圆梁山隧道毛坝向斜深埋大型溶洞成因分析

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圆梁山隧道是渝怀线上最长的铁路隧道

简介：圆梁山隧道是渝怀线上最长的铁路隧道，隧道出口掘进至PDK355+020时遭遇岩溶涌水突泥，导致开挖面被淹，严重影响了正常施工，通过地质钻探等综合预测预报手段并结合涌出物分析，决定采用全断面预注浆技术进行封堵，有效地堵住了地下水，并对围岩进行了加固，恢复了正常施工。

关键字：隧道岩溶涌水突泥全断面注浆1 概述：圆梁山隧道全长11068m，是新建铁路渝怀线上最长的单线隧道，隧道主要穿越毛坝向斜和桐麻岭背斜，其中毛坝向斜高压富水区总长2200m，向斜翼部最大埋深780m，核部最小埋深550m。

该段岩溶和岩溶水异常发育，岩溶、高压富水是地质难题。

根据设计资料，毛坝向斜段正常涌水量为55000m3/d,，最大涌水量83000m3/d，且洞身处存在4.6MPa的高静水压力。

毛坝向斜高压富水区大量排水将会引起地下水位大幅度下降，甚至可能被疏干，直接影响居民的生产、生活用水，也可能引起局部地面的塌陷或开裂。

为了减少隧道修建对周围环境的影响。

针对圆梁山隧道高压富水区采取了“ 注浆堵水，限量排放”的施工原则。

2 开挖面超前地质探测及涌出物分析为确保圆梁山隧道的安全优质、快速顺利施工，有效地采取施工方案，选择合理的注浆方法，在圆梁山隧道施工中采取了多种地质超前预测预报手段，如超前探水孔钻探、红外线、TSP地质雷达超前地质预测预报和地质素描等手段，通过对地质预报信息的综合分析，可以比较准确地判明前方地质情况。

2.1 探测过程圆梁山隧道出口端平导掘进到毛坝向斜高压富水区后，独头掘进达7133米，并在PDK355+058处开始进行反坡开挖，为了确保施工安全，每30m进行一次超前钻孔，以探明前方地质情况，圆梁山隧道出口端平导开挖至PDK355+019时，于2003年6月27日6点开始在掌子面采用MKD-5S地质钻机进行常规超前探测工作。

Fig.1 Layout of water-exploring holes Fig.2 Geologic profile of grouting segment在探水孔施作过程中，探1＃在整个钻进过程中，岩粉为深灰色颗粒，有白色方解石颗粒，有刺激性气体逸出；钻至3m处为破碎岩层，宽度约0.2～0.3m，钻孔内有水涌出，涌水量为20m3/h，充填有黄泥；8～40.6m岩粉为深灰色，较坚硬，局部有破碎灰岩，发生卡钻。

摘取隧道建设的皇冠明珠——中铁隧道集团圆梁山隧道施工纪实

摘取隧道建设的皇冠明珠——中铁隧道集团圆梁山隧道施工纪实圆梁山隧道因位居渝怀铁路控制工程之首而被称为渝怀锁钥，也因其在中国隧道建设中的特殊地位而被称为复杂地质隧道建设的皇冠明珠。

历经了圆梁山隧道那如火如荼的建设，在摘取皇冠明珠的过程中，中铁隧道集团深刻理解了渝怀锁钥和皇冠明珠的内涵。

———题记这里是中国的西部。

武陵横断山脉横亘在渝鄂黔三省市交界处，绵延的群山层层叠叠，乌江和沅江由于大山的阻隔，分别汇入长江和珠江。

这里又是中国西部连接沿海地区的重要通道和桥梁，重庆———这个新兴直辖市以它特有的魅力吸引着人们关注的目光。

揭开历史的帷幔，在伟大的革命先行者孙中山先生的治国方略中就有渝怀铁路建设的宏伟规划。

新中国建立初期，各行各业百废待兴，渝怀铁路的修建方案就已经摆上了国家领导人的重要议事日程。

铁道部对渝怀铁路十分重视，从上世纪50年代起就着手筹备修建工作。

铁道第二勘察设计院也对这条铁路的建设进行了大量的技术投入。

圆梁山，在上个世纪60年代就被水文、地质专家判定为隧道修建的禁区，因此几十年过去了，修建渝怀铁路的决心始终没有下就。

随着隧道施工技术的飞速发展，学术界对大自然有了新的认识。

决策层和专家们坚信：运用现代施工技术、施工方法、施工工艺，有了用高技术手段武装起来的队伍，各种地质灾害都能够被战胜，圆梁山隧道也能如期建成。

终于等到了这一天。

2001年3月1日。

这是冬季山区里少有的晴朗日子，开山的炮声打破了沉寂的土地，圆梁山隧道这个全线第一长、第一难的隧道终于伴随着渝怀铁路这个祖国西部开发第一年就开工兴建的重点项目，在经历了多年论证之后走到了中国隧道建设事业的前台。

