铁路隧道施工不良地质灾害对策研究.docVIP

精品论文 参考文献 铁路隧道施工不良地质灾害对策研究 （中铁十六局集团第五工程有限公司，河北，唐山，064000） 【摘 要】连接中国东、中、西部的重要交通纽带——宜万铁路被誉为世界地质博物馆，特别是大支坪隧道地质复杂性尤为突出，岩爆、断层、岩溶、涌水等地质难题在施工过和中层出不穷。不良地质对隧道施工进度、质量及安全影响重大，处理方案不当将造成重大的安全事故及经济损失，故采取恰当的施工对策尤为重要。本文结合宜万铁路大支坪隧道施工，对不良地质灾害对策进行了研究。 【关键词】隧道施工；不良地质；地质灾害；对策分析 1．工程概况 大支坪隧道位于巴东县大支坪镇，东起支井河，中间经大支坪镇，西至野三河。左线隧道进口里程DK130＋137，右线隧道进口里程ⅡDK130＋106。隧道内纵坡为人字坡，从进口至出口线路纵坡分别为－4permil;、4permil;、－8permil;、12permil;及平坡段。隧道洞身通过广泛分布的可溶岩地层，岩溶发育强烈，水文地质条件复杂，地质构造复杂，为宜万铁路主要控制性工程之一。大支坪隧道在施工中实行动态设计管理。隧道涌水量：正常涌水量Q=137040m3/d，强降雨强度下隧道涌水量Q=512422m3/d。主要工程地质问题有：岩爆、断层、岩溶、涌水等问题。 2．工程特点 （1）动态设计、动态施工和施工全过程预测、预探、预防的特点。 （2）本隧道的不良地质具有趋于集中分布的特点。大支坪隧道穿过7条断层；发育3条地下暗河及岩溶管道流，有可能造成隧道突水、突泥。 （3）雨季时隧道渗水量大，降雨转化迅速，按设计资料，最大涌水量为512422m3/d，是正常涌水量的37.3倍，降雨转化为泉水约7～12h。由于雨季增大流量和压力，对开挖和支护带来极大困难。 （4）不良地质种类齐全，出现不可预见的地质灾害机率高。本隧道具有岩溶、岩溶水、断层破碎带、岩爆等不良地质，在施工中洞内既要防突泥、突水、地下水流失、暗河改道等对施工带来的安全隐患；在洞外既要防止洞顶地下水枯竭，地表塌陷引起水环境变化。 3．不良地质灾害对策研究 3.1 岩爆的防治措施 3.1.1勘察设计阶段 在勘察设计阶段,对隧道工程所处区域的地质背景(主要是应力、应变场)、山体及岩体的构造等情况进行综合分析,在选择隧道位置时,应尽量避开易发生岩爆的高地应力集中的区域;如果实在难以避开,也应该尽量使隧道的轴线与最大主应力方向平行布置,这样可以减少洞室周边围岩的切向应力;另外,设计隧道断面时要选择合理的开挖断面形状,改善围岩的应力状态,从而防治岩爆的发生或降低岩爆烈度级别。 3.1.2隧道施工阶段 （1）围岩加固措施 围岩加固措施主要是针对已经开挖洞室周边的加固以及掌子面前方的超前加固。这些措施可以改变掌子面本身以及1一2倍洞室直径范围内围岩的应力状态,它使得围岩的应力状态很快地从平面转向为三位应力状态,以达到延缓和抑制岩爆发生的目的。 （2）改变围岩物理性质 a.岩石表面喷水。进入到岩石孔隙中的水能与岩石矿物中的一些离子发生作用,从而造成岩石软化、膨胀以及溶蚀作用,使得岩石的强度降低。在采用高压喷水时,水的劈裂作用可以在岩石内部产生新裂缝并使岩石内原有的裂缝进一步扩展,从而降低岩体储备弹性应变能的能力。给工作面及附近洞壁喷水和可以起到降温和除尘的作用。该方法适合于微弱岩爆且岩体软化性能较好的情况,对于软化性能较差的完整坚硬的岩石往往不起什么作用,而且处理费用较大。 b.围岩深层高压注水。岩层注水后,水对岩石会引起两种变化:一是软化深层的岩石,降低岩石的破裂强度;另一方面,水的深入使得岩石的层理、裂隙、节理发育更好,数量更多,同时也提高了岩石的孔隙率。从力学变化的角度来看,这样导致岩石强度降低,弹性模量减小,泊松比增大,内部粘结力减小,从而导致岩石力学性质发生变化;从能量角度看,这样导致岩石储存的弹性能大大降低,减弱了岩爆的发生。 3.2 断层地质的处治措施 3.2.1爆破开挖方法 传统的分部开挖法施工速度慢且多次爆破开挖对围岩扰动较大,不便发挥凿岩台车等高效率施工机械的作用,为进一步提高隧道的施工速度,在软弱围岩及断层破碎带施工时,通常也尽可能采用大断面方法施工。在不宜采用全断面开挖的地段,结合实际断层情况,尽量采用半断面微台阶或上下断面顺序开挖法及微震爆破技术。 3.2.2半断面微台阶法 当断层局部或大部分贯穿隧