岩溶高风险隧道安全施工技术

3.岩溶治理技术及工程案例
⑤对岩溶地下水的对策：注浆堵水方案（帷幕、周边）、泄水 洞方案、堆积体加固方案、绕行方案
序号 1 2 3 治理方案 注浆堵水方案 泄水洞方案 适用范围 充填型贫水溶洞、富水裂隙带、低压富水充填型 溶洞、断层等 大型高压富水溶洞、高压富水溶槽等
堆积体加固堵 大型堆积体、暗河大厅堆积物 水方案
3.岩溶治理技术及工程案例
[案例] 2005年6月4日，龙麟宫隧道出口施工到DK232+467时，揭 示DK232+467～+397特大型溶洞。溶洞纵向长约70m，横向宽约50m， 深约80m，基底为堆积体。受施工爆破影响，6月19日18:48顶部覆 层坍塌。该岩溶基底采取“路基填筑、注浆加固”方案。
3.岩溶治理技术及工程案例
齐岳山隧道 出口 PDK366+195 高压水录像
3.岩溶治理技术及工程案例
3.岩溶治理技术及工程案例
泄水洞方案
[案例] 地形地质条件允许、对 环境没有影响时优先采用泄水 洞方案。
3.岩溶治理技术及工程案例
暗河堆积体加固堵水方案
[实例]五爪观隧道与五爪观暗河正交,暗河最大流量36000方/
3.岩溶治理技术及工程案例
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1#溶腔采用桩基承台 1#、2#溶腔间隧底注浆加固，边墙挡护
≮200
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小时。暗河岩溶大厅横向宽约120m，纵向长60米，高30米，巨 块状崩塌块石充填。暗河岩溶大厅堆积体上部为巨块状崩塌块 石，下部为卵石土、块石土及粉质黏土夹砾砂等组成，饱和、 透水性好。根据该岩溶暗河特点，采取“堆积体加固堵水，
分段抬升暗河”方案，总体处理顺序为：清除堆积物→施做大
里程端底板→分段施做截流区注浆、挡水坝→排水渠区注浆、 修建排水渠、导流→大里程区钻孔注浆、小里程区底板→小里 程区钻孔注浆。
3.岩溶治理技术及工程案例
②充填无水型岩溶对策：注浆加固+大管棚方案
注浆加固+大管棚方案
3.岩溶治理技术及工程案例
[案例] 2005年10月15日，云雾山隧道开挖揭示DK247+562特大型 充填块石土岩溶，岩溶纵向发育Ⅰ线为DK247+563～+445(长118m)， Ⅱ线为ⅡDK247+573～+435(长138m)，溶腔向线左发育，宽约60m， 基底以下局部深度超过80米。对该溶腔采取“超前注浆+大管棚” 方案处理后通过。
3.岩溶治理技术及工程案例
[实例]高坪1#隧道开挖到 DK139+598时，揭示出一 条斜穿隧道的干溶洞。溶 洞自左上向右下发育，横 向宽30m，纵向长9m，向 上高20m，向下深6.5m。 针对该岩溶，基底采“钢 管群桩注浆加固”方案、 隧道结构加强。
3.岩溶治理技术及工程案例
[案例] 2005年4月23日，鲁竹坝2# 隧道开挖到DK204+610处揭示大型半 充填型干溶洞，溶洞纵向长125m。 DK204+610～+654段发育1#溶腔，左 侧最宽41m，右侧最宽21.6m，轨面 以上15m，轨面以下约0～10m； DK204+677～+735段发育2#溶腔，左 侧最宽6.3m，右侧最宽20.5m，轨面 以上12m，轨面以下左墙脚下0～11m； DK204+654～+677段为1#、2#溶腔连 接通道，通道宽4～13m，高1.5～4m。 针对该岩溶，基础采取“桩基+承台” 方案。
标高（m） 740
720
700
15°
680
660
640
620
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Leabharlann Baidu
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600
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580
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3.岩溶治理技术及工程案例
隧道位置
3.岩溶治理技术及工程案例