圆梁山隧道作为复杂地质隧道建设的皇冠明珠，它的建设将使我国在复杂多变地区修建长大隧道的科技水平实现新的飞跃，它的成功实践将翻开中国隧道建设史新的一页。

渝怀锁钥谁来开渝怀铁路西起重庆，东至湖南怀化。

它是川渝地区重要的出海通道，川渝地区与东南沿海地区间的距离将会因它的建成缩短500余公里，巴山蜀水与经济发达地区的联系会更加紧密。

圆梁山隧道主要地质问题及施工对策

圆梁山隧道主要地质问题及施工对策石新栋(中铁隧道集团渝怀指挥部四川重庆409800)摘要论述新建重庆至怀化铁路工程最长的隧道———圆梁山隧道,施工中所遇到的主要工程地质问题及水文地质问题,以及施工中对这些地质问题采取的处理方法及措施等,取得了明显效果。

关键词隧道地质问题施工对策1 概述圆梁山深埋特长隧道全长11068m , 是渝怀线最长的隧道,居渝怀线十大控制工程之首。

隧道进口细沙车站伸入隧道944m ,出口紧邻炭厂河一号大桥。

隧道位于重庆市酉阳县境内,地处渝、鄂、黔三省市毗连地区,为川东褶皱山地与鄂西山地、贵州高原的接触带,属中低山地形,相对高差900 余米。

主要发育毛坝向斜、桐麻岭背斜及伴生断裂,向斜区内发育较多横张断裂。

地貌形态受构造和岩性控制,具带状展布特征,以褶皱构造为骨架,形成北北东向山脉和纵向河谷相间。

隧道穿越乌江水系与沅江水系的分水岭———武陵横断山脉。

地形条件十分困难,施工埸地非常狭窄,地质条件异常复杂,隧道穿越的主要地层岩性为:灰岩、沥青质灰岩、泥岩、砂岩、白云岩、煤层等。

主要工程地质问题有:岩溶、岩溶涌泥突水、高水位富水、高地应力、石油天燃气、煤层瓦斯及断层破碎带等。

隧道起止里程为DK351 + 465～DK362 + 533 ,除进口端995m 为双线大跨车站隧道外,其余均为单线隧道。

为施工通风,探明地质和运营救援的需要,距隧道右侧30m 设全长11186m 的贯通平行导坑;平行导坑也是预留复线位置,平行导坑与正洞间设联络横通道。

为解决进出口施工埸地,进口平导右侧设56m 长的施工横洞,出口正洞左侧设103m 长的施工横洞。

隧道衬砌为复合衬砌,防排水结构除高水位富水区段及局部岩溶发育处遵循“以堵为主、适量排放”的设计原则外,其余均采用“以排为主”的设计原则。

隧道道床为长枕埋入式钢筋混凝土无碴道床。

本隧道施组总工期为50 个月,即2001 年1 月1 日开工,2005 年3 月1 日完工。

隧道全断面注浆技术

圆梁山隧道全断面注浆技术摘要：圆梁山隧道是渝怀线上最长的铁路隧道，隧道出口掘进至PDK355+020时遭遇岩溶涌水突泥，导致开挖面被淹，严重影响了正常施工，通过地质钻探等综合预测预报手段并结合涌出物分析，决定采用全断面预注浆技术进行封堵，有效地堵住了地下水，并对围岩进行了加固，恢复了正常施工。

关键词：隧道岩溶涌水突泥全断面注浆1 概述圆梁山隧道全长11068m，是新建铁路渝怀线上最长的单线隧道，隧道主要穿越毛坝向斜和桐麻岭背斜，其中毛坝向斜高压富水区总长2200m，向斜翼部最大埋深780m，核部最小埋深550m。

该段岩溶和岩溶水异常发育，岩溶、高压富水是地质难题。

根据设计资料，毛坝向斜段正常涌水量为55000m3/d，最大涌水量83000m3/d，且洞身处存在4.6MPa的高静水压力。

毛坝向斜高压富水区大量排水将会引起地下水位大幅度下降，甚至可能被疏干，直接影响居民的生产、生活用水，也可能引起局部地面的塌陷或开裂。

为了减少隧道修建对周围环境的影响。

针对圆梁山隧道高压富水区采取了“注浆堵水，限量排放”的施工原则。

2.1 探测过程圆梁山隧道出口端平导掘进到毛坝向斜高压富水区后，独头掘进达7133m，并在PDK355+058处开始进行反坡开挖，为了确保施工安全，每30m进行一次超前钻孔，以探明前方地质情况，圆梁山隧道出口端平导开挖至PDK355+019时，于2003年6月27日6点开始在掌子面采用MKD-5S地质钻机进行常规超前探测工作。

超前探孔布置如图1所示。

图1 探水孔横断面布置图2 注浆段地质情况示意Fig.1 Layout of water-exploring holes Fig.2 Geologic pro grouting segment 在探水孔施作过程中，探1＃在整个钻进过程中，岩粉为深灰色颗粒，有白色方解石颗粒，有刺激性气体逸出；钻至3m处为破碎岩层，宽度约0.2～0.3m，钻孔内有水涌出，涌水量为20m3/h，充填有黄泥；8～40.6m岩粉为深灰色，较坚硬，局部有破碎灰岩，发生卡钻。

