宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术
结合宜万铁路浅谈铁路隧道高压富水充填溶腔处理技术
１ 工 程 概 述
宜 万 铁 路 东起 宜 昌 ， 西至万州 ， 全长 ３ ７ ７ ｋ ｍ。宜 昌至 土 城 约
３ ０ ｋ ｍ 为 长江 中下游 平 原构 造 侵 蚀丘 陵区 。土 城 至 齐 岳 山约 ３ ０ ０ ｋ ｍ为清江与长江 分水岭靠北侧地带 ， 属构造溶蚀侵蚀 中低 山
区， 岩溶 极其 发 育 。 齐 岳 山至 万 州 约 ５ ０ ｋ ｍ 为 川 东 红 层 构 造 侵蚀 、
２ ． ２ ． １ 完 全释 放
（ ３ ） 反坡 施 工 时 ， 先迂回贯通， 实 施顺 排 。
． ４ ． ５ 洞内相邻洞室分 隔专项设计 这种情况下 ， 溶腔 处理极其容易， 主要采取回填 ， 在 隧道结构 ２ 为减 少 释 能 降压 时水 及 充 填 物进 入 相 邻 洞 室 ， 保 证 相 邻 洞 室 外形 成 护 拱 。 ２ ． ２ ． ２ 水释放、 介质未释放
防设计， 一 般 来 说 主 要有 以下 几 个 方 面 ： ２ ． ４ ． １ 水 文监 测 专项 设 计 包括 降雨 量 、 涌水量 、 水压力 、 地表水位四个方面。
图５ ｃ 情况路线示意 图
３ 总 结
通 过 上 述 分 析 我们 可 以看 出 ， 释 能 降 压法 能够 有 效 的 解 决 高
处理是安全的。
． ２ 释 能降压 后 处理 铁路建设初期 ， 对 岩 溶 隧 道 高风 险 采 取 地 质 素 描 、 Ｔ Ｓ Ｐ 、 地 质 ２
雷达 、 红 外探 水 、 超 前 钻探 五种 方法 ， 后期采取“ 地质素描 、 Ｔ Ｓ Ｐ先
溶腔释能 降压后， 由于受充填介质特征 、 水压力 高低 、 水量大
２ ． ４ － ３ 洞外警戒系统 专项设计 区域 、 警戒时段、 警戒标识等 。 ２ ． ４ ． ４ 洞 内排 水线路专项设计
新建宜万铁路五爪观隧道暗河溶腔处理及监控
新建宜万铁路五爪观Ⅰ线隧道暗河溶腔处理北京铁城建设监理有限责任公司宋玉库新建宜万铁路是我国铁路路网“八纵八横”主骨架之一，是沪汉蓉快速通道重要组成部分，是连接我国东中部地区的重要交通纽带。
五爪观Ⅰ线隧道全长3531延米,因其进口段须穿越地质条件极为复杂和水文情况不完全明了的暗河溶腔段,而被列为新建宜万铁路重难点工程之一。
工程实施过程中建设者们不断的探测、分析和揭示暗河溶腔段的地质、水文、形态等情况,不断的摸索、调整处理方案和总结经验,最后成功的处理和穿越了暗河溶腔段,攻克了新建宜万铁路建设的一道难关。
⒈五爪观隧道暗河溶腔段概况隧道进口附近向南发育五爪观暗河，与五爪观暗河出口段相连有一干溶洞，其进口位于五爪观主峰西侧200m处的陡壁上，标高560.63m，五爪观暗河出口位于五爪观南侧470m 处的陡崖，以悬挂泉(当地称为“五爪水泉”)的形式溢出，标高489.13～489.77m；五爪观暗河长1000余米，总体呈NW向展布，较顺直，基本属直线状倾斜厅-廊组合型。
自洞口向SW长约187m为干洞，之后为一分叉口，见暗河出现。
暗河水流一端向SE顺流而下流向出口“五爪水泉”，可入深度约215m；一端向NW逆流而上至岩屋包方向，可入深度约495m。
暗河断面形态多变，不规则，洞内沉积有砂卵石、黏土等，洞顶坍塌多见，岩堆高耸，发育有石笋、钟乳石等岩溶景观。
暗河水流湍急，河床见有砾卵石堆积，磨圆度好，可见该暗河流经距离之远长，局部地段在洞壁处还堆积了数米厚的粘土、粉土等地下暗河洪峰时的堆积产物。
五爪观暗河系统发育在奥陶系下统南津关组地层内，构造上处在宽缓向斜的核部，沿NW方向展布，岩层产状平缓，NE翼为170～210º∠6～8º，SW翼为10～50º∠15～25º；其纵张裂隙(走向ES122～168º)决定主洞的发育方向，横张裂隙(走向NE60～84º)决定支洞的发育方向。
宜万铁路隧道岩溶规模化处治技术
宜万 铁路 东起 宜 昌 ， 西至 万 州 ， 长 ３ ７ｋ 是 我 全 ７ ｍ， 国 目前 在建 的地质 条件 最 为 复 杂 的工 程 ， 线路 位 于云
贵喀斯 特高原 之东 北缘 的鄂 西 山地 ， 流 域 上 主要 位 在
于长江一 级支 流 的清江 流 域 ， 流域 在 大 地构 造 上 属 该 于新华 夏系第 三隆起 带北 北东 向构造带 与 长江 中下游 东 西 向构 造 的复合 部 位 。区 内地 质 构 造 复杂 、 酸 盐 碳 岩 广布 ， 岩溶 强烈发育 ， 势陡 峻 、 地 河谷 深切 ， 自然坡 度
文 章编 号 ：０ ４— ９ ４ ２ １ ） ８ ０ ８ ４ １ ０ ２ ５ （ ０ ０ ０ —０ ６ —０
深 部循 环带 。垂 向渗流带 以溶蚀 裂 隙 、 溶缝 、 管道 的纵
向渗流 、 管流为 主 ； 季节 变 动 带 以溶 洞 、 道及 地 下 河 管
１ 工 程 概 况
紊 流为 主 ； 水平 径流 带 以管 道 、 隙 的层 流 为主 ； 水 溶 饱 缓 流带 以溶隙 、 隙渗 流 为 主 。岩溶 水 在 垂 直循 环 带 裂 或水 平循 环带 内运动 的过 程 中 ， 常切穿 各组灰 岩地 层 ， 汇集 于各 向斜轴 部 、 斜 的两 翼 、 水 岩层 界 面 、 切 背 隔 深
水 最 发 育 、 复 杂 的 工 程 ，５ 最 １ ９座 隧道 中岩 溶 隧道 占 ９ｌ座 ， 取 采
结 构 措 施 处 理 的 岩 溶 共 ｌ０ ８ ， 溶 的 类 型 主 要 分 为 暗 河 、 ８ 处 岩 管
总长度 的 座 。
般大 于 ３ 。 最 高 海 拔 １ ０ ０， ０余 ｍ， ８ 海拔 最 低 处 不 足
１０ｎ， Ｏ ｌ相对 高差一 般在 ２ ０～ ０ ０ ８ ０ｍ。 岩溶 隧道 分布 主要集 中在 土城 、 阳至 齐岳 山 ， 长 该
岩溶地区钻孔桩施工技术
岩溶地区钻孔桩施工技术摘要：岩溶地区钻孔桩施工难度较大，本文介绍宜万铁路长岳特大桥岩溶钻孔桩施工过程，根据不同岩溶地质，采取回填、注浆等不同的处理措施，解决了岩溶钻孔施工技术问题。
关键词：岩溶钻孔桩处理措施1工程概况新建铁路宜万线长岳特大桥全长925.59m，跨径布置为28×32ｍ普通高度后张法混凝土梁。
下部结构为明挖扩大基础和φ1.25ｍ钻孔灌注桩基础，该桥位于低山区，地表基岩出露，覆盖黄褐色粘土，厚度1-3米，区内有岩溶强烈发育，溶洞高度0.4～8.5ｍ不等，溶洞有填充物和空溶洞，地下水不发育。
2钻孔桩施工存在的难题（如右图）成孔及成孔质量难以准确判定等技术难题。
3施工准备案提供详实依据。
(1)每根桩必须用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，为制定相应施工方案提供详实依据。
(2)对填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为注浆参数计算提供依据。
(3)根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。
(4)对每种处理方案，都要进行仔细的计算，施工前在桥位外进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。
(5)遇到大溶洞时，必须请监理工程师和设计单位核查，明确处理方案，并报监理批准后实施。
4岩溶处理方案(1)对于封闭的比较小的溶洞，采取注浆措施，提供成孔条件穿过溶洞。
若洞内无填充物或填充物不满，则采取先填充碎石或干砂，然后注浆；若充填物呈松散或软塑状态时，直接注浆固结即可；若充填物已固结呈硬塑状态时，则可以直接冲孔，但需加强泥浆护壁。
(2)溶洞内无填充物或填充物较少需向洞内填充砂子的，选择一个合适的孔位，放入并固定钢套管，将注砂管与钢套管相连接，在注浆前灌砂。
根据成桩直径、围护体积的最小直径及堆积体成形规律，计算填砂量。
