高压富水岩溶深埋特长隧道修建技术
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水喷射约30m，开挖过程中发生多次突水、涌泥，正常涌 水量５００ ～ １０００m3/h左右，最大涌水量１０００ ０ m3/h，发生多次发生突水、涌砂。
•
2号溶洞正向涌水
2003.10.20
12
3、3号溶洞正洞和平导DK354+870～+920溶洞
• 2002年9月11日在正洞中导坑开挖止DK354＋879 处突然喷发出硬塑～软塑状粘性土，并伴随剧烈爆 响及冲击波，瞬时塞满掌子面附近244m的下导坑空 间，随后继续涌泥，涌泥量4200m3 。
3、毛坝向斜遇到了3组大型高压、富水、充填型溶洞, 全隧共穿越1１条断层。
2003.10.20
6
隧道地质纵断面图
2003.10.20
7
工程难点和重点
1、岩溶及岩溶突水、涌泥 三个区段：毛坝向斜段2400m；冷水河浅埋段200m；
桐麻岭背斜段1800m。毛坝向斜隧道开挖共揭示3处大型 溶洞和1处岩溶管道，桐麻岭背斜主要遇到1处大型溶洞1 处岩溶管道。施工中发生了多次涌水、突泥。 2、水量大、水压高
2003.10.20
3
2003.10.20
4
渝怀铁路建设是中国人的百年梦想
• 渝怀铁路的设想是1918年孙中山先生提出的《建国 方略》粤-襄-渝铁路的重要组成部分，由于当时国力孱 弱，技术落后，无法修建。
•
二十世纪五十年代，国家曾对该条铁路开展地质调
查工作，由于以圆梁山隧道为代表的复杂岩溶问题从技
于2000年开工建设，圆梁山隧道是关键性控制工程。
2003.10.20
5
地质条件
1、毛坝向斜的地表的空间形态呈长舟形，中间低、四 周高，为地下水的汇集和下渗创造了条件,地下水和地表 水有一定的水力联系。
2、岩性主要为石灰岩、白云质灰岩、砂岩、泥岩、页 岩，灰岩长度占整个隧道长度65%,岩溶十分发育。
2003.10.20
15
• 1 、岩溶及地下水超前探测及预测预报技术
• 采用了以超前钻探为主，以常规地质分析、
地质雷达、红外线探水、TSP地震波为辅助手段 的地质超前综合预测、预报岩溶技术，可以比较 准确判断掌子面前方30m、隧道开挖轮廓线内及 距离隧道开挖轮廓线距离小于10m的溶洞位置、 形态及充填物、水量、水压大小,准确率较高。
高压富水岩溶深埋特长隧道修建技术
主要完成单位：中铁隧道集团有限公司
2003.10.20
铁道第二勘察设计院 1
主要汇报内容
• 一、工程背景 • 二、关键技术 • 三、主要创新点 • 四、推广应用价值 • 五、经济、社会及环境效益
2003.10.20
2
一、 工程背景
1、圆梁山隧道全长11.070km，是新建铁路渝怀线 上最长的单线电化铁路隧道，最大开挖宽度14m, 高度为12m，最大开挖断面120m2。 2、正洞右侧30m为设贯通平导，无斜井和竖井。 3、隧道主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段、桐麻 岭背斜，最大埋深780m。 4、隧道2001年1月开工，200４年１1月完成了全 部施工任务。
术上无法解决，工程不能开工,该条线路曾被苏联专家
判定为“铁路修建的禁区”。
•
在渝怀线开通以前，重庆至怀化要在贵阳周转，交
通十分不便，它的建成将使川渝地区与东南沿海地区的
客货运输距离缩短550公里。通车后客运从重庆到湖南
怀化将从以前的18小时缩短到8个小时，到上海和广州
的时间也将缩短10个小时。
因此，渝怀线作为西部大开发的十大标志性工程，
全隧最大涌水量２４×104m3/d，最大水压力4.６MPa。 高水压区段主要位于毛坝向斜和桐麻岭背斜段。相当于 在460m的水下修建隧道
2003.10.20
8
岩溶高压、涌水
2003.10.20
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3、煤系、瓦斯、石油、天然气
主要位于二叠系栖霞组沥青质灰岩及奥陶系（0）和志 留系（S）接触地带中。实测最高瓦斯浓度达到2.64% 。
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(2)常规地质分析
• 主要根据环境条件、地勘资料及掌 子面开挖揭示的地质情况，通过常规地 质分析，可以初步判断判岩体的结构、 构造、岩性、结构面的产状、岩溶发育 的位置、范围、规模大小及可能对施工 安全和隧道稳定性带来的不利影响，从 而为选择更准确的地质预测、预报方法 提供依据。
4、环境保护十分重要 隧道山顶有4个乡镇，5万多居民，隧道须不漏、不渗，
地表水不流失，居民能正常生活。 5、施工通风困难 隧道全长１1.070km两端掘进，无竖井和斜井，通风十
分困难。
因此，圆梁山隧道被专家称为“国内外罕见，具有挑战 性的地质难题”。