圆梁山隧道溶洞地段抗水压衬砌结构试验分析

第 1 层钢筋应力量测部位最大拉应力量测终值注 : 表中 + 左下边墙 2 58 - 4 70 为受拉 , 拱顶 16 82 右拱脚 5 23 4 92 - 15 75 右下边墙第 2 层混凝土应力左拱脚 0 63 - 11 92 - 15 94 - 2 86 - 5 58 - 11 88 拱顶第 3 层钢筋应力拱顶右下边墙 0 85 - 35 65 - 27 66 - 6 62 左下边墙 0 89 - 8 42 - 1 61 左拱脚 0 86 - 4 00 第 4 层混凝土应力拱顶右拱脚 0 71 - 4 33
试验目的及方案为确保施工质量和安全, 掌握隧道穿越高压富
水地段衬砌结构的受力特征, 通过对隧道抗水压衬
图5
圆梁山隧道抗水压衬砌结构受力测点布设
3 2
试验结果及分析
#
圆梁山隧道 2 溶洞地段的开挖施工 , 于 2004 年 2 月底贯通, 随后施作抗 4 5 M Pa 的型钢混凝土衬砌结构。在 2 个断面 DK354+ 482 和 DK354+ 491 埋设测试元件后, 自 2004 年 5 月 2005 年 5 月底对其结构的受力 ( 水压力和结构应力等 ) 状况进行了现场跟踪测试。自衬砌施作至量测截止时 , 2# 溶洞地段泄水洞一直未封堵 , 处于排水状况。 3 2 1 衬砌壁后水压力根据文献 [ 6] 中毛坝向斜核部地表降雨与隧道涌水的监测结果分析, 2# 溶洞地段开挖贯通之前, 地表与隧道通过岩溶管道的水力联系极具明显, 已处于完全连通状态。因此抗水压衬砌结构试验期间测得的衬砌壁后水压力 , 随地表降雨量以及隧道泄水洞的排水状况而发展变化 , 如图 6 所示。在泄水洞的排水管基本保持定量开启状况下 , 雨季期间的水压力随地表降雨的补给量增大而增大, 隧道涌水量也相应增大 ( 见图 7) ; 非雨季期间的水压力及涌水量发展基本平稳。量测期间 , 测得衬砌壁后水压力最大值为 1 923 M Pa, 位于拱顶部位。 2005 年 5 月 28 日量

倒虹吸形成深饱水带大型充填溶洞的典型实例——圆梁山隧道毛坝向斜深饱水带特大型充填溶洞的形成及充填

４６５
ＪｕｎｌｆＥｇｎｅｉｅｌｙ工程地质学报ｏｒｎｉｒｇＧｏｇａｏｅｎｏ
２１００
｝收稿日期：０９０ — ７２０ — ９２；收到修改稿日期：０００ — ０２１— ３２．基金项目：铁道部科技发展计划项目（０１０９ — ）２０Ｇ０Ａ１的资助．第一作者简介：张倬元，工程地质专业．ｍａｌｔｊ＠ｓａｃｒＥｉ：ｙｌｉ．ｏｅｗｎｎ
核部吴家坪组碳酸盐岩中的层间滑脱与纵向张裂隙分别发育为１、洞，２溶东翼茅口碳酸盐岩中的层间错动带则发展为３溶洞；因深部径流条件改变而被充填，成现今这种罕见的深饱水带特大型充填溶洞。后形
关键词圆梁山隧道中图分类号：４２１Ｕ５．毛坝向斜深饱水带倒虹吸循环充填溶洞黏性土爆喷型突出文献标识码：Ａ
泥盆系泥岩包围的二叠系及三叠系碳酸盐岩构成且受众多Ｎ～ＮＷｗｗ向横张断裂切割的毛坝紧密向斜。穿越毛坝向斜碳酸
盐岩长度约２２ｍ。地表多为岩溶洼地及槽谷，．ｋ岩溶泉、泉群、暗河多出露于横张断裂端部碳酸盐岩与下伏泥岩接触带。泉出
露高程，即向斜岩溶水局部排水基准面，亦多在８０～０ｍ以上。隧道高程低于局部排水基准面４０～４０５９００５ｍ。隧道施工开挖揭示，向斜核部和东翼在隧道洞身附近当地地下水位４０以下发育有３个罕见的特大型充填溶洞。其中平切面积达６０ｍ０ｍ００充填有紫红色粉细砂的２溶洞多次发生涌砂突水灾害，涌砂量高达６１总ｘ０ｍ。３溶洞则发生过极其特殊的黏性土爆喷型突