用压风机将干砂压入，为防止洞内高压阻止灌砂，利用其它孔作为减压孔。
宜万线隧道工程岩溶治理技术与工程实例
文章编 号 ：０ ６— １６ ２ ０ ） １— ０ ６—１ １０ ２ ０ （ ０ ８ ０ ０ ２ １
宜 万 线 隧 道 工 程 岩 溶 治 理 技 术 与 工 程 实 例
张 民庆 黄鸿 健 苗德 海２ 田四明２
武 汉 ４ ０６ ） ３ ０ ３
（． １ 宜万铁 路 建设 总指挥 部 ， 湖北 恩施 ４ ５ ０ ； ２ 中铁 第四勘察 设计 院集 团有 限公 司 ， ４００ ．
维普资讯
２０ ０ ８年 １ 月
铁
道
工
程
学
报
Ｊｎ ２ ０ ａ ０ ８
第 １ 总 １２ 期（ １ ）
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＲＡＩＷ ＡＹ ＥＮ ＮＥ Ｉ ＯＣ Ｅ Ｙ Ｌ ＧＩ ＥＲ ＮＧ Ｓ Ｉ Ｔ
Ｎ ． （ ｅ．１ ） Ｏ １ Ｓｒ１２
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宜万铁路岩溶隧道防排水原则及技术研究
水原 则 和技 术 的研究 ， 非常 重要 和必 要 的。 是
２ 宜 万铁 路岩 溶 隧 道 防 排 水 原 则 研 究
级 突水溶 腔 ， 以采 用 “ 堵 为 主 ， 排 结 合 ” 可 以 堵 的原
［ 稿 日期 ］ ２０ 收 ０９—１ ２ ０— ９
［ 基金项 目］ 铁道部计划项 目（０４ ０３ ； ２０Ｇ ３ ）国家 自然科学基金 资助项 目（０７０９ ５８８ １）
技 术 ， 保 证 安 全 的 前 提 下 极 大 地 加 快 了施 工 进 度 。宜 万 铁 路 岩 溶 隧 道 的 结 构 防 排 水 按 照 “ 地 制 宜 、 排 在 因 堵
结合 、 多道防线” 的原则进行 。 ［ 关键词 】 岩溶隧道 ； 防排水 ； 原则 ； 注浆技术 ［ 中图分 类号］ Ｕ ３ ［ ２ ８ 文献标 识码 ］ Ａ ［ 文章编 号］ １０ ０９—１４ （ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ７ ２ ２ １ ） ８— １７— ６
道防排 水原 则 ， 既保证 隧道 建设 和运 营 的安全 ， 不 又
致 破坏 隧道 周 围的地 表 环 境 ， 宜 万 铁 路 岩溶 隧道 是 建 设 的难 题 ， 是 隧 道 界 最 为关 注 的 问题 之 一 ＿ 。 也 ２ ］ 因此 ， 宜万 铁路 的建设 过程 中 ， 在 根据 隧道地 表环 境 情况、 隧道施 工情 况有 针 对 性 地 开 展 岩溶 隧道 防 排
［ 作者简介】 王秀英（ ９ ０ ， ， １７ 一） 女 山西应县人 ， 士， 博 北京交通大学 副教授 ， 主要从事隧道及地下工程方面的教 学和科研工作 ； ｍ ｉ ｘ ８ Ｅ— ａ ： ６． ｏｒ ｎ ＠ ２ ｃ ｌ ＇ ｌ
２ １ 第 １ 第 ８期 ０ ０年 ２卷
岩溶隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术
２溶腔泄水实施过程
马鹿箐隧道＋９７８溶腔最先是由出口在平导 ＰＤＫ２５５＋９７８．１掌子面探测获得。针对当时探测到的 地质情况，ＰＤＫ２５５＋９７８～ＰＤＫ２５５＋９７０段存在一个 ２。８ ｍ的富水（水压１．０ ＭＰａ）、半充填（充填物为淤 泥、河砂及木屑等）溶腔管道，决定采用“以堵为主， 限量排放”的施工理念［３１。采取全断面帷幕注浆的技 术手段【４ｔＳｌ．在Ⅱ线轮廓线外形成５～８ ｉｎ加固圈通过
此阶段成功揭开了溶腔．部分排出溶腔淤积物， 泄水洞与溶腔联通，地表补给水随到随排，成功地 解除了溶腔处理的风险。
３钻孔泄水
图３泄水洞与平导泄水平面示意 Ｆｉｇ．３ Ｐｌａｎ ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｅｐ ｈｏｌｅ ａｎｄ ｐａｒａｌｌｅｌ
ｈｅａｄｉｎｇ ｄｒａｉｎａｇｅ
基于溶腔的不规则性。某些孑Ｌ位施作后可能不 会出水的情况，预留９个，共计钻孔６５个。因此在泄 水洞ＸＤＫ２５５＋９００掌子面设置１５个４，２００ １１１１７１泄 水孔（图４），平导ＰＤＫ２５５＋８９１掌子面设置５０个 ｑｂ２００ ｍｍ泄水孔（图５）。
万方数据
马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术
现代隧道技术
ＭＯＤＥＲＮ ＴＵＮ ＮＥＵＬ斟Ｇ
ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ
图１ 马鹿箐隧道工程地质纵断面示意 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｆ Ｍａｌｕｑｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ
箐口暗河子系统由东部云雾山台原和斜坡补给 区来水，通过鸟腊河、小马滩河明流和相应的地下充 水管道（暗河）汇入凉风洞，沿层面、节理裂隙至龙 潭、蝌蚂口。地下水总体形成向西北方向运移汇集 的流态。
宜万铁路隧道复杂岩溶及断层处理技术
图 ２ 马 鹿 箐 隧 道 ９ ８溶腔 横 断面 （ ７ 单位 ： ｍ）
岩溶 地 质 最 复 杂 的 隧 道 为 野 三关 、 支 坪 、 雾 大 云 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 。
水 最发 育 、 复 杂 的 工程 ， 中 ， 三 关等 ５座 隧 道 岩 溶 及 断层 最 其 野 处 理 又 最 为 复杂 。野 三 关 ６ ２溶 腔 、 支 坪 ９ ０溶 腔 、 雾 山 ０ 大 ９ 云 ６ ７组 合 溶 腔 、 鹿 箐 ９ ８溶 腔 、 １ 马 ７ 齐岳 山 Ｆ １断层 等 工 程 难 点 的 １ 处 理措 施 主要 有 ： 立 水 文观 测 来分 析 降 雨 、 量 、 压 之 间 的 建 水 水 关 系 ； 前 地 质 预报 特 别 是 钻 探 判 断 溶 腔 规 模 ； 立 避 险 预 警 超 建
文 章 编 号 ：０ ４— ９ ４ ２ ｌ ） ８ ０ ２ ６ １ ０ ２ ５ （ ０ Ｏ ０ —０ ６ —０
１ 工 程 概 况 及 难 点
宜 昌
宜万 铁 路 东 起 宜 昌 ， 至 万 州 ， 长 ３ ７ ｋ 西 全 ７ ｍ， ２０ ０ ４年元 月开工 ，０ ９年 １ ２０ ２月 １ 日全 部 隧 道 贯 通 ， ０ ２１ ０ ０年 １ １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 ， 占 约
２ 马 鹿 箐 隧 道 ９ ８溶 腔 ７ ２ １ 溶 腔 情 况 及 规 模 ．
收 稿 日期 ：０ ０— ５—２ ；修 回 日期 ：０ ０— ６—０ ２１ ０ ６ ２１ ０ ７ 作 者 简介 ： 申志 军 （ ９ １ ） 男 ， 级 工 程 师 ，９ ６年 毕 业 于 西 南 交 通 １７ 一 ， 高 １９ 大 学地 下 工 程 与 隧 道工 程 专 业 ， 程 硕 士 。 工
宜万铁路复杂岩溶隧道水害综合防治技术
１ 示 为大支 坪隧道 地质 剖面 及隧道 平 面设 计 图 。 所
图 １ 大 支坪 隧 道 地 质 剖面 及 隧 道 平 面设 计 图
Ｆｉ ． Ｇｅ ｌ ｇ ｃ ｌ ｐ ｏ ｌ ｎ ｌｎ ｕ ｆ ｃ ｅ ｉ ｎ ｏ ｚ ｉ ｉ ｇ Ｔｕ ｎ ｌ ｇ１ ｏ ｏ ｉ ａ ｒ ｆ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｆＤａ ｈ ｐ ｎ ｎ ｅ ｉ
【 作者简介］ 马 栋 （９ ３一） 男 ， １６ ， 河南方城 县人 ， 教授级高级工程师 ， 主要从事隧道与地下工程 的施工 、 科研工作 ； Ｅ—ｍ ｉ ｍ ｄｎ＠ｃｃ．ｎ ａ ： ａ ｏｇ ｒ ｃ ｌ ｃ