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施工中的岩溶突水、突泥
•
•
2003.10.20
wk.baidu.com16
(1)超前钻探
超前钻探是最直接和最准确的地质预测预报方法， 它是验证物探方法预报结果和实现精确预报的基础，它 可以准确探明大型溶洞和岩溶管道的位置。一般情况下， 对于正洞，长距离宏观地质超前预测预报，一般钻2～4 个钻孔，钻孔深度一般应控制在 100m以内，终孔位置一
般控制在开挖轮廓线外10m左右，短距离地质预测预报， 一般钻4～6个钻孔，钻孔深度一般控制在30m，终孔位 置一般控制在开挖轮廓线外５～10m ,根据物探结果和 前面钻孔的探测情况，可适当加密钻孔，达到精确探测 的目的。
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二、关键技术
• 1、岩溶及地下水超前探测及预测预报技术 • 2、高压、富水、粉细砂溶洞注浆技术 • 3、隧道快速施工技术与机械设备配套 • 4、特长隧道多作业面条件下通风技术 • 5、高压、富水隧道结构防排水技术 • 6、隧道开挖数值模拟及信息化施工技术
• 7、隧道衬砌混凝土耐久性提高技术
1、 1号溶洞正洞及平导 DK354+230～290溶洞涌 水、突泥 溶洞填充物以淤泥 质粘土为主，地层自稳 能力很差，正常涌水１ ５０m3/h ，最大涌水 量为500m3/h。
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2、 2号溶洞正洞DK354+450～+500溶洞突水、突泥情况 主要充填物为粉细砂、砾石和溶蚀灰岩，钻孔中高压
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4、桐麻岭背斜DK361+764溶洞涌水、突泥
2001年7月14日，正洞开挖至DK361+764处（距出口 769m）爆破后，线路右墙拱脚处突然发生溶洞突水突泥， 高峰持续时间28分钟，涌出物达11×104m3,突泥过后，洞 内淤泥深达1.2～4.5m,淤泥量约15000m3。洞内和洞口部 分材及机具被冲入洞口的炭厂河中。
•
2号溶洞正向涌水
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3、3号溶洞正洞和平导DK354+870～+920溶洞
• 2002年9月11日在正洞中导坑开挖止DK354＋879 处突然喷发出硬塑～软塑状粘性土，并伴随剧烈爆 响及冲击波，瞬时塞满掌子面附近244m的下导坑空 间，随后继续涌泥，涌泥量4200m3 。
3、毛坝向斜遇到了3组大型高压、富水、充填型溶洞, 全隧共穿越1１条断层。
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隧道地质纵断面图
2003.10.20
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工程难点和重点
1、岩溶及岩溶突水、涌泥 三个区段：毛坝向斜段2400m；冷水河浅埋段200m；
桐麻岭背斜段1800m。毛坝向斜隧道开挖共揭示3处大型 溶洞和1处岩溶管道，桐麻岭背斜主要遇到1处大型溶洞1 处岩溶管道。施工中发生了多次涌水、突泥。 2、水量大、水压高
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渝怀铁路建设是中国人的百年梦想
• 渝怀铁路的设想是1918年孙中山先生提出的《建国 方略》粤-襄-渝铁路的重要组成部分，由于当时国力孱 弱，技术落后，无法修建。
•
二十世纪五十年代，国家曾对该条铁路开展地质调
查工作，由于以圆梁山隧道为代表的复杂岩溶问题从技
于2000年开工建设，圆梁山隧道是关键性控制工程。
2003.10.20
5
地质条件
1、毛坝向斜的地表的空间形态呈长舟形，中间低、四 周高，为地下水的汇集和下渗创造了条件,地下水和地表 水有一定的水力联系。
2、岩性主要为石灰岩、白云质灰岩、砂岩、泥岩、页 岩，灰岩长度占整个隧道长度65%,岩溶十分发育。
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• 1 、岩溶及地下水超前探测及预测预报技术
• 采用了以超前钻探为主，以常规地质分析、
地质雷达、红外线探水、TSP地震波为辅助手段 的地质超前综合预测、预报岩溶技术，可以比较 准确判断掌子面前方30m、隧道开挖轮廓线内及 距离隧道开挖轮廓线距离小于10m的溶洞位置、 形态及充填物、水量、水压大小,准确率较高。
高压富水岩溶深埋特长隧道修建技术
主要完成单位：中铁隧道集团有限公司