圆梁山隧道主要地质问题及对策

维普资讯
总第７期８
２００２年第５期
西部探矿工程
ＷＥＳＴ— ＣＨＩＮＡＸＰＬＥ０ＲＡＴ１０ＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ｓｉｓＮＯ．ｅｒｅ７８
Ｓｐ０２ｅｔ２０
文章编号：０４５１（０２０ — １１０１０ — ７６２０）５０ — ３
①设计注浆液配合比。 ②安装机构及准备材料，连接好注浆管。 ③充分搅拌浆液，在注浆过程中，且等用浆液要不停搅拌，确保浆液的流动性和匀质性。 ④ 用注浆机注入浆液，直到排气管溢出浆液为止。注浆压力控制在０２ａ左右。．ＭＰ ⑤ 清理、结束。
（）浆：６注
（）不合格材料杜绝使用，３对不合格锚杆要重新补充。
（）严格按安全操作规程操作机械和施工作业。４
３４施工监探量测及信息反馈．
施工监控量测是施工决策与管理的信息源与控制对象，它对
于城市地下工程安全施工是极为重要的。整个监控量测均应围绕着安全、济、速这个中心来运行。其运行的状态与质量直经快接关系着工程的安全与质量，须认真对待。实际施工中主要实必施了地表沉降、建筑物倾斜观测、拱顶下沉、周边收敛以及地震波
中图分类号：５．ＩＵ４６３＋３文献标识码：Ｂ
圆梁山隧道主要地质问题及对策
石新栋
（中铁隧道集团公司渝怀指挥部，南洛阳４１０）河７００

圆梁山隧道岩溶突水机理及防治对策研究

第27卷第2期岩土力学 V ol.27 No.2 2006年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2006收稿日期：2005-02-02 修改稿收到日期：2005-07-21作者简介：刘招伟，男，1962年生，教授级高级工程师，北京交通大学博士后，中铁隧道集团科研所所长，主要从事隧道及地下工程施工的科研工作。

Email:liuzhaowei05@文章编号：1000－7598－(2006) 02―0228―05圆梁山隧道岩溶突水机理及防治对策研究刘招伟1，何满潮2, 3，王树仁3(1. 北京交通大学土建学院，北京 100044；2. 中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院，北京 100083；3. 中国地质大学（北京）岩土工程与地热工程创新基地，北京 100083)摘要：采用现场调查、数值模拟与理论分析相结合的研究方法，对圆梁山隧道岩溶突水的机理及其防治技术进行了系统地研究，揭示了隧道岩溶突水是受水压、岩溶充填物与隧道围岩塑性区范围等影响的渐进破坏过程，总结了隧道岩溶突水机理，并针对圆梁山隧道揭示的溶洞情况，制定了岩溶突水的防治原则，实现了复杂岩溶条件下安全、高效的施工效果。

关键词：圆梁山隧道；岩溶突水；数值模拟；防治对策中图分类号：TV 554 文献标识码：AStudy on karst waterburst mechanism and prevention countermeasuresin Yuanliangshan tunnelLIU Zhao-wei 1, HE Man-chao 2,3, WANG Shu-ren 3(1. Civil Engineering Department, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Geotechnical Engineering Institute, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China; 3. Innovative Base of Geotechnical and Gesthermal Engineering, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)Abstract: By means of investigation on the engineering geological conditions, numerical modeling, and theoretical analysis, the mechanism of the karst water burst and its prevention countermeasures in Yuanliangshan tunnel are researched systematically. The results show that the karst water burst in tunnels is a gradually developed process, which is influenced by water pressure, different filling materials and the plastic zones around the tunnel. The mechanism of the karst water burst in tunnels is summarized; and in light of the karst conditions exposed in Yuanliangshan tunnel, the principles for preventing the karst waterburst are established. Thus, construction of tunnels under complex karst conditions with safety and high efficiency has been achieved. Key words: Yuanliangshan tunnel; karst water burst; numerical simulation; prevention countermeasure1 引言圆梁山隧道是渝怀铁路线上最长的隧道，全长11.068 km ，为已建和在建铁路隧道中施工难度最大的工程之一。

