岩溶隧道施工技术与风险管理课件

1、岩溶隧道施工技术与风险管理,各位领导、专家,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,中铁十一局集团合福客专站前七标项目部,岩溶隧道施工技术与风险管理,交流提纲,岩溶分类 岩溶隧道施工技术 岩溶隧道风险管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,隧道岩溶发育虽千奇百怪、复杂多变，无规律性，但也有其内在的类型特征。特别是灰岩地区，岩溶强烈发育，构造十分复杂，补给水源丰富。根据其不同的类型特征，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,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,洞穴型,岩溶隧道施工技术与风险

2、管理,岩溶分类,无充填大型干溶洞,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,半充填大型干溶洞,2006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,龙麟宫隧道DK231+796半充填大型溶洞,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,大型富水充填淤泥、块石溶洞,2009年11月5日揭示该溶洞。溶洞发育纵向长15-25m、横向宽大于400m、向上高出拱顶以上30m、向下深10m,马鹿箐隧道DK255+978富水充填大型溶洞,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,充填块石土型,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,充填粉细砂型,岩溶隧道施工技术与风险管

3、理,岩溶分类,充填泥水型,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,充填清水型,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,隧道与暗河正交型,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶分类,高压富水型,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,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。洞穴型、管道型岩溶：回填方案充填型岩溶：注浆加固+大管棚方案过水型岩溶：引排方案大型干溶洞（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、梁跨方案岩溶水治理：注浆堵水方案、泄水洞方案、堆积体加固堵水方案、绕避方案、释能降压方案,岩溶

4、隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,工程实例：洞穴型、管道型岩溶对策：回填方案,案例2004年10月3日，某隧道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,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,充填无水型岩溶对策：周边注浆加固+大管棚方案,注浆加固+大管棚方案标准模式图,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例 2005年10月15日，某隧道开挖揭示DK247+562特大型充填块石土岩溶，岩溶纵向发育线为DK247+563+445(长118m)，线为D

5、K247+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,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,帷幕注浆、管棚布孔图,帷幕注浆施工,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,马鹿箐隧道注浆管棚法施工,马鹿箐隧道三台阶法开挖,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,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，某隧道进口开挖揭示DK119+512隧底发育过水型岩溶，右侧为

6、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”跨越，隧道结构加强,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例 2005年3月29日，某隧道开挖到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600mm波纹管引排、浆砌片石回填、隧道结构加强,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工

7、技术与工程实例,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，某隧道开挖到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,型钢混凝土+板跨,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,实例某隧道开挖到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,钢管群桩注浆加固,岩

8、溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例 2009年9月23日，马鹿箐隧道开挖到DK255+978处揭示大型半充填型溶洞，溶洞纵向长15-15m，轨面以上45m，轨面以下左墙脚下010m。针对该岩溶，基础采取“桩基+承台”方案,桩基+承台,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,978溶腔I线溶段段隧底处理剖面图,I线溶腔段桩基施工,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例 2005年6月4日，某隧道出口施工到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

9、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,路基填筑+注浆加固,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例 2006年1月2日，某隧道施工至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2030m，隧底以下发育1020m。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

10、溶腔，采用C40混凝土回填,拱跨方案,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,溶洞处理纵断面,溶洞处理典型横断面,清危石喷锚网防护拱罩下拱跨拱罩结构隧底拱跨隧道结构,施工顺序,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,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 释能降压方案,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,泄水洞方案,横向过水通道设计,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,泄水洞方案,型排水支洞、钻孔泄水示意图,岩溶隧道施工技术与风险管理

11、,岩溶隧道施工技术与工程实例,堆积体加固堵水方案,实例五爪观隧道DK49+274DK49+345段与五爪观暗河正交,暗河最大流量36000万方/小时。暗河岩溶大厅横向宽约120m，为巨块状崩塌块石充填。该段路肩设计标高约542m，堆积体顶部标高约582m，岩溶大厅顶板最高处标高约600m。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。卵石磨圆度好，直径29cm,个别达11cm以上；顶板及周壁为坚硬完整灰岩。根据该岩溶暗河特点，采取“堆积体加固堵水，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

12、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,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,绕行方案,案例某隧道进口平导施工至PDK364+005时，超前探测表明：前方发育高压动水充填粉细砂层溶洞，溶洞由左向右发育，左侧规模大，右侧规模小，探测表明右侧纵向长度45m，但左侧经多次注浆后，由于高压动水粉细砂层注浆难度大，仍无法探到对方基岩。针对隧道进口反坡施工特点，以及平导的功能特点，对该岩溶不再处理，采取“绕行”方案。绕行后顺利通过规模较小的充填粉细砂层溶洞,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工