９ 中国工程科 学 ４
３ 复杂岩溶隧道水 害防治综合技术
针对 大支 坪隧 道 复 杂岩 溶 不 良地 质 情 况 ， 防 为
预 测预 报 累计完 成 １６次 ； ７ 地质 雷达 ６０次 ； 质 素 ３ 地 描 １ ０ 红外探 水９９０ ； ０ ３９０ｍ； ６ 次 １８钻 孔５ ０ ３５０ｍ； 超 长炮 孔 １５０ ０ｍ。采 用 综 合超 前 地 质 预 测 预 报 ２ ０
技 术 ， 功 规避 了可 能 对 施 工 安 全造 成 重 大 威 胁 的 成
溶 发 育强烈 ， 下 水 丰 富 ， 道 充 填 及 暗河 异 常 发 地 管
漏斗 、 落水 洞 、 溶 管 道 、 岩 溶蚀 裂 隙、 暗河 等 ， 且地 表
水补 给迅 速 ， 计 最 大 涌水 量 为 ４ 设 ４×１ ｉ ／ 。图 ０ ｎ ｄ
育， 极易发生突水突泥地质灾害。隧道发育 ５条大
３ Ｂ级 ： 能发生 中 ～小 型突水 突 泥 、 在较 大 ） 可 存
物探 异 常 、 断裂 带 等地段 。
宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术
宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术?桥梁工程?宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术王树国,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区,其下部发育有暗河系统,暗河发育受岩层走向和纵张节理控制明显,造成施工过程中多次遭遇漏浆,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,桩孔移位避开暗河,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,并采用反复回填黏土夹片石,混凝土,硫铝酸盐水泥等工艺对漏浆进行处理,冲孔采用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区桥梁基础施工技术: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.广泛出露的寒武系,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,主要有溶隙,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,局部溶洞特别发育,多具有成群出现,多层分布的特点.长巴河大桥位于中低山区,桥头两侧位于丘坡地段,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,该河尽头伏流,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,主要为黏土,黏土夹碎石,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,施工中根据长巴河大桥2号墩的补充钻探资料揭示,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控制明显.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基本一致,暗河在2号墩下方的发育宽度为6～9m,分别位于中线两侧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,受降雨影响较大,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RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(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,受降雨影响较大,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施工中遇到的问题(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号桩采用冲击钻钻至距孔顶66l/l时(距设计桩底高程,孔内突然泄漏,导致塌孔,埋钻.(3)2号桩遇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,为防止击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孑L底时,采用振动锤跟进由6l6mnl钢板制作的钢护筒.继续钻进时,孔内泥浆瞬间全部流失,钢护筒因承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)遇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很大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严重.3处理方案(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理技术难度较大,同时考虑到穿越暗河将对原暗河体系的影响,将1号桩向线路右侧平移,使1号桩桩底避开暗河系统.同时对1号桩处原承台右侧进行部分加宽处理,对1号桩已成孔部分采用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)为防止移位后的1号桩穿溶洞时泥浆突然泄漏导致塌孔,采用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,出现泥浆缓慢泄漏现象,采用反复回填黏土夹片石,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号桩采用冲击钻钻至距孑L顶66m时(距设计桩底高程,孔内突然泄漏,导致塌孔,埋钻.造成塌孔漏浆的原因为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,溶槽等无法彻底查清.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定因素影响,难以实施.并且受现场地形条件限制,大型机械设备无法进入施工现场.护筒跟进实施难度非常大,采用钢护筒跟进,在原位打捞钻头则更困难,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号桩孔采用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),注浆管跟进后采用C20细石混凝土填充,要求填满加固密实,再对～处填充型溶腔采用M10水泥砂浆压浆加固密实.(3)鉴于改3号桩发生孑L内泥浆突然泄漏导致钢176『【1图43号桩移位平面示意(单位:om)护筒严重变形,给下步施工带来很大难度.为避免2号桩发生类似情况,2号桩冲击成孔深度至设计桩底20m时,采用DZJ一150型振动锤辅助下沉钢护简.钢护筒底部10m采用壁厚25mm钢板制作,孑L口以下20m采用616mm钢板制作,其余部分采用壁厚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,若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,裂隙情况下,反复回填冲击难以短期内见效,决定采用外径为的二级钢护筒跟进至漏浆口附近.