圆梁山隧道毛坝向斜深埋大型充填溶洞及其形成机制分析

文章编号：０６— １６２０）４— ０３— ８１０２０（０７００５０
圆梁山隧道毛坝向斜深埋大型充填溶洞及其形成机制分析
蒋良文料易勇进贾中明
（中铁二院工程集团有限责任公司，成都６０３）１０１
维普资讯
２００７年４月
铁
道
工程学报来自Ａｐ２０７ｒ０
第４期（１３总０）
ＪＵＲＮＡＬＯＡＩＷＡＹＥＩＥＥＮＧＳＩＴＯＦＲＬＮＧＮＲＩＯＣＥＹ
Ｎ．（ｅ．０）Ｏ４Ｓｒ１３
摘要：研究目的：圆梁山隧道施工开挖揭示，坝碳酸盐岩向斜核部和东翼在隧道洞身附近发育３个罕见的大毛型深埋充填溶洞，中２溶洞多次发生涌砂突水灾害，溶洞还发生过粘性土爆喷型突出灾害；其３通过对３个溶
洞发育充填的基本特征及灾害特征的综合分析研究，阐明３个溶洞的形成机制，为整治设计提供地质依据。
ＡｂｓｒｃＲｅｅｒｈｐｐｏｅ：ＤｕｎｏｔｕｔｏｆＹｕｎｌｎｇｈｎｔｎｅ，ｉａｅ０ｎｄｔａｎｒｑｅｔｇｅｔｔａｔ：ｓａｃｕｒｓｓｉｒｇｃｎｓｒｃｉｎｏａｉｓａｕｎｌｔｈｓｂｅｎｆｕｈｔ３ｉｆｅｕｎｒａａｄｅｕｅａｅｘｓｓｎａｅｐｂｒｄｃｖｓｅｉｔｅｒＹｕａｌａｕｅｔｃｒｎａｔｒｎｇｏｏａｃｒｏａｅｒｃｙｃｉｅｎ２ａｅｏｉｎｉｎｇｔｎｎｌａｏｅａｄｅｓｅｎｗｉｆＭａｂａｂｎｔｏｋｓｎｌｎ．Ｉｃｖｆｔｅｏｃｒｅｕｓｉｇｗａｅｎａｎｙｔｍｅ．Ｉｃｖｏｃｒｅｅｅｂｒｔｎｒｐｉｎｆｃａｅｓｉ．Ａｆｅｈｍｃｕｒｄｇｈｎｔｒａｄｓｎｄｍａｉｓｎ３ａｅｃｕｄｖｎｕｓｉｇｅｔｏｏｌｙｙｏｌｕｔｒｉｔｇａｅｎｌｓｓａｄｒｓａｃｓｐｒｏｍｅｆｔｅｆｌｎｈｒｃｅｓｉｓｏｈａｄ３ｃｖｓａｄｄｉａｔｒｐｔｒｎｄｎｅｔｄａａｙｉｎｅｅｒｈｉｅｆｒｄｏｈｌｇｃａａｔｒｔｆｔｅｓｉａｅｎｓｓｅａｔｎａｒｉｉｉｃｅｄｓｒｐｉｎｈｓｂｅｄｏｈｉｏａｉｎｍｅｈａｉｍｎｈｅｇｏｏｉａａｉｌｂｅｇｖｎｔｈｓｏａｅｉｎｏｅｃｔａｅｎｍａｅｆｒｔｅｒｆｒｔｏｃｎｓａｄｔｅｌｇｃｌｂｓｓｗｉｌｉｅｏｔｅｄｉｐｓｌｄｓｇｆｉｏｍｔｅｐｏｅｔｌｇｏｏｉａｉａｔｒｈｔｎｉｅｌｇｃｌｄｓｓｅ．ａＲｅｅｒｈｍｅｈｄｓ：ｈｅｐｓｃｌｐｏｐｃｉｇｏｏｎｕａｅａｄｉｕｎｅ，ｈｒｚｎａｒｌｉｇａｎｌｒｌｎｓａｃｔｏＴｅｇｏｈｙｉａｒｓｅｔｎｇｕｄｓｒｃｎｎｔｎｌｏｏｔｌｄｌｎｎｄｉｃｉｄｌｇｎｒｆｉｉｎｅｉｉｉｕｎｌｅｔｏｌｉｇｎｃｖｎｔｎｅ，ｔｓｆｆｌｎｓｉａｅ，ｔｅｒｔｃｌａａｙｉｅａｐｉｄ．ｉｈｏｅｉａｎｌｓｓａｐｌｒｅＲｅｅｒｈｒｓｔＴｈｏｈｉｔｇａｅｒｓｃｉｇａｄｔｅｒｔｃｌａａｙｉｓａｃｅｕｌｓ：ｒｕｇｎｅｔｄｐｏｐｅｔｎｈｏｅｉａｎｌｓｓ，ｔａｉｅｔｒｓａｄｄｉａｔｒｆａｕｅｆ３ｒｎｈｅｂｓｃｆａｕｅｎｓｓｅｅｔｒｓｏｃｖｓｄｖｌｐｉｇａｄｆｌｉｅｆｕｄｏｔＴｅｆｒａｉｎｍｅｈｎｓｏｈｅｃｖｓｈｓｂｅｅｎｄｐｅｉｎｒｌ．Ｔａｅｅｅｏｎｎｌｉｎｇａｏｎｕ．ｈｏｒｍｔｏｃａｉｍｆｔａｅａｅｎｄｆｅｒｌｍｉａｉｙｉｈｅｐｔｎｉｌｇｏｏｉａｓｓｅｓｏｈｎｉｌｄｃｖｓｈｖｅｎｄｓｏｅｏｅｔａｅｌｇｃｌｄｉａｔｒｆｔｅ３ｉｆｌｅａｅａｅｂｅｉｐｓｄ．