[案例] 2006年1月2日，下村坝隧道 施工至DK237+091处，揭示一溶腔， 该溶腔沿线路纵向发育30m，拱顶以 上发育20～30m，隧底以下发育10～ 20m。溶腔横穿隧道，发育至隧道左 侧边墙外28m，隧道右侧边墙外约 22m斜向下发育一落水洞，落水洞深 度未知。针对该隧道基底，采取 “拱跨”方案。采用1-22.5m实腹式 拱跨结构，拱圈为半径18.75m的钢 筋混凝土圆弧板拱，矢高3.75m，矢 跨比1:6。拱桥拱圈及拱座上回填 C15混凝土形成桥面。对局部溶腔， 采用C40混凝土回填。
跨越，隧道结构加强。
3.岩溶治理技术及工程案例
[案例] 2005年3月29日，王家岭 隧道开挖到DK61+473，超前探测 表明前方为正交型过水岩溶管道， 经放水试验，最大流水量为 540m3/h。后爆破开挖，发现管道 由左拱腰向右拱脚发育。入水口 直径分别为1.5m和0.7m，出水口 直径为1.5m。针对该岩溶，采用 φ 600mm波纹管引排、浆砌片石回 填、隧道结构加强。
1.宜万铁路工程概况及进展
宜万铁路东起宜昌，西至万州，全长377km 。宜昌 至土城约30km为长江中下游平原构造侵蚀丘陵区。土城 至齐岳山约300km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50km为川东红层构造侵蚀、剥蚀中低山区。
1.宜万铁路工程概况及进展
4
5
释能降压
绕避方案
大型高压富水溶洞
边界明确的溶洞及溶槽
3.岩溶治理技术及工程案例
⑤对岩溶地下水的对策：注浆堵水方案、泄水洞方案、堆积体 加固方案、绕行方案
注浆堵水方案
[案例]齐岳山隧道施工进行超前水平
钻探，探孔深度38m，单孔最大涌水 量700m3/h，水压力3.1MPa。针对该 地下水，采取“注浆堵水”方案。
3.岩溶治理技术及工程案例
注浆加固
注浆前
注浆后
3.岩溶治理技术及工程案例
③过水型岩溶对策：引排方案 针对过水型岩溶，原则上引排维持既有通道方案处治，不得随意对岩溶管 道堵塞，以免形成水害。
[案例] 2005年8月11日，野三关 隧道进口开挖揭示DK119+512隧 底发育过水型岩溶，右侧为岩溶 大厅。岩溶为两头窄的芒果状， 最宽处约18.3m，岩溶水流自左 向右流入大厅消水洞，旱季水流 量为43m3/h。针对该岩溶：清除 大厅内堆积体，锚网喷防护，隧 道基底采用“托梁+钢筋砼板”
3.岩溶治理技术及工程案例
溶洞地段隧道加固参考表（三）
加固方法 溶洞 位于 侧部 适用范围
护墙防护 侵入隧道开挖轮廓线范围有限的溶洞 护墙支顶
溶洞发育范围较宽广，溶洞侵入隧道范围较大或横 穿隧道
3.岩溶治理技术及工程案例
3.2 工程实例：①洞穴型、管道型岩溶对策：回填方案
[案例]2004年10月3日， 八字岭隧道DK108+865处 揭示岩溶洞穴，直径约 3m。针对该岩溶洞穴， 采用I18钢架C20砼护拱， 外设干砌片石缓冲层。 溶洞内预埋竖向排水盲 管。
3.岩溶治理技术及工程案例
④大型干溶洞：托梁+板跨方案、型钢混凝土+板跨方案、钢 管群桩方案、桩基+承台方案、填筑路基方案、梁跨方案 [案例] 2005年6月20日，长鹰 坝2#隧道开挖到DK240+890处， 隧道左边墙发育一横向溶槽， 宽6m，纵向长20m，向下深不 见底。针对该岩溶，基底采取 “型钢混凝土+板跨”方案、 隧道结构加强。
半 充 填 大 型 干 溶 洞
龙麟宫隧道 DK231+796半充填大型溶洞
2.岩溶分类
充 填 块 石 土 型
2.岩溶分类
充 填 粉 细 砂 型
2.岩溶分类
充 填 泥 水 型
2.岩溶分类
充 填 清 水 型
2.岩溶分类
隧 道 与 暗 河 正 交 型
2.岩溶分类
高 压 富 水 型
齐岳山隧道出口F11断层超前探孔涌水录像
4.岩溶高风险隧道专项设计
马鹿箐隧道2006年“1.21”突水突泥后，对宜万线可能发 生突水、突泥灾害的隧道进行系统排查，针对加强安全设 计、反坡隧道施工、安全施工管理等问题进行了专题研究。 根据每座隧道的工程地质、水文地质条件，发生突涌水突 泥的几率、规模、危害程度等，确定其风险等级。野三关、 马鹿箐等8座长大隧道岩溶发育、暗河众多、地下水丰富， 个别工区为反坡施工，施工中极有可能发生大规模突水突 泥的地质灾害，风险等级为一级。堰湾一号、堰湾二号、 景阳坪等26座岩溶隧道施工中可能出现局部突水、突泥或 大型溶腔，风险等级为二级。其余岩溶隧道为一般风险隧 道。
