岩溶地区隧道施工溶洞处理技术(PDF X页)

工带来一定影响。 因此，必须做好溶洞 的处理 。本文分析 了岩 溶地 区隧道施工风险与处理 目的，并介 绍 了岩溶地 区隧道施工溶洞
处 理技 术 。
关键词 ：溶洞；隧道；超 期预报 中图分类号 ： Ｔ ｕ ． ０ 文献标识码 ：Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ １ － ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）３ ７ － ０ ０ ５ ３ — ０ １
道 结 构 的 影 响 等 ， 采取 回填 、支 顶 、加 固 、跨 越 、结 构 加 强 等 措施处理。 对于溶洞水可根据溶洞水赋存条件 ，在保证溶洞水既有排
１ 岩 溶 地 区 隧 道 施 工风 险 与处 理 目 的 １ ． １ 岩 溶 地 区隧 道 施 工 风 险 溶洞是 山体在长期 的发展 中，部分岩石 因为受水 的侵蚀影 响而发生溶蚀现象而形成的一种 山体 内部的洞穴现象 ，这 是山 体 中较为常见的一种 自然现象 。其根本原因是因为岩石 中所含
一
１ ． ３ ． １ 确 保 施 工 安 全
隧道开挖过程 中，位于隧道拱顶、和侧壁的大型溶洞和空 洞，极易造 成隧道开挖面 围岩 失去稳定性 ，进而造成开挖面塌 方，给施工人员、设备带 来安全 隐患；位于隧道底部 的溶洞 ， 则容易造成人员设备突然 陷落 ，造成事故 ，因此 ，溶洞必须提 前处理。 １ ． ３ ． ２ 确保隧道结构的永久稳定性 。满足隧道结构变形和防水 要求。 隧 道 溶 洞 内大 量 填 充 有 泥 砂 或 水 ，而 且 很 多 溶 洞 为 连 续 分 布，通 过一定的方法进行 处理 ，才 能确保溶洞 区域地层 的承载 力，提高围岩的 自稳能力 ，进而确保隧道洞室结构 的稳定性和 安全性。 １ ． ３ ． ３ 防止地表沉降和塌陷 位于隧道穿越地段的大型空洞 ，隧道开挖过程 中已经破坏 了其 自有结构，溶洞 内的泥砂 、水大量涌 出，溶洞周 围围岩 的 巨大压力易在溶洞处释放 、坍塌 ，进而造成地表沉 陷，为避地 表塌 陷和沉 降过大，需对溶洞进行处理 。 ２ 岩溶地 区隧道施工溶洞处理技术 ２ ． １施工过程中超前预报和溶洞形态 的准确判定 溶洞施 工首先 采用 开挖 面 的地质素 描、Ｔ Ｓ Ｐ ２ ０ ３ 地 震反射 波法、ＨＳ Ｐ水平声波法 、地质雷达、红外探 测仪等进 行超 前地 质预报 ，准确进行溶洞的预报和评价，并采 用超 前探 孔予以验 证 。通过综合分析并进行系统处理后准 确判 定岩溶形态 。 对于溶洞可根据其类 型、规模 、与隧道 的相 对关系及对隧
泄通 道畅通的前提 下采 取超前帷幕注浆和 开挖后径 向补注浆等 方式进行注浆 堵水，根据注 浆效 果，选用适 当的加强型复合式 衬砌。 ２ ． ２ 洞穴堵填 对于 已经停止发育 、径跨小 、无水且填充物量少 的溶洞 ， 可 以根据其与隧道相交的位 置情况 ， 采用 回填封 闭的方式处理。 该种溶洞 由于无水且充填物 数量不大 ，在施工 的时候应将溶洞 内的充填物清 除，并挖 至基 岩，再用浆砌 片石进行换填 。 ２ ． ３ 喷锚 、浆砌回填、护拱加固处理 拱顶 以上 的溶洞 ，为防止洞穴岩壁或顶板坍塌 ，可 以根据 溶洞 围岩的破碎程度，采用喷锚支护 ，同时加 设护拱及拱顶浆 砌回填处理 。通常溶洞长期被水溶蚀 ，围岩 强度低 并且非常破 碎 ，为保护隧道衬砌免受溶洞洞 壁破 碎岩石 的过大压力 以及坍 塌遭致破坏 ，对隧道衬砌顶部施做护 拱，再在护拱 上做浆砌 回 填 。