线, 规律
摘要
鄂西南地区是我国岩溶最发育、最典型的地区之一,新建宜万铁路就位于渝东、鄂西地
区,地形条件特别恶劣,铁路沿线山高坡陡、河谷深切,岩溶地貌发育,构造复杂,不良地
质普遍发育。宜万铁路沿线滨海至浅海相的碳酸盐岩类地层大面积分布,约占全线的70%
左
右。桥隧约占线路总长的72.66%,是我国铁路建设史上最艰难的线路之一。特别是多座隧
道的埋深大于SO0m,最大埋深达800m,有的在暗河下部通过,地下水位高,水压大,最
大水头差达300一400m。本论文依托新建铁路宜万线岩溶水文地质调查项目,研究宜万铁
路沿线岩溶发育与分布规律及其对隧道施工的影响,征对性强,有重要的理论与实际意义。
本文以宜(昌)一万(州)铁路6座工级风险隧道为例,将宜万铁路沿线分为东部、中
部、中西部、西部四个区段,并主要以中部、中西部、西部为研究重点,分析各个区段的岩
溶地貌类型、岩溶发育特征,总结出岩溶发育规律,在此基础上,详细分析了岩溶发育对隧
道工程的影响。
1.中部区段地貌类型基本配置为台原山地和深切峡谷,属于典型的向斜谷地汇水、纵向
径流、集中排泄的岩溶水运移模式。岩溶发育受地层岩性、地质构造、地形等因素控制。岩
溶发育特征主要为:岩溶发育强烈;岩溶发育不均一,各岩溶水系统补给区岩溶相对均匀,
而在径流排泄区,岩溶发育极不均一,以集中溶洞、管道为主要形式;垂向上岩溶发育分带
性明显,由上向下划分为:表层岩溶带一垂向渗滤带一水平径流带一深部循环带,各带发育
厚度分别为5~30m、30一200m、100一200m、200~500m。岩溶发育规律可以概括为:岩
溶发育具有成层性,不均匀性和向深性。
2.中西部区段基本地貌类型为溶丘洼地、溶蚀一侵蚀峰丛峡谷。岩溶水运移模式为分散
和集中补给、垂向径流一水平径流转换频繁、多级集中排泄。地表和地下岩溶形态发育,主
要受地层岩性,地质构造、水动力条件控制。自地表向下可分为:垂向渗滤带、季节变动带、
水平径流带和深部循环带,在不同的水文地质区段其岩溶发育深度具有明显变化。岩溶发育
规律归纳为:岩溶发育受地层岩性控制;受构造控制;受可溶岩与非可溶岩界面接触面控制;
岩溶水系统显示了多级排泄的特点,而每级排泄都是非全排型。运用水文地球化学理论和同
位素水文地质方法,认为马鹿警隧道突水来源为年代较老的溶洞封存水。
3.西部区段基本岩溶地貌类型为垄脊槽谷,受背斜和断层控制及非可溶岩阻隔,形成了
侧向补给、背斜垄脊分流排水、纵向槽谷管道流集中排水的岩溶水运移模式。各种岩溶形态
齐全,岩溶发育主要受地层岩性、地质构造、水动力条件控制。岩溶发育规律可总结为:岩
溶顺层发育;岩溶沿构造裂隙发育;岩溶沿断层发育;岩溶沿不同岩性接触带发育;溶崩角
砾岩岩溶不发育。
岩溶发育对隧道的影响分别为:
1.中部八字岭隧道进口段均处于非碳酸盐岩和不纯碳酸盐岩中,基本不会遇到岩溶水的
危害.大路坡向斜蓄水构造段是最可能遭遇较大的静水储量并伴有高水压位置,穿心坪向斜
富水构造位于隧道出口端,在PZc和PZ二接触带将会出现中等规模的涌水或溶腔。野三关
隧
道和大支坪隧道岩溶点多位于向斜核部和背斜两翼,隧道在通过这些部位时可能会遇到大规
模的突水突泥。但由于野三关隧道大部分位于深部循环带内,大支坪隧道除了进口和出口段
也大部分位于深部循环带内,因此对施工有利。
2.中西部马鹿警隧道区内地下河发育成网状,分支较多,隧道大部分位于垂向渗滤带、
季节变动带、水平径流带内,对隧道威胁最大的区段是鸟腊河槽谷和小马滩一凉风洞地下河,
与这两个地方对应的隧道线附近存在巨大的低阻异常区。“1.21”涌水事故所在的溶腔已经
处理完毕,对隧道影响不大。云雾山隧道在白果坝背斜两翼及寒武系灰岩与奥陶系隔水层接
触带岩溶非常发育,已揭露不少溶腔,雨季可能出现大规模涌水。
3.西部齐岳山隧道区碳酸盐岩约占隧道总长度的47%,隧道区主要的可能涌水区段为
得胜场槽谷区,齐岳山背斜核部及两翼。具体部位为:断层带附近,构造裂隙发育带,完整
灰岩交界面和可溶岩与非可溶岩层(或溶崩角砾岩)接触带。
关键词:宜万铁路岩溶发育规律隧道影响