为了加强护筒支护强度和刚度,保证二级护筒能承受64m孔深处的侧压力,防止在完全漏浆情况下护筒变形,二级钢护筒底部30m采用625mm钢板制作, 其余部分采用620mm钢板制作,并且在二级钢护筒底部14m范围设[14槽钢加强带,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用水泥砂浆灌注密实,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,采用冲击钻再次冲击,距孔顶64m时,孔内泥浆再次发生泄漏,待泥浆面稳定后,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RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(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理技术高,为防止击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孔底时,采用DZJ一150型振动锤跟进由616mm钢板制作的钢护筒.继续钻进时,孔内泥浆瞬间全部流失,钢护筒因承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,观察到孔底小里程靠线路右侧发育一溶洞,宽约,具体深度未能探测,如图6所示.一疆\底小里程靠右侧发育溶洞,宽约12m图6改3号桩变形钢护筒示意(单位:m)从改3号桩地质资料及揭示的情况分析,桩底溶洞为暗河管道或与暗河连通的岩溶管道.为防止钢护筒变形范围进一步加大,桩孔内采用碎石和机制砂回填至距孔顶20m.回填后采用人工挖孑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安全,防止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,如果背后为空洞,采用水泥砂浆进行回填,并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,采用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槽钢带进行加强.变形钢护筒修复完成后,对钻头进行部分切割提出钻头,对孔底溶洞采用混凝土进行了回填,重新补充泥浆采用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号桩孔又经过多次回填,对桩孑L周边的地层扰动很大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严重.为确保桩基的结构安全,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,注浆压力控制在～,具体压力值由现场试验确定.同时铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(8) ?桥梁工程?承台外2m范围以下7m的土层应采取注浆等措施加固处理,承台底至原地面处基坑采用1:95的水泥土回填处理.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,很难彻底查清岩溶管道的发育情况,对该地层岩溶发育情况认识不充分,施工过程中,进行了多次变更.因此,岩溶地区修筑桥梁桩基时,应对桩位进行详细的地质钻探,尽量避免在岩溶极其发育,地质条件极为复杂的地层上修筑桩基,避免类似情况的发生.(1)墩位选择时,若发现穿越暗河系统,原则上避开暗河,采取调整桥跨避开暗河,施工难度会大大降低,增加费用也会低于处理穿越暗河费用.(2)岩溶地区桩基础设计:对同一基础范围内溶深高差悬殊,各桩受力很不均匀,采用加强桩顶配筋,不能满足短桩受力要求时,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缝隙,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满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),则桩底可置于顶板厚度不小于且不小于3m的岩层上.(3)在岩溶地区修筑桥梁桩基时,对地质资料进行认真分析,根据不同的地层条件采取切实可行,安全有效的施工方法,并准备好处理岩溶所需的设备和材料,以便桩基施工过程中遇到漏浆,塌孔等情况时,可以立即进行处理.(4)岩溶地区钻孑L桩施工时,现场储备大量的片石,水泥,黏土和碎石,挖掘机随时待命,以便孔内漏浆明显时,立即进行回填,堵塞溶洞,避免因孔内泥浆完全泄漏导致塌孔,埋钻.(5)下沉钢护筒准备工作要充分,快速下沉可以减少孔内浮渣沉淀厚度,减小钢护筒和沉渣之间的摩阻力,否则,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其复杂的地质条件下进行钻孔施工,用钢护筒后跟进可有效防止孔内泥浆突然泄漏导致塌孔,但应根据不同的地质和桩径,采取有效的措施确保钢护筒的刚度.参考文献:[1]铁道第四勘察设计院.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法『J].铁道标准设计, 2007(8).[3]—2005,铁路桥涵设计基本规范[S]177。
宜万铁路工程简介
宜万铁路工程简介一、工程概况宜万铁路全长377.128km，其中湖北省境内线路长度324.424km，重庆市境内线路长度52.704km。
设计为国家Ⅰ级电气化干线铁路，一次铺设无缝线路。
宜昌东至凉雾段一次建设复线，设计时速160km/h；凉雾至万州段单线，设计时速120km/h。
全线共有隧道159座338.771km，其中双线隧道54座47.32km，10km以上隧道5座61.161km；桥梁253座68.487km，其中双线特大桥21座17.471km，单线特大桥11座8.215km。
正线桥隧占线路总长的74%。
根据本线的工程特点和总工期的要求，确定全线重点工程25个，分别为：宜昌东站,宜昌长江大桥（2554.60m）,落步溪大桥(255.5m),白云山隧道（6827m）,王家岭隧道（7185m）,堡镇隧道（11560m），叶溪河大桥(396.05m),八字岭隧道（5867m）,野三关隧道（13841m）,大支坪隧道（8770m），野三河大桥(144m)，龙王庙特大桥(934.34m)，马水河大桥(276.05m), 马口河特大桥(585.55m)，鲁竹坝2#隧道（5145m），渡口河特大桥(645.01m),云雾山隧道（6640m）,马鹿箐隧道（7879m），金子山隧道（6847m），齐岳山隧道（10526m）,双流特大桥（780.46m）,别岩槽隧道（3721m）,广成山隧道（5353m）,长岭隧道（6490m）,万州长江大桥（即1站10桥14隧）。
宜万铁路宜昌东（含）至凉雾（含）段一次复线地段分布车站12个，近期开放宜昌东、宜昌南、长阳、巴东、建始、恩施、利川共7个车站。
凉雾站作为利川至涪陵线接轨站，在修建渝利线时开放。
车溪、榔坪、落水洞、白果共4个车站作为预留站，视运量增长情况适时增开。
凉雾（不含）至万州段分布车站9个，近期开放齐岳山、罗田、鱼背山、五桥和万州共5个车站。
预留汪营、关仓坪、谷雨和柑子园共4个车站。
宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术
般 为 １ ７ｄ 动 态 类 型 主要 表 现 为 降雨 骤 变 型 。另 ～ ，
外， 调查 表 明 ， 坪暗 河 具有 潮 汐 现 象 ， 映 局部 多 个 庙 反 地 段存 在特 大型 的岩溶 大厅 ， 有虹 吸作 用 。 ２ 岩溶及 岩溶 水分 布特 点及治 理对 策