圆梁山隧道毛坝向斜有关岩溶水文地质问题的浅见

Fra bibliotek４３
烈的部位，即构造形迹密集｛亦ＮＷ张扭、向压扭、走向斜平、面弧顶张扭等结构面最发育）地段；道处剖的隧在向斜承压储水构造最大水压范围；此，道部位是因隧整个向斜构造岩溶水文地质条件相对最复杂的区段。
１隧道所处毛坝向斜构造的部位问题
隧道所处的构造部位．映隧道的总体地质条件反圆粱山隧道处在毛坝向斜的位置：（）面上处在该向斜弧形弯曲最西凸的部位（１平冈
】）：
文章编号：０６２０（０２Ｏ —０４ —０１０ — １６２０）１０２５
圆隧毛坝向有关水文梁山道斜岩溶地质问浅见题的
邓谊明
（道部第四勘测设计院总工办，武汉铁４０６３０３）
提要：圆梁山隧道是整个渝怀线的关键控制性工程。毛坝向斜的岩溶水文地质的复杂性制约该隧道设计和修建的难度。通过对关键难题的分析．出一些浅见．参考。提供
＾
图２毛坝向斜轴面旋扭示意图
（隧道处在封闭的毛坝向斜自流盆地的核心部３）
位（３。图）
图３毛坝向斜自流盆地纵轴断面图

圆梁山隧道3~#溶洞爆喷型突泥分析与研究

2008年第7期铁　道　建　筑Rail way Eng ineerin g文章编号:100321995(2008)0720051204圆梁山隧道3#溶洞爆喷型突泥分析与研究曾　蔚1,2,张民庆3,4(1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,西安　710064;21西安铁路工程职工大学,西安　710065;3.铁道部工管中心宜万铁路总指挥部,湖北恩施　445000;4.中铁隧道集团科研所,河南洛阳　471009)摘要:圆梁山隧道是渝怀线上最长的隧道,隧道全长111068km 。

隧道下导坑施工到DK 354+879(3#溶洞),突发爆喷型突泥,瞬间涌泥4200m 3,塞满下导坑244m 空间。

对3#溶洞爆喷型突泥进行了成因分析,以期对今后遇到类似地质条件下的施工提供借鉴价值。

关键词:圆梁山隧道　爆喷型突泥　分析中图分类号:U45613+3　文献标识码:B收稿日期22;修回日期22作者简介曾蔚(—),女,湖北荆州人,副教授,博士研究生。

1　工程概述圆梁山隧道地处渝、鄂、黔三省市毗连地区,全长111068km ,是渝怀线上最长的隧道。

如图1,圆梁山隧道穿越毛坝向斜、桐麻岭背斜和冷水河浅埋段,穿过三叠系、二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系和寒武系等多种地层。

毛坝向斜受地质构造影响,存在P 2w +c 和P 1q +m 两层承压水,水压力高达4142～4160MPa 。

根据地勘资料,预估全隧道正常涌水量98000m 3Πd ,最大涌水量145000m 3Πd [1]。

2002年9月10日,圆梁山隧道进口正洞超前下导坑施工到DK 354+879里程,掌子面为Ⅱ级深灰色灰岩,围岩较完整,无水。

10∶05隧道开挖放炮后进行正常出渣,10∶40当进行第三车装渣时,掌子面底部渣堆发生轻微移动,于是,现场立即停止出渣,退出机械设备,全体人员撤出洞外。

12∶00设计、施工和科研单位共同召开了紧急处理方案会议,决定施作混凝土止浆墙,以保证后续钻孔注浆作业。

圆梁山隧道毛坝向斜段岩溶作用强度模拟研究

学这样的一个过程【ｌ】．可见水动力、水化学作用贯穿了整
放式软件ＰＲＥＣｖｒｏ．，ＨＥＱ（ｅｉ２）定量计算了圆梁山ｓｎ０
隧道毛坝向斜段岩溶作用的强度．
个岩溶化作用．６１２年由苏联学者且ＣＣＫ￣Ｂ出９．．ＯＯＯ提的岩溶发育基本条件，即可溶岩、可溶岩透水性、的水
关键词：溶作用；ＨＲＥＱＣ模拟；梁山隧道；度岩ＰＥ圆强
中图分类号：６１Ｐ４
文献标识码：Ａ
文章编号：６２９０（０００－０６０１７－１２２１）２０３－４
岩溶研究的学术思想经历了从地壳升降与水动力条件的相互作用，到水文地球化学再到地球系统科
溶蚀性、的流动性，体现了岩溶作用过程中的水水更是
１概述
圆梁山深埋特长隧道是重庆至怀化铁路干线的关键性控制工程，其最大埋深约７０长度达ｌ．８ｍ．８ｍ，１６吲０ｋ该隧道穿越乌江与沅江水系分水岭毛坝一圆梁山地区，为中、山深切河谷地貌，低地形相对高差约６０．５ｍ隧道穿越的主要构造单元为北东一南西向的毛坝向斜和桐麻岭背斜．
气降水补给且径流条件较好．
收稿日期：０ — １ｏ２９１－３０基金项目：国家自然科学基金（０７１５４６２７）通信作者：许模（９３）男，１６一，重庆涪陵人，博士，教授，主要从事地质工程、水文地质等方面的研究工作．— ａ：ｍｅｕｅｕＤＥｍｉｘ＠ｄｔｄ．ｌ．Ｃ