为保护浆砌不被洞项坍落物压坏 ，在 浆砌 回填体上铺设一 定厚度的缓冲层，使上面的落石撞击 力不会直接作用在 回填体 上 ，起保护作用 。 ２ ． ４ 封 闭注浆处理 当溶洞较大 、溶洞 内充填物松软 ，基础 处理困难 时，可根 据具体情况采用桩基托梁的形式跨越岩溶地段，同时对松软 的 充填物进行注浆封 闭处理。 ２ ． ５ 盖板箱涵跨越处理 对岩溶水处理 的通常原则是采取 以“ 排” 为主， 截、 堵、 排、 防相结合 的综合处理措施，笔者认 为应该是采取 以 “ 通”为主 ， 截 、排 、堵 、防相结合 的综合处理措施 。 “ 通 ”是指尽 量保 持 原有过水通道 ，不能因为隧道的修建发生大的变化； “ 截 ”是 指截断原有地下水通道 ，改走其他通道； “ 堵 ”是封死 相交 的 地下水通道 ； “ 排 ”是指引入隧洞 ，通过排水沟排走； “ 防” 是指 防止地下水进入隧道即可 。当暗河或溶洞有水流时，宜排 不宜堵 ，在查 明水源流 向及其与隧道 的位置关系后，可用涵洞 跨越式排水 的方法来处理 。 ３ 岩溶地 区隧道施工溶洞处理应 用
有 的碳酸钙在水与二氧化碳的作用下，逐渐 转换 为具有微溶特 性 的碳酸氢钙 ，随着侵蚀程度的不断加深，逐渐 成为了各种各 样 的山体溶洞 。这些不 同形状不 同大小的溶洞虽然是一种 奇特 的大 自然景观 ，具有一定 的观赏价值 。但对于道路交通建设施 工来讲 ，则是一个具有很大危害性 的自然现象。尤其是在 隧道 工程施工 中，其危害性更大 。无论隧道施工的部位位 于山体溶 洞 的哪个位置 ，也无论溶洞 的大小深浅 ，都会给施工带来一定 影 响。如溶洞若位于 隧道工程 的底部 ，且充填较深，充填物也 很 软， 则隧道的底基就非常难 处理 ， 很难达到路基的强度要习 之 ； 再比如溶洞位于 隧道工程 的顶部 ，则 围岩就极易 出现坍塌、塌 方 ，掩 埋隧道 。除此之外 ，溶洞岩石发生破碎、有地下水侵入 溶 洞等 都会给 隧道施工与运行带来很大危害 。 １ ． ２ 溶洞的分布 形态 岩溶是可溶 性岩层 （ 如石 灰岩、 白云质 灰岩等 ） 受具 有溶 解 能力 （ 含Ｃ Ｏ ， ）的水 的长期作用而产生的。由于溶蚀 的形成 ， 位 置、塌陷作用 的不 同，岩溶个体形态 、大小也不 同。岩溶可 概 略分为以下几种情况 。 按有无 地下水 ： （ １ ）溶缝 、溶槽 、溶洞暗河 支岔通 道有 季节性流水。 （ ２ ）长年流水。 （ ３ ）溶洞 内无水 ，其 中有充填 物 或干燥无 充填物 。 按其 出露在隧道洞 身部位 ： （ １ ）位于隧道 顶部或顶 部的 侧。 （ ２ ）位于隧道的墙部或墙部的一侧。 （ ３ ）位于隧道的 底 部或底部的一侧 。（ ４ ） 洞身全部在溶洞或溶洞填充物 内穿过。 １ ． ３ 溶洞处理的 目的
中文科技期刊数据库 （ 文摘版 ） 工程技术
工程技 术
２ ０ １ ５ 年 ８月 ・ ５ ３・
岩溶地 区隧道施工 溶洞处理技术
朱 宝
中铁七局 集 团第五 工程有 限公 司，河南 郑州
４ ５ ０ ０ １ ６
摘要 ：在岩溶地 区进行隧道施 工，常常会遇 到溶 洞，隧道 无论位 于山体溶 洞的哪个位置 ，也无论溶洞的 大小深浅 ，都会给施
３ 。 １ 工程 概 况 某 隧 道 为 双 洞 单 向 交 通 隧 道 ， 左 右 线 测 设 线 间 距 １ ６ ． ５ ￣ ２ ４ ． ５ ｍ，左 线 出口段洞身 曲线半径 为 Ｒ＝ ９ ５ ０ ｍ，路面 最