ｍ， 与线路 交角 ５ 。 ６ 。断层 带为构 造 角砾 岩 ， 体破 碎 ， 岩
构造 裂 隙发育 。
庙坪 暗河 出 口位 于 隧道 出 口右侧 约 ５ ０ｍ处 ， 口 出
高程 比隧 道 出 口高程 低 ８ｍ。该 暗河 未 见 明显 人 口， 据 推测 ， 暗河起 源 于茨竹垭 洼地 ， 沿构 造横 张节 理 以及 茨 竹垭 断 裂 的次 一 级 断裂—— 水 塘 沟 断裂 向西 ， 隧 在 道 右侧 凹 槽 处 排 出 地 表 。 暗河 全 长 ８ｋ 汇 水 面 积 ｍ， ６ ６ｋ 平均水 力 坡度 ２ ％ 。对 暗河 出 口流量 进行 动 ． ｍ ， ６ｏ
关 键 词 ： 路 隧 道 ；岩 溶 ；高 压 富 水 ；突 水 ；暗 河 ；径 向 注 浆 ； 铁
超 前 帷 幕 注 浆 ；大 管 棚 ； 水 洞 泄 中图 分 类 号 ： ４ ５ Ｕ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ
Ｆ 断层 发 育在方 斗 山背斜 中段 南 东翼 近 核部 ， １ 为 走 向断层 ， 全长 ２ ｍ。 断层 产状 １ ３ ～１２ ／５ 。～ ７ｋ ３。 ４。 ６ ＿ ７ 。 破碎 带宽 ４ １ ０ｍ， ５， ０～ ０ 主要 由破碎 岩 、 角砾 岩 、 断层 泥及 挤压 透镜体 构 成 。地 表深 孔 钻 探 表 明 ： 断层 地 下 水丰 富 ， 水量 大 ， 给来 源充 足 ， 水性好 ， 隧道施 涌 补 富 对
宜万铁路五爪观暗河处理施工技术
２ 五 爪 观暗河 概 况及原 设计 方案
隧道进 口附近与暗河 出口段相连处有一干溶洞（ 长约 １７ｍ， ８ 其进 口位于五爪观主峰西侧陡壁上 ， 标高 ５ ０６ １， ６ ．３ｒ 出口位于五 ｌ ） 爪观 南侧 ４ ０ｍ处 的陡崖 ， ７ 以悬挂泉 （ 当地 称 “ 五爪水泉 ” 的形 ） 式溢 出， 标高 ４ ９１ ４ ９７ 为兰草谷景 区主要景点之一 。 ８ ．３ ｍ一 ８ ． ｍ， ７
高 ：５ ． ８ｍ） 固底板 ， ５ ２８ 加 ９ 采用钢架及超前小导管支护 ， ３ Ｃ ０钢筋
防 水 砼 衬砌 。
２ 到达基岩 面 １ ２ｍ（ ． 以下 ）注浆 孔间距 １ ， ０ｍ ， ． ｒ 采用水 泥 一 ０ｔ ｌ 水 玻璃双液浆 ， 式注浆 ， 前进 注浆段 落 ３ 右， ｍ左 注浆顺序 先外排 ， 后 中间， 跳孔分序 。挡水坝段分 步施工顺 序 ： 大里程端底板 一钻 孔注浆 一修建 大里程端挡水坝 一临时导流 一小里程端底板 一钻 孔注浆 一修建小里程端挡水坝 。 （） ２ 将暗河水流导入排水渠 ， 对溶洞 壁裂 隙、 主河道采取 Ｃ ０ ２ 砼 回填后 ， 同时进行钻 孔注浆堵水 。注浆孔深 １ ０ｍ一２ ２ｍ（ 到达 基岩面 １ ． ０ｍ以下 ） ，暗河 上下游端 ２ 排注浆孔压注水泥 一水玻 璃双液浆 ， 余孔压注水 泥浆液 。注浆采 取分 区、 分序进行 ， 每区应 采取 由外到 内的顺 序 ， 分区为 ： 流区 一截流 区 一大里程 端 区 一 导 小里程端 区。每 区钻孔注浆施工采取隔孔分序 ， 一序采取 前进式 注浆， 定量控制 ， 二序孔采用后退式注浆辅 以前进式注浆 ， 定压控 制， 终压 ０５ＭＰ 一１ ａ ． ａ ． ＭＰ 。靠隧道开挖轮廓外左右侧各一排孔 ０ 插入 ６１８钢管 ， ｏ 深度 １ 以保证嵌入隧道基底 下 ５ｍ 以上 ， ５ ｍ 并 进 行注浆加 固， 以保证 隧道开挖时边墙 的稳定。 （） ３ 注浆工艺及要求 。 注浆材料及配 比： ① 挡水坝下及 暗河上 下游 ２排孑 采用水泥 一水玻璃双液浆 ，余段采 用普 通水泥单液 Ｌ
宜万铁路大支坪隧道高压富水溶腔处理技术
Ｄ １ ２＋ ４ Ｋ ３ ９ ７溶 腔在洞 身处 为同一 岩溶 发育带 ， 且有较
强 的水文 地质联 系 ， 由于发育 为宽 张裂 隙 ， 工安 全相 施
互影 响较 小 。
（ ． 道部 建 设 管 理 司 ， 京 １铁 北 １ ０ ４ ； ． 国铁 建 十 六 局集 团有 限公 司 ， 京 ０ ８４ ２ 中 北 １０ ３ ） ０ ０８
摘 要 ： 据地表 降雨量与 洞 内涌水时 间、 根 涌水量 、 水压 的 关 系， 用 作 业 面钻 孔 泄 水、 采 临界控 制 爆破 揭 示 溶腔体 、 高位 支洞排 水等释 能 降压措 施 ， 供溶腔 处理 的安全 作业 环境 。在 宜万铁 路 大支坪 隧道的 高压 提 富水 、 充填性 岩溶 区段 施 工 中， 综合采 用帷幕 注浆预加 固地层 、 能降压技 术 ， 释 较好 地解 决 了高压 富水充 填溶腔 区段 的成 洞施 工难题 ， 该技 术对 类似地质 条件 工程具 有借鉴 意 义。 关键词 ： 高压 富水 充填 溶腔 综合 治理
Ｄ １ ２＋ ７ — １ Ｄ １ ２＋９ ７段 主溶 腔 体 ， 洞 身 段 Ｋ ３ ９３ Ｉ Ｋ ３ ９ 在
为同一岩 溶发 育带 ， 有 较强 的水 文地 质 联 系 。由于 具 该 段洞 身影 响宽度大 ， 充填物 量极 大 ， 突水突泥 后排泄
通 道仍 不通 畅 ， 降雨 易造 成水 压 积 聚 后发 生 多次 突 强 水 突 泥风险 ， 工 中应高度关 注 Ｉ 、 施 线 Ⅱ线相 互干 扰及
０ ７ 间 、Ⅱ 线 １ Ｄ １ ２ ＋９ ３ Ⅱ Ｄ １ ２ ＋９ １ ２ Ｉ Ｋ３ １ｍ Ｋ３ ２ 、Ⅱ Ｄ １ ２＋ ７ 一 ＩＤ １２＋ ９ Ｋ ３ ９ ３ Ｉ Ｋ ３ ９ ７间 沿 层 面 及 岩 层 走 向 发
宜万铁路复杂岩溶隧道结构安全性监测技术
表 １ 隧 道 结构 安 全 性 监 测 项 目
序 号
１
１ 项 目概 况
宜 （ ） （ ） 路 全线 约 ７ ％ 的隧道 位 于 灰岩 昌 万 州 铁 ０ 地区， 岩溶 地层 分布 广 、 地质 条件复 杂 ， 溶强 烈发育 ， 岩 补 给水源 丰 富 ， 其主 要 表现 为 ： 通 暗河 地 段 的构 造 、 连
・
隧 道／ 下 工 程 ・ 地
宜 万铁 路 复 杂岩 溶 隧 道 结构 安全 性 监测 技 术
尚海松 申志 军 薛 斌 汪 涛 ， ， ，
（ ．中铁 西 南 科 学 研究 院有 限公 司 ，成 都 １ 摘 ６ ０ ３ ；２ 铁 道 部 宜 万 铁 路 建 设 指挥 部 ，湖 北 恩 施 １０ １ ４ ５０ ） ４ ０ ０
工 程 应 用 中取 得 了 良好 的 效 果 。 关 键词 ： 万铁 路 ； 岩溶 隧道 ；结 构 安 全 ；监 测 宜 中 图分 类 号 ： ４ ６ ３ Ｕ ５ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ４ ９ ４ ２ １ ） ８ ０ ７ — ３ １０ —２ ５ （ ０ ０ ０ — ０ ８ ０
初 期 支护 与 二 次 衬 砌 间接 触 压 力 监 测
二 次 衬砌 钢 筋 内 力 监 测 注 浆 加 固圈 渗 水 量 监 测 隧 道 基底 沉 降 监 测 深孔 地 层 水 平 位 移 监 测
度 也相 当大 ， 特别 是 在有 高 压涌 突 水危 险地 段 隧道 进 行 了特殊工 程处理 措施 ， 并采 用 了新 型结构 形式 ， 这些 成 果应用 的可靠性 还将 经受 实际运 营 的考验 。我 国 目
要 ： 合 新 建 宜 昌一 万 州铁 路 工 程 地 质 情 况 、 际 施 工 状 结 实
宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术
溶洞 ， 高约 ５ｍ， 个 桩 身 要 穿 过该 溶 洞 ； 整 １个 为空 洞 ， 高约 １ 半 个桩身 穿 过该溶 洞 ， 图 ２所 示 。１号桩 ２ｍ， 如 基施工 至充 填 型溶 洞 顶 板 以 上 １６Ｉ 时 ， 内有水 涌 ． Ｉ 孔 Ｔ