浅谈圆梁山隧道平行导坑施工关键技术

浅谈圆梁山隧道平行导坑施工关键技术刘少魏中铁隧道集团有限公司第一工程处新乡 453000摘要圆梁山隧道平导全长11186m，主要穿越毛坝向斜，桐麻岭背斜及冷水河浅埋段，岩层主要为灰岩、泥岩和页岩。

隧道通过地段岩溶发育，水量大、水压高，断层破碎带多，且含有煤层、瓦斯、石油和天燃气，地质条件非常复杂，施工难度极大，本文主要针对超前地质预报、钻爆、喷锚、装运、通风等关键技术进行论述。

关键词平导施工关键1 工程概述1.1设计概况圆梁山隧道位于重庆市酉阳县境内，是渝怀线上最长的单线电化铁路隧道和关键性控制工程，隧道进口位于细沙河东岸的蟾家坝，出口属麻旺河源头的炭厂河西岸。

正洞右侧30m为平导位置（预留二线），平导进口里程为PDK351+388，出口里程为PDK362+574，平导一般地段开挖断面为4.2×4.7m，特殊地段即高压、富水区段开挖断面为半径3.33m 的圆形。

进口坑底标高为546.92m，出口坑底标高为503.06m，坡面为人字形，进口4432m 坡率为3‰，中间580m坡率7‰，出口6174m坡率8.6‰。

平导一般地段为单侧水沟，高压富水区为中心水沟，隧道最大埋深780m。

1.2. 工程地质与水文地质1.2.1断层隧道穿越的主要地质构造为毛坝向斜、桐麻岭背斜及其伴生或次生断裂等构造。

隧道共穿越13条断层，其NNE向断层5条，大部分为压性特征的走向逆断层，NW及近EW 断层8条，主要集中在毛坝向斜中段，NW向断层很发育，多具张扭性特征，EW向断层发育较差，多具压扭性特征。

1.2.2岩溶、高压水岩溶主要发育在毛坝向斜、冷水河地段、桐麻岭背斜。

水量大，水压高：毛坝向斜段最大静水压力达4.9MPa；冷水河地段、桐麻岭背斜静水压力为1.5～3.0MPa，水量大：全隧正常用水量为9.8×104m3/d，最大涌水量为14.5×104m3/d，特大暴雨之后全隧最大涌水量30×104m3/d，预测难度大：全隧6960米石灰岩段都有发育溶洞、溶管（穴）的可能。

圆梁山隧道深埋大规模充填性溶洞成因探讨

$0 $4 三号大溶洞万方数据三号大溶洞地处毛坝向斜南东翼二叠系下统茅口
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图 !" 三号溶洞主管道立面发育投影图
架山—水淹沱—王家顶高地一带为中心的 #$ 向茨竹坝断层与水淹沱断层之间的向斜断块。因局部区域应力场调整，至少经历了四期构造演化（图 %）：第一期为燕山期，区域最大主应力为北西向（ #&&’$ 左右）。第二期为喜山期，区域最大主应力为北西西向（ #(%’ $ 左右）。第三期为早更新世（ )! ），区域最大主应力为近南北向，使背斜的弧形转折部位层间裂隙产生张裂，并形成次级近东西向的小褶曲或挠曲；可能使向斜的
份，占年降雨量的 &,- *3 。
,- *" 地形地貌
隧道穿越乌江与沅江水系分水岭毛坝—圆梁山地区，为中、低山深切河谷地貌，区内最高海拔为 ! &44- ! 2，地形条件十分困难，相对高差 144 5 044 余 2。毛坝向斜为两翼高凸、中间低洼的槽状地貌，四周为志留
$0 (4 二号大溶洞
二号大溶洞地处毛坝向斜核部二叠系上统吴家坪组地层。平导揭露里程为 !"#$%& ’ &$% ) &-. ，充填物为粘土、粉细砂、粉土夹断层角砾，断层角砾含量约 $%5 ，高压富水，地下水活动剧烈，由导水断层破碎带溶蚀加之其它因素演变而成，一般涌水量 /.. ) /&. 1$ 2 3，最大涌水量 & ... 1$ 2 3，其携带物质随时间的推移颗粒逐渐变粗。溶洞附近的地质情况为： !"#$%& ’ &.. ) &$% 段岩性为深灰、灰色灰岩，中厚层，处于毛坝向斜轴部地段，为应力集中区，毛坝向斜轴与隧道的交汇点位于 !"#$%& ’ &/% 处； !"#$%& ’ &.+ ) &(+ 段受挤压岩层产状不清； !"#$%& ’ &-. ) %/. 段为灰岩，岩溶裂隙、溶孔、溶穴发育，沿其有线状、股状地下水出露，围岩较破碎。正洞揭露里程为 "#$%& ’ &*. ) &-. ，其中 "#$%& ’ &*. ) &*, 段为堆砌状溶蚀灰岩，裂隙间充填粉细砂， "#$%& ’ &*, ) &-. 段充填大量粉细砂，情况与平导地质情况基本相同，最大涌水量为 % ... 1 2 3，一般为 %%. 1$ 2 3。溶洞附近的地质情况为： "#$%& ’ &.+ ) &*. 段岩性为深灰、灰色灰岩，中厚层，处于毛坝向斜轴部地段，为应力集中区，毛坝向斜轴与隧道的交汇点位于 "#$%& ’ &.+ 处；受构造应力影响，轴部地段挤压 "#$%& ’ $-. ) &(. 段受挤压岩层产状不清；错动， "#$%& ’ &-. ) %.. 段为灰岩，岩溶裂隙、溶孔、溶穴发育，有线状、股状地下水出露，围岩较破碎。