大 超高 为 ． ３ ％：右线 出口段 曲线 半径 为 Ｒ ＝ １ １ ０ ０ ｍ，路面 最 大超 高为 ３ ％。隧道左线 为单向坡：＋ ２ ． ８ ６ ％：右线为单 向坡： ＋ ２ ． ８ ６ ％隧道区属溶 蚀构造 中 山区 。隧 道出 口靠 近陡峭 的山崖 下斜坡 中部 ，洞 门与地形线斜交 ，隧道 出口位于地形陡峭的悬 崖底 部。洞 门与地形线正交 ，山体表层植被覆盖率低，灰岩大 多裸露 。隧道里程 桩号 Ｙ Ｋ４ ２ ＋ ８ ８ ０ － ， Ｙ Ｋ４ ２ ＋ ７ ９ ０原设计 为 Ⅳ 级 围岩 ，衬 砌支护 形式 为 Ｓ ４ ｄ复 合式衬 砌。掌 子面开 挖施工 至 Ｙ Ｋ４ ２ ＋ ８ ８ ０里程处 时，在 掌子面正前方 出现一个大 型溶洞，该 溶洞 规模较大 ，并且历 时久远 。该隧道场地 中溶洞区围岩为灰 岩，受区域性 兰花菁 断裂 （ Ｆ １ ）的影 响，灰岩 中垂直 向与水平 向节 理裂 隙发育，多数 呈闭合状 ，少数呈张开状 ，且发育成垂 向溶洞。根据 本次调查 ，该溶洞地表 为亚粘土及碎石土 ，覆盖 层厚度约 ３ ～ ８ ｍ，地表未 见与 该溶洞有联系 的岩溶现象 。 ３ ． ２ 溶洞处理方案 （ 下转第 ６ ０页 ）
Hale Waihona Puke Baidu
・ ６ ０ ・ １ ５ 年 ８月
建筑设计
中文科 技期 刊数 据库 （ 文摘 版 ） 工程技 术
关于钢结构设计中的稳定性的分析
武晓龙
邯郸 市瑞达工程设 计有 限公 司，河北 邯郸
０ ５ ６ ０ ０ ０
摘要： 稳 定性是钢 结构设计 中的一个重要考虑 因素 ，而钢 结构 的稳 定性会 直接影 响到 工程 的质量和安全 ，大量的工程 实践表 明；现代 大量 的工程事件 中都是 因为钢结构 不稳定性造成 的，进 而造成 了严重的经济损失和人 员伤 亡，所 以，为 了 控 制工程 的质 量和安全 ，因此在钢结构的设 计上加 强稳 定性对提 高工程质量以及预防工程事故 中有非常重要 的作 用，本文就钢结构设计 的基础 上 出现 的一些 问题做有 简要 分析 ，并有相 关的建议
关键词 ：钢结构设计 稳 定性 工程质量 中图分类号 ： Ｔ ｕ ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ １ — ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）３ ７ 。 ０ ０ ６ ０ ． Ｏ １
伴随着 时代 的进 步与经济的快速 发展 ，钢 结构在 工程 中的 稳 定 性 设 计 中 最基 础 的 部分 ， 从 而 得 出在钢 结 构 稳定 性 设 计 中 ， 应用越来越广泛 ，在现代的钢结构建筑中普遍 存在 稳定性差 的 要 重 视 梁 和 柱 的稳 定性 和 两 者 间 的力 学 效 应 。措 施 ： 在 钢 结 构 问题 ，而钢结构稳定性差的 问题是有很多方面原因造成 的。例 设计中，实际考 察钢 结构工程 的场地 ，材料 ，设计方案等，正 如；设计人员经验不足，对钢结构和 构件性 能的了解不够充分 ， 确使用梁一柱 理论分析钢 结构设计 中细部构造与构建中稳定性 以及缺乏对钢结构工程 中的稳定性的专业认识不足等 整体结构和 组成部分的稳定性 ，从而达到提高钢结构设计稳定 １ 稳定性的设 计原 理及 设计特点 与重要性 性的 目的。 在钢 的结构设计 中，构件与细部构造稳定性计算方法要一 （ ３ ） 预 张拉体系 不完善 ：预 张拉钢 结构体系是 钢结构稳 定 致 ；现在很多钢结构都是 以平面体系为出发点，为了避 免平面 性设 计中其中一个 重要 的组成体 系，但是现在没有一个完善的 失稳 问题 ，就要从钢结构的整体布局考虑，兼顾整 体与组成 部 合 理 的 理 论 体 系 来 分 析 预 张 拉 结 构 的稳 定 性 ，所 以也 很 难 保 证 分稳定性 的要求 ；在设计单层和多层框架结构时，要计 算框架 工程的稳定性 ，因此，需要 建立 一个科学 ，完整 的预张拉结构 体系理论。