出 ， 越 暗 河 以 下 至 完 整 基 岩 处 成 桩 难 度 较 大 穿
多具有成 群 出现 、 层 分布 的特 点 。 多
鲞
２ 施 工 中遇 到 的 问题 过 快造 成 了塌孔 。
图 １ ２号 墩 桩 位 、 河 平 面 及 地 层 示 意 （ 位 ： 暗 单 ｍ）
（ ） ＿ 桩底 地层 发 育 ２个 溶 洞 ， １ ｌ号桩 １个为 充 填 型
理， 冲孔 采 用 小 冲程 反 复 冲 击 成 孔 工 艺 进 行 施 工 ， 成 了 一 套 形
全 面 的 岩 溶 地 区桥 梁 基 础 施 工 技 术 ：
关 键 词 ： 万铁 路 ； 岩溶 ； 暗 河 ；桥 梁基 础 ；施 工 宜 中 图 分 类 号 ：４ ５ ５ Ｕ ４．５ 文 献 标 识 码 ： Ａ
三迭 系碳 酸 盐 岩 地 层 ， 占全 线 的 ７ ％ 。岩 溶 极 发 约 ０ 育， 地表 岩溶 类型 齐 全 ， 态 各 异 ， 形 主要 有 溶 隙 、 芽 、 石 岩溶漏 斗 、 水洞 、 落 溶蚀 洼地 、 溶槽 谷 等 ； 下岩 溶洞 岩 地 穴（ 溶洞 、 河 ） 遍 ， 模 宏 大 ， 部 溶 洞 特 别 发 育 ， 暗 普 规 局
长 巴河 大桥位 于 中低 山 区 ， 头 两侧 位 于丘 坡 地 桥
段， 中间为长 巴河 河 床 ， 桥 斜 跨 长 巴河 河 谷 ， 谷 宽 该 河
ｌ０ｍ 左右 ， 内 旱 季 无水 ， 河 尽 头 伏 流 ， 长 巴河 ０ 河 该 为 暗河入 口。２号 墩 位 于 河 床 洼 地 中 ， 层 为 第 四系 冲 表
宜万铁路岩溶地区桥梁桩基础处理的体会
能 为 以后 此类 工程 提供 借鉴 。
度 等 不 能完全满 足 指导 施工 的要 求 。
２ 岩溶形成机理
１ 工程概述
在石 灰岩 、 白云岩 、 膏等可 溶性 岩石 地区 中 ， 石 宜万 铁 路地 处鄂 西 、 东 山区 ， 渝 为构造 溶蚀 侵 蚀 中 、 山区 ， 低 地势 高 峻 ， 崖峭壁 处 处可 见 ， 异 悬 奇 由于地下 水和地 表 水 的活 动 ， 这些岩 石形 成长 期 对
基 施工 颇有 些难 度 。由于种 种原 因， 管 施工前 各 尽 勘 测 阶段 对 本项 目岩溶 地 质 问题 进行 了不 同程 度
况复杂的山区铁路， 也是我 国岩溶最发育、 最典型
的地 区之一 。在现 场配 合施 工过 程 中， 常会遇 到 经
一
些岩溶 引起的基础变更 。本文结合宜万线桥梁 桩基施工为例， 围绕岩溶发育区桩基终孔标高 的确
４１ 工 前准备 ．施 （） １ 施工 钻孔 桩前 ， 准备 好足 量泥 浆 、 需 片石 、 粘土 、 水泥 及 混凝土 拌合 站 。 （） 设钢 护筒 ， ２埋 首先准 确 定好桩位 ， 再埋 设长
度为 ２ 直径为 ６ ｍ 的钢护筒。 ｍ， ｍ 考虑桩孔 内还要
下钢 套 管护 壁 ，所用 钢护 筒 内径应 大 于 设计 桩径 ５ｃ ０ｍ。钢护 筒 应埋 置在 较坚 硬 密实 的土 层 中至 少 ０５ 钢 护筒 顶 应高 出地面 ０３ ．ｍ， ． ｍ。 ４ ． ２穿过 空溶 洞 的桩基础 成 孔施 工 在这 种地 质 中钻 孔 ， 关键要 防止钻 穿溶 洞 时出 现泥浆流 失 ， 而使桩 孔护壁失去泥 浆压力产 生塌 孔 。 在施工 时， 上面 的粘土 覆盖层采用 现浇混凝土护壁 、 人工 挖 孔 的方 法进 行 ， 快到 溶洞 时 ， 用冲击 钻 冲 再 孔， 并根据 地质 钻探 资料计 算填 充溶洞 所 需 的材 料 数 量 ，准备 足够 的片石和 粘土 等 。在钻 穿溶 洞后 ， 底 部先 用低标 号 的素混 凝土 填上 数米 ，堵住 暗流 ， 再用 片 石 、 土加 入适 量水 泥进 行填 充 。加 入水 泥 粘 是 为 了增 加填 充 物 的力 学 性 能 。溶 洞 以上部 分 采 用粘 土 回填 到距 离孔 口 ２ 的位 置 。 过 ｌｄ右 的 ｍ 经 Ｏ 自重沉 积 ， 进行 冲孔 施工 。这样 就保 证 了溶洞 部 再
路基洞穴处理施工技术(精华版)
第一章
路基洞穴分类
本章要点：根据洞穴成因和与路基的位置关系 对洞穴进行分类，并阐述不同类别洞穴的危害。
提问 路基洞穴如何分类？请列举不同类别的洞穴名称。
1.1根第据成一因章分类
● 1.天然洞穴
天然洞穴的表现形式主要以溶洞为主，主要分布在岩 溶发育地区和石灰岩地层，也有部分天然洞穴是由于地 质运动形成的错落体岩洞或地下水冲刷形成的暗河，在 路基施工中遇到较少。
穴，此类洞穴的危害主要是施工过程中人员、机械坠落 伤害，对运营无影响，不需进行处理。
● 2.路堑边坡成型后残留洞穴 路堑边坡成型后残留的洞穴破坏了边坡受力，增大了
边坡表面积，存在坍塌风险，需进行加固处理。
第一章
1.2根据与路基的位置关系分类
● 3.路基支挡结构基底洞穴 路基支挡结构主要依靠基底受力，基底洞穴会导致支
2.1地表调查
● 开工前需 根据设计资 料对地表进 行全面调查 ，填写调查 记录表，绘 制地表洞穴 分布图，并 收集相关影 像资料
第二章
2.2物探普查
● 路堤原地面平整后、路堑开挖至设计标高后需对基底进行物探普查，形成基底洞 穴普查报告。
地表物探普查
路基面物探普查
地质雷达洞穴普查成果图
改造道路物探普查
挡结构倒塌造成二次危害，由于基底洞穴具有隐蔽性， 必须加强探测并加固处理。
● 4.路基基底洞穴 路基基底稳固是实现路基基本功能的保障，所以基底
洞穴的探测和处理也是路基洞穴处理的重中之重。
第二章
路基洞穴调查 本章要点：路基洞穴调查的主要方法
提问
路基洞穴调查都有哪些 方法？需要注意什么事 项？
第二章
基床换填施工的施工工序为：引基桩划定换填范围—挖除充填物并整平碾压—分层换填并碾 压密实。
宜万铁路隧道岩溶规模化处治技术
宜万铁路隧道岩溶规模化处治技术薛斌;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,159座隧道中岩溶隧道占91座,采取结构措施处理的岩溶共1 088处,岩溶的类型主要分为暗河、管道、贫水溶洞、富水溶洞以及裂隙和断层,针对相同类型的岩溶,采取了规模化的处理措施,主要有注浆加固、溶腔防护加固、分水降压、释能降压、迂回绕避和隧底溶腔桩基、注浆、钢管桩、加强板、拱桥等溶腔处治技术.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】5页(P68-72)【关键词】宜万铁路;岩溶隧道;规模化处治【作者】薛斌;申志军【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】U452.2+7宜万铁路东起宜昌,西至万州,全长377km,是我国目前在建的地质条件最为复杂的工程,线路位于云贵喀斯特高原之东北缘的鄂西山地,在流域上主要位于长江一级支流的清江流域,该流域在大地构造上属于新华夏系第三隆起带北北东向构造带与长江中下游东西向构造的复合部位。
区内地质构造复杂、碳酸盐岩广布,岩溶强烈发育,地势陡峻、河谷深切,自然坡度一般大于30°,最高海拔1800余m,海拔最低处不足100m,相对高差一般在200～800m。
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。
全线隧道159座,总长约338km,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239.349km,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195.741km,占全线隧道总长度的58%。
长度3km以上的岩溶隧道27座。
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。
宜万铁路五爪观隧道大型暗河发育特征及综合处理技术