2003.10.20
铁道第二勘察设计院 1
主要汇报内容
• 一、工程背景 • 二、关键技术 • 三、主要创新点 • 四、推广应用价值 • 五、经济、社会及环境效益
2003.10.20
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一、 工程背景
1、圆梁山隧道全长11.070km，是新建铁路渝怀线 上最长的单线电化铁路隧道，最大开挖宽度14m, 高度为12m，最大开挖断面120m2。 2、正洞右侧30m为设贯通平导，无斜井和竖井。 3、隧道主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段、桐麻 岭背斜，最大埋深780m。 4、隧道2001年1月开工，200４年１1月完成了全 部施工任务。
术上无法解决，工程不能开工,该条线路曾被苏联专家
判定为“铁路修建的禁区”。
•
在渝怀线开通以前，重庆至怀化要在贵阳周转，交
通十分不便，它的建成将使川渝地区与东南沿海地区的
客货运输距离缩短550公里。通车后客运从重庆到湖南
怀化将从以前的18小时缩短到8个小时，到上海和广州
的时间也将缩短10个小时。
因此，渝怀线作为西部大开发的十大标志性工程，
全隧最大涌水量２４×104m3/d，最大水压力4.６MPa。 高水压区段主要位于毛坝向斜和桐麻岭背斜段。相当于 在460m的水下修建隧道
2003.10.20
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岩溶高压、涌水
2003.10.20
9
3、煤系、瓦斯、石油、天然气
主要位于二叠系栖霞组沥青质灰岩及奥陶系（0）和志 留系（S）接触地带中。实测最高瓦斯浓度达到2.64% 。
2003.10.20
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(2)常规地质分析
• 主要根据环境条件、地勘资料及掌 子面开挖揭示的地质情况，通过常规地 质分析，可以初步判断判岩体的结构、 构造、岩性、结构面的产状、岩溶发育 的位置、范围、规模大小及可能对施工 安全和隧道稳定性带来的不利影响，从 而为选择更准确的地质预测、预报方法 提供依据。
4、环境保护十分重要 隧道山顶有4个乡镇，5万多居民，隧道须不漏、不渗，
地表水不流失，居民能正常生活。 5、施工通风困难 隧道全长１1.070km两端掘进，无竖井和斜井，通风十
分困难。
因此，圆梁山隧道被专家称为“国内外罕见，具有挑战 性的地质难题”。
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施工中的岩溶突水、突泥
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(1)超前钻探
超前钻探是最直接和最准确的地质预测预报方法， 它是验证物探方法预报结果和实现精确预报的基础，它 可以准确探明大型溶洞和岩溶管道的位置。一般情况下， 对于正洞，长距离宏观地质超前预测预报，一般钻2～4 个钻孔，钻孔深度一般应控制在 100m以内，终孔位置一
般控制在开挖轮廓线外10m左右，短距离地质预测预报， 一般钻4～6个钻孔，钻孔深度一般控制在30m，终孔位 置一般控制在开挖轮廓线外５～10m ,根据物探结果和 前面钻孔的探测情况，可适当加密钻孔，达到精确探测 的目的。
2003.10.20
14
二、关键技术
• 1、岩溶及地下水超前探测及预测预报技术 • 2、高压、富水、粉细砂溶洞注浆技术 • 3、隧道快速施工技术与机械设备配套 • 4、特长隧道多作业面条件下通风技术 • 5、高压、富水隧道结构防排水技术 • 6、隧道开挖数值模拟及信息化施工技术
• 7、隧道衬砌混凝土耐久性提高技术
1、 1号溶洞正洞及平导 DK354+230～290溶洞涌 水、突泥 溶洞填充物以淤泥 质粘土为主，地层自稳 能力很差，正常涌水１ ５０m3/h ，最大涌水 量为500m3/h。
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2、 2号溶洞正洞DK354+450～+500溶洞突水、突泥情况 主要充填物为粉细砂、砾石和溶蚀灰岩，钻孔中高压
2003.10.20
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4、桐麻岭背斜DK361+764溶洞涌水、突泥
2001年7月14日，正洞开挖至DK361+764处（距出口 769m）爆破后，线路右墙拱脚处突然发生溶洞突水突泥， 高峰持续时间28分钟，涌出物达11×104m3,突泥过后，洞 内淤泥深达1.2～4.5m,淤泥量约15000m3。洞内和洞口部 分材及机具被冲入洞口的炭厂河中。