圆梁山隧道突泥事故成因分析及治理措施研究(何俊贤18局)

996.17
24.80
2.366
0.00954
269.68 141.36
1000.31
26.44
2.715
0.102
110.88 142.81
981.23
57.70
0.86
0.0149
88.50 133.50
990.54141.56源自3.050.0215
49.16
119.43
1004.61
31.58
1.24
在地表可以见到多条与褶皱伴生的断裂，宽窄不已，最宽的露头约 0.5m，
1.3 地下水特征圆梁山隧道所处的酉阳地区，大气降水充沛，多年平均降雨量为 1238.3mm，地下水发育，其地下
水的主要来源是大气降水沿结构面下渗形成的，降水入渗补给量可由下式确定： X=h×a
式中：h 为年降水量；a 为入渗系数。因此取 h=1.2383m。a 值确定应由整个均衡区来考虑。整个均衡区面积为 110km2，由于该区没有
1.2 构造地质特征变形主要地质构造为北东——南南西向的毛坝向斜和桐麻岭背斜及其伴生或次生断裂构造，在
DK352+710~DK355+600 为二叠系、三叠系可溶性石灰岩地层构成的毛坝向斜地段毛坝向斜为两翼高凸，中间低洼的槽状地貌，四周被志留系围岩顶托；向斜两翼地貌形态对称性极佳，核部为二叠系、三叠系的灰岩夹薄层泥页岩地层。向斜轴线和沿横向断裂发育岩溶洼地和漏斗，下二叠统灰岩形成高约 50~100m、长数十公里的绝壁陡崖。两翼是厚达 2000m 的志留系和泥盆系的泥页岩，粉砂岩地层则形成横向发育的沟谷和刀刃状山脊地貌。核部向斜的空间形态呈长舟形状，南北长 65km 东西宽
试验层段
1#孔 2#孔 3#孔 4#孔

圆梁山隧道工程施工纪实及关键技术研讨

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该隧道的主要技术问题为: (1)岩溶发育情况的准确预报; (2)富水高压充填性溶洞溶洞充填物的注浆加固; (3)富水高压溶洞段的施工; (4)隧道修建引起的高压岩溶水重分布的岩溶水后处理; (5)隧道修建可能引起的环境变化。其主要施工难点为如何进行准确的超前地质预报及富水高压溶洞段施工
施工过程中采取的主要技术手段
圆梁山隧道是中国隧道建设史上继大瑶山隧道、秦岭隧道之后的又一座丰碑。它标志着我国在复杂的岩溶地质条件下修建长大隧道实现了新的飞跃，隧道施工在超前地质预报、超前注浆、信息化施工、长距离独头通风等技术方面达到国际领先水平，并在我国长大隧道动态设计方面创造了成功先例。
1.地质预报进行地质预报的目的一是避免施工期间地质灾害的发生造成人身及财产的不必要损失, 二是通过分析地质预报结果必要时对设计进行调整。目前的主要手段为地质素描、物探、钻探及洞探,其可靠性也基本上是依该先后顺序依次较高。但在岩溶地区对于岩溶或溶洞的预报仅靠某一单一手段是很难做到准确预报的。 2.富水高压充填性溶洞溶洞充填物的注浆加固富水高压充填性溶洞的开挖在不进行预加固的情况下是无法进行的,而在富水高压的情况下进行注浆同样很难做到,在充填物为粉细砂或流塑状粘土的情况下高压水使得成孔都很困难,必须有控制的边泄水减压,边钻空注浆,圆梁山隧道采用的是平导减压正洞注浆或正洞减压平导注浆的方法,排水点距注浆点30m。 3.富水高压溶洞段的施工铁路长大隧道一般是全线工期控制工程,当遇到不良地质如岩溶地区遇到溶洞或规模较大的断层时进度必然受阻而影响工期,必须通过增设辅助导坑,形成不良地质段处理和一般地段平行施工的局面。这一方面可以降低不良地质段施工难度、保证工期,另一方面可以增加生产运输通道、保证施工安全,圆梁山隧道分别在遇到2#、3#溶洞时增加了 2个迂回导坑