措 施：在不 断的实践中建立科学完善 的预张拉结构 柱 的稳定性 ，用这种计算框架柱稳定性时用的计算 长度 系数 ， 应分析框架 的整体稳定性 ，才能使最终框 架稳 定计 算等 效于柱 理论体系，从 而最 终得 出准确 的结果 ，达到最终的结果 。 稳定计算 ，即计算方法与结构简图一致； （ ４ ） 整 体稳定和 局部稳 定：在钢 结构 的稳 定性设计 中，普 在分析钢结构设计 中的稳定性 时，必须要从钢 结构 的整体 遍存 在钢 结构 整体 稳定性和局部稳定性计算不到位 的情况 ，虽 考虑 ，考虑杆件的稳定性和结构整体的稳 定性 ，钢 结构设设计 然他 的稳 定性计算借 鉴了以往 的经验来确定整体稳定性和局部 中的整体刚度和失稳 问题来讲 ，现在大多通用的规范计 算方法 稳定性的安全系数，由于没有结合实 际具体 的工程项 目来计算 是临界压力求解法和折减系数法 ， 由此计 算轴 心压杆 的稳定性 ， 较为科学的安全系数， 所 以也不能保证钢结构的稳定性。 措施： 弹性稳定计算是钢结构设计稳定性中的重要 内容之一，不但 要 强化钢结构局部稳定性与整 体稳 定性之 间的关系 ，根据钢结构 考虑钢 结构 的整 体性还要考虑 其他两个元 素： （ １ ）要做二 阶 在实际工程中情况，考 察现场 ，材料等相关 因素 ，计算 出一个 分析 ； （ ２ ） 要考 虑应 力 问题 的 叠加 原 理 。 科学，可靠的安全 系数 ，减 少误差 ，提 高钢结构稳定性设计 的 准确 定。 ２ 在设计 中存 在的问题 及有效措 施 在实 际的工作设计 中，关于钢结构稳定性设计 中出现 的问 ３ 结 语 题 ，找 出科学合理 的解决方案，从而减少因为钢 结构稳 定性 引 钢结构设计中的稳定性直接影响到钢结构工程安全和质量 起的工程事故 的频率 的重要因素之一，因此在 实际的设计 中，设计人员应 以严谨 的 （ １ ） 不确 定性 因素；在钢 结构体系 设计 中，存在 很多不确 态度及明确结构构件的稳定性能，避 免钢 结构稳定性 中因为设 定性 因素会影 响到设计 的稳定性 ，设计人员在分析钢结构时， 计不当出现的经济和人 员的伤亡 ，设计人 员要 掌握钢结构 的稳 所提 的假设 ，数学模型等和现在 的技术发展水平不相符，很难 定性的设计原理，根据 工程 的实际情 况进行钢 结构稳定性 的设 计。 反映在计算 中，使理论值与实际承载力有差异，就 目前情况 ， 结构 随机影响分析所处理 的问题很多局限于确定的结构参数 随 参考文献 机荷载输入 的格局范 围内，但是在实际的工作过程 中， 由于参 【 １ ］ 蒋君 全 ． 钢 结 构 设计 中稳 定 性分 析 Ⅱ 】 ． 科 技 与创 新， 数 的不确定性 ，会导致结构响应 的明显差异。措施 ：可 以为钢 ２ ０ １ ４ （ ２ １ ） ： ８ ５ ． 结构进行力学性 能分析和设计 ，或从大量 的设计实验中选择 较 ［ ２ ］ 朱正． 钢结构设计 中稳定性 问题分析 Ⅱ ］ ． 建 筑工程技术 与设 为合理 的方案 。 计 ，２ ０ １ ５ （ ５ ） ： ２ ４ １ ． （ ２ ） 梁一 柱的稳定性设计：在 网壳 结构稳定性设计 中，梁一 ［ ３ 】 曾 根莲． 建筑结构设 计 中钢结 构设计 的重要 性与策略探讨 Ⅱ 】 ． 柱单元理论 已经成为现在主要 的设计方法 ，然而，梁一 柱不能 建 筑 工 程 技 术 与 设 计 ，２ ０ １ ３ （ ６ ） ： ５ ３ — ５ ３ ． 完全反映 网壳 的结构 的受力状态 ，所 以，梁一 柱是整个钢 结构