宜万铁路五爪观隧道大型暗河发育特征及综合处理技术王伟【摘要】隧道穿越暗河时极易发生突水突泥灾害,严重影响施工安全,破坏区域水文环境,结合宜万铁路五爪观隧道遭遇的五爪观大型暗河,介绍五爪观暗河的地质背景、地下水发育特征以及隧道穿越暗河段溶洞的发育规模、充填性质、可能发生的灾害类型等,详细论述五爪观隧道穿越暗河段采取的相关工程措施:增设横洞、清除暗河堆积体、归槽引排暗河水、注浆加固、隧道开挖支护等,对类似工程具有重要的借鉴意义.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】4页(P115-118)【关键词】宜万铁路;隧道;大型暗河;发育特征;引排;注浆【作者】王伟【作者单位】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】U452.2+71 概述宜万铁路全线约 70%的隧道位于灰岩地区,大部分隧道位于岩溶水的垂直循环带和水平循环带内,地质条件异常复杂,特别是岩溶发育规模、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,工程之艰巨、施工风险之高、环境压力之突出居我国铁路历史之最,属于世界级难题;全线隧道工程穿越主要暗河系统 20余条,隧道施工中多次遭遇暗河的主管道或支管道,若处理不当,暗河水将导入隧道,造成突水、突泥,给隧道工程造成巨大危害,并可能造成环境的破坏,五爪观隧道穿越的五爪观暗河是典型代表之一。
五爪观隧道位于湖北省长阳县高家堰五爪观风景区内,设计为两条单线隧道,Ⅰ线长3531m,Ⅱ线长3723m,为单面上坡,是宜万铁路重点控制工程之一,隧道进口段穿越长阳背斜东翼的一宽缓向斜,溶洞、暗河发育,在 DK49+298附近穿越五爪观大型暗河,隧道洞身完全位于暗河岩溶大厅堆积的块石、卵石等充填物中,工程条件极其复杂,加之位于五爪观风景区内,对水文环境要求甚高,是该隧道设计、施工的关键和难点。
2 五爪观暗河发育特征2.1 暗河形态和规模五爪观暗河横穿五爪观隧道Ⅰ、Ⅱ线(图1),暗河长度大于1000m,总体呈西北向展布,较顺直,基本属直线状倾斜厅 -廊组合型,进口高程约为 560.75m,暗河水流出口位于五爪观南侧陡壁上,以悬挂泉(当地称为“五爪水泉”)的形式溢出,出口高程为489m,在西南方向有一暗河支管道,长约 187m为干洞,可入深度约 215m,洞口高程为 560.63m。
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宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术?桥梁工程?宜万铁路长巴河大桥基础穿越岩溶暗河处理技术王树国,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区,其下部发育有暗河系统,暗河发育受岩层走向和纵张节理控制明显,造成施工过程中多次遭遇漏浆,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,桩孔移位避开暗河,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,并采用反复回填黏土夹片石,混凝土,硫铝酸盐水泥等工艺对漏浆进行处理,冲孔采用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区桥梁基础施工技术:关键词:宜万铁路;岩溶;暗河;桥梁基础;施工中图分类号:U445.55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.广泛出露的寒武系,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,主要有溶隙,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,局部溶洞特别发育,多具有成群出现,多层分布的特点.长巴河大桥位于中低山区,桥头两侧位于丘坡地段,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,该河尽头伏流,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,主要为黏土,黏土夹碎石,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,施工中根据长巴河大桥2号墩的补充钻探资料揭示,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控制明显.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基本一致,暗河在2号墩下方的发育宽度为6～9m,分别位于中线两侧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,受降雨影响较大,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RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(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,受降雨影响较大,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+2.5m嵌岩柱桩的方式设计,桩基础纵向桩间距5.0m,横向桩间距拉大至13.0ITI,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施工中遇到的问题(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1.6ITI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号桩采用冲击钻钻至距孔顶66l/l时(距设计桩底高程2.24ITI),孔内突然泄漏,导致塌孔,埋钻.(3)2号桩遇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8.3ITI处发育一充填型溶洞,高2.1m,为防止击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孑L底9.5In时,采用振动锤跟进由6l6mnl钢板制作的钢护筒.继续钻进0.7m时,孔内泥浆瞬间全部流失,钢护筒因承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4.4In处,打捞钻头难度较大.(5)遇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很大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严重.3处理方案(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理技术难度较大,同时考虑到穿越暗河将对原暗河体系的影响,将1号桩向线路右侧平移1.25m,使1号桩桩底避开暗河系统.同时对1号桩处原承台右侧进行部分加宽处理,对1号桩已成孔部分采用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)为防止移位后的1号桩穿溶洞时泥浆突然泄漏导致塌孔,采用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,出现泥浆缓慢泄漏现象,采用反复回填黏土夹片石,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号桩采用冲击钻钻至距孑L顶66m时(距设计桩底高程2.24111),孔内突然泄漏,导致塌孔,埋钻. 