13、程实例,释能降压方案,释能降压法是针对高压富水充填溶腔采取有计划、有目的精确爆破，释放溶腔所存储能量，降低溶腔施工及运营过程水土压力。之后，通过配套处治措施完成溶腔治理,释能降压法”施作程序,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,泄 水 洞 泄 水 孔 施 工,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道施工技术与工程实例,泄 水 洞 泄 水,岩溶隧道施工技术与风险管理,马鹿箐隧道“978溶腔”突水突泥：2006年1月21日，马鹿箐隧道出口平导反坡施工到PDK255+978时，发生突水突泥。突水时最大涌水量为30万方/小时，持续7小时后，涌水量稳定为300方/小时,马鹿箐隧道1-21

14、突水突泥录像,岩溶隧道风险管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,超前地质预测预报专项机制 突发性事件防范应急预案专项机制 应对复杂地质、工程难题的施工预案专项机制 重难点工程监控专项机制 量测监控专项机制 施工工艺监控专项机制 严格考核奖罚专项机制 信息收集、反馈和快速反应专项机制,八项机制,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,超前地质预测预报,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,宜万铁路施工地质分级(三级,A级：可能存在重大地质灾害的地段，如可能遭遇大型暗河系统，发育重大软弱、富水、导水性良好的断层；存在重大物探、钻探异常；可能发生大特大型突水突泥；并可能诱

15、发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯灾害严重的地段。 B级：主要针对可能发生中小型突水突泥地段，存在较大物探、钻探异常、断裂带等地段。 C级：主要针对岩溶水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，发生突水突泥的可能性较小,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,宜万铁路施工地质分级(三级,A级：可能存在重大地质灾害的地段，如可能遭遇大型暗河系统，发育重大软弱、富水、导水性良好的断层；存在重大物探、钻探异常；可能发生大特大型突水突泥；并可能诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯灾害严重的地段。 B级：主要针对可能发生中小型突水突泥地段，存在较大物探、钻探异常、断裂带等地段。 C级

16、：主要针对岩溶水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，发生突水突泥的可能性较小,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,平导(A+ 级,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,平导(A级,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,平导(B级,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,平导(C级,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,突发性事件防范应急预案专项机制,1）重点针对： 不良地质灾害隧道突水突泥、坍塌冒顶、高地应力引起的硬岩岩爆、软岩大变形、有害气体突出（瓦斯、天然气

17、）等； 自然灾害山洪、泥石流、山体滑坡、崩塌落石等； 水上及高空作业突发安全事件； 项目所在地环境破坏和对居民安全的影响； 既有线铁路行车和公路交通安全突发事件等。 （2）预案应有较强的针对性、合理性和可操作性，包括组织机构及内部责任制，预警预报机制，防范措施，救援方案和技术、设备物资、医疗后勤保障等。 （3）对易发生突发性事件的重点部位经常进行检查，定期演练预案，定期检查储备的救援物资、机具设备，保证能够随时启动，防范有效,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,应对复杂地质、工程难题的施工预案专项机制,应对可能出现的隧道突泥、突水、瓦斯（天然气）突出、坍塌冒顶、高地应力（硬岩岩爆、软

18、岩大变形）等，以及隧道反坡排水、帷幕（径向）注浆、陡坡顺层路基、堆积体、滑坡、软土路基、特殊结构桥梁施工等复杂地质、工程难题，分别制订详细的设计、施工预案，并根据施工进展和所揭示的地质情况适时进行优化调整，实施动态管理,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,重难点工程监控专项机制,监控的主要内容： （1）安全、质量、工期、环保保证体系的建立和运行，责任制和管理制度的落实情况等。 （2）施工安全符合国家安全生产法、建设工程安全生产管理条例和铁路工程施工安全技术规程要求，无等级责任事故。重点是：隧道突水突泥、坍塌冒顶、高地应力（硬岩岩爆、软岩大变形）、有害气体（瓦斯、天然气）突出等；陡坡、

19、斜井施工；爆炸品储运、使用管理；既有线施工；高空作业；水上作业；突发性事件防范预案等。 （3）工程质量符合规范和验标规定，无等级质量事故。重点是：施工方案、工艺的制订和审批；贯通测量；工艺标准示范段工程；隧道光面爆破，初期支护、二次衬砌的监控量测；桥梁桩基；路基基底及过渡段；原材料、构配件的的检查验收和施工过程的试验、平行检验；重点部位和关键工序的旁站和隐蔽工程检查等。 （4）工期满足总工期要求。重点是：单位工程总体进度计划；阶段性工期计划及关键节点工期；月、季、年基建投资计划；计划保证措施等。 （5）环境保护和水土保持工作按照“三同时”原则实施，达到国家和地方政府有关标准。重点是位环保、水保

20、实施方案和保证措施的制订，包括穿越居民区、水库区隧道的项目所在地可能引发的环境影响，取弃土、碴场对环境的影响，文明施工等,岩溶隧道施工技术与风险管理,岩溶隧道风险管理,量测监控专项机制,包括水文监测、复杂岩溶隧道施工防灾报警系统、结构安全性监测三个方面。 （1）水文监测内容包括降雨量、涌水量、水