要，西部大开发战略的实施，上述地区基础设施
建设力度进一步加大，近期贵广、渝利、兰渝、
成兰、沪昆、新南昆铁路等工程陆续开工建设，
需要处理大量由于岩溶地质引起的工程问题，特 别是岩溶隧道工程问题。
由于铁路设计标准的提高，受线路纵坡、曲 线半径限制，不可避免地出现长大、深埋型岩溶 隧道。同时，受勘察技术手段、勘察周期的限制 以及岩溶发育本身的无规律性，很难在勘察设计 阶段完全查清隧道通过地段具体的岩溶形态，在 隧道建设过程中遭遇不同形态体量、不同危害的 岩溶概率极高，因此修建岩溶隧道如何规避施工 风险，保证施工及运营安全极为重要。
3.岩溶治理技术及工程案例
3.岩溶治理技术及工程案例
五爪观隧道暗河堆积体注浆及开挖效果
3.岩溶治理技术及工程案例
绕行方案
[案例]齐岳山隧道进口平导施工至 PDK364+005时，探遇大规模高压动水 充填粉细砂层溶洞。针对反坡、平导 的功能特点，采取“绕行”方案。绕 行后顺利通过。 节约时间、节省投 资，不影响辅助导坑的使用功能。
宜万铁路共有隧道159座，其中：八字岭、野 三关、大支坪、云雾山、马鹿箐、齐岳山和别岩槽 被称为宜万铁路八座Ⅰ级风险隧道。目前，除齐岳 山隧道外，全线其它隧道均已贯通。
2.岩溶分类
以宜万线为例，所揭示的 900余处岩溶及岩溶水，岩 溶发育千奇百怪、复杂多变， 无规律性，但也有其内在的 类型特征。根据其不同的类
3.岩溶治理技术及工程案例
3.1 岩溶及岩溶水治理基本对策 根据岩溶分类，针对不同类型岩溶，制定基本处治对策。 ①洞穴型、管道型岩溶：回填方案 ②充填型岩溶：大、小管棚方案、注浆加固（帷幕、周边）+ 大管棚方案 ③过水型岩溶：引排方案 ④大型干溶洞（主要针对基底处理）：托梁+板跨方 案、型钢混凝土+板跨方案、钢管群桩方案、桩基+ 承台方案、路基填筑方案、梁跨方案、弹性地基板梁方案 ⑤岩溶水治理：注浆堵水方案（帷幕、周边）、泄水洞方案、 堆积体加固堵水方案、绕避方案
溶洞纵、横向发育范围均较广，溶洞顶板发育在隧道 拱罩防护 拱顶以上10m以上，顶板整体稳定性较好，仅存在小块 落石的可能，且清除危石难度较大
3.岩溶治理技术及工程案例
溶洞地段隧道加固参考表（二）
加固方法 回填 适用范围 发育在隧底附近的小型空腔或半充填溶洞
注浆（钢 隧底10m～15m的溶洞充填物，通过注浆或钢管桩注浆 管桩） 形成具有足够承载力的注浆改良复合地基 发育至隧底以下深度较大的充填型溶洞，充填物具有 板（梁） 一定的密实度及承载力，但均匀性较差，通过板（梁） 跨越 调整地基的整体均匀性，控制差异沉降
溶洞 位于 底部
拱桥跨越 发育至隧底以下深度较大且纵向发育范围有限的空腔
发育至隧底以下深度较大的空腔、溶洞充填物承载力 桩基承台 很低，注浆效果难以保证的充填型溶洞、不易封堵的 （托梁） 过水通道 发育至隧底以下深度较大的空腔，纵横向发育规模较 路基填筑 大，通过复合地基及隧道内预留沉降空间解决工后沉 降问题
3.岩溶治理技术及工程案例
溶洞地段隧道加固参考表（一）
加固方法
回填
适用范围
溶洞向拱顶以上发育规模较小，无水（少水）的空腔、 半充填型溶洞 溶洞向拱顶以上发育规模较小或溶洞尽管向上发育较 高但宽度很窄
护拱
溶洞 位于 拱部
喷锚网防 溶洞纵、横向发育范围较广，溶洞顶板稳定性较好 护
立柱支顶
溶洞纵、横向发育范围均较广，溶洞顶板发育在隧道 拱顶以上10m以内
岩溶高风险隧道
安全施工技术
铁道部宜万铁路建设指挥部
二○○九年五月
1.宜万铁路工程概况
2.岩溶分类
3.岩溶治理技术及工程案例 4.岩溶高风险隧道专项设计 5.“释能降压法”治理高压富水充填溶腔新技术 6.岩溶隧道施工风险管理
我国岩溶地质、地貌集中分布于云、贵、川三 省及两广、两湖部分地区，随着国民经济发展需
型特征，采取五种分类方式，
从而“对症下药”，制定出 “规模对策”、“充填性对
策”、“充填物对策”和
“水对策”，实现岩溶“标 准化”治理。
2、岩溶分类
洞 穴 型
2、岩溶分类
无 充 填 大 型 干 溶 洞
2.岩溶分类
2006年8月5日揭示该溶洞。溶洞发育纵向长100m、 横向宽150m、向上高出拱顶以上10m、向下深21m。