造成塌孔漏浆的原因为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,溶槽等无法彻底查清.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定因素影响,难以实施.并且受现场地形条件限制,大型机械设备无法进入施工现场.护筒跟进实施难度非常大,采用钢护筒跟进,在原位打捞钻头则更困难,实现的可能性小.将3号桩向线路左侧前方外移3.0m,同时对3号桩处原承台尺寸进行调整,原3号桩孔采用cl5混凝土回填密实.如图4所示.对3号桩底459.9～458.7ITI处小型空腔先钻孔(注浆孔),注浆管跟进后采用C20细石混凝土填充,要求填满加固密实,再对457.7～455.50m处填充型溶腔采用M10水泥砂浆压浆加固密实.(3)鉴于改3号桩发生孑L内泥浆突然泄漏导致钢176『【1图43号桩移位平面示意(单位:om)护筒严重变形,给下步施工带来很大难度.为避免2号桩发生类似情况,2号桩冲击成孔深度至设计桩底20m时,采用DZJ一150型振动锤辅助下沉钢护简.钢护筒底部10m采用壁厚25mm钢板制作,孑L口以下20m采用616mm钢板制作,其余部分采用壁厚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,若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,裂隙情况下,反复回填冲击难以短期内见效,决定采用外径为2.4m的二级钢护筒跟进至漏浆口附近.为了加强护筒支护强度和刚度,保证二级护筒能承受64m孔深处的侧压力,防止在完全漏浆情况下护筒变形,二级钢护筒底部30m采用625mm钢板制作, 其余部分采用620mm钢板制作,并且在二级钢护筒底部14m范围设[14槽钢加强带,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用水泥砂浆灌注密实,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!z163.5mX,\1.0m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,采用冲击钻再次冲击,距孔顶64m时,孔内泥浆再次发生泄漏,待泥浆面稳定后,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8.3m处发育一充填型溶洞,铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(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理技术高2.1m,为防止击穿溶洞发生漏浆,塌孔,钻至距孔底9.5m时,采用DZJ一150型振动锤跟进由616mm钢板制作的钢护筒.继续钻进0.7nl时,孔内泥浆瞬间全部流失,钢护筒因承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4.4m处.通过孔内摄像,观察到孔底小里程靠线路右侧发育一溶洞,宽约1.2m,具体深度未能探测,如图6所示.一疆\//注:钢护筒全长59l'I1.348111～553m变形量最大达8Oem,通过孔内摄像.孔底小里程靠右侧发育溶洞,宽约12m图6改3号桩变形钢护筒示意(单位:m)从改3号桩地质资料及揭示的情况分析,桩底溶洞为暗河管道或与暗河连通的岩溶管道.为防止钢护筒变形范围进一步加大,桩孔内采用碎石和机制砂回填至距孔顶20m.回填后采用人工挖孑L,逐级割补法对变形钢护简进行修复,每次修复0.5～1.0m.为确保孔内人员施工安全,防止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0.1～0.3MPa.钢护筒割开后,如果背后为空洞,采用水泥砂浆进行回填,并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0.5m,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,采用20mm厚的圆形钢板带进行焊接修补,修补后的钢护筒每隔0.5m焊接1道圆形[14槽钢带进行加强.变形钢护筒修复完成后,对钻头进行部分切割提出钻头,对孔底溶洞采用混凝土进行了回填,重新补充泥浆采用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号桩孔又经过多次回填,对桩孑L周边的地层扰动很大,原状地层已遭破坏,桩周摩阻力损失严重.为确保桩基的结构安全,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2.5m,深50m.钻孔间距2.0m,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,注浆压力控制在0.1～0.3MPa,具体压力值由现场试验确定.同时铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(8) ?桥梁工程?承台外2m范围以下7m的土层应采取注浆等措施加固处理,承台底至原地面处基坑采用1:95的水泥土回填处理.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,很难彻底查清岩溶管道的发育情况,对该地层岩溶发育情况认识不充分,施工过程中,进行了多次变更.因此,岩溶地区修筑桥梁桩基时,应对桩位进行详细的地质钻探,尽量避免在岩溶极其发育,地质条件极为复杂的地层上修筑桩基,避免类似情况的发生.(1)墩位选择时,若发现穿越暗河系统,原则上避开暗河,采取调整桥跨避开暗河,施工难度会大大降低,增加费用也会低于处理穿越暗河费用.(2)岩溶地区桩基础设计:对同一基础范围内溶深高差悬殊,各桩受力很不均匀,采用加强桩顶配筋,不能满足短桩受力要求时,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缝隙,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满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),则桩底可置于顶板厚度不小于1.5d且不小于3m的岩层上.(3)在岩溶地区修筑桥梁桩基时,对地质资料进行认真分析,根据不同的地层条件采取切实可行,安全有效的施工方法,并准备好处理岩溶所需的设备和材料,以便桩基施工过程中遇到漏浆,塌孔等情况时,可以立即进行处理.(4)岩溶地区钻孑L桩施工时,现场储备大量的片石,水泥,黏土和碎石,挖掘机随时待命,以便孔内漏浆明显时,立即进行回填,堵塞溶洞,避免因孔内泥浆完全泄漏导致塌孔,埋钻.(5)下沉钢护筒准备工作要充分,快速下沉可以减少孔内浮渣沉淀厚度,减小钢护筒和沉渣之间的摩阻力,否则,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其复杂的地质条件下进行钻孔施工,用钢护筒后跟进可有效防止孔内泥浆突然泄漏导致塌孔,但应根据不同的地质和桩径,采取有效的措施确保钢护筒的刚度.参考文献:[1]铁道第四勘察设计院.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法『J].铁道标准设计, 2007(8).[3]TBIO002.1—2005,铁路桥涵设计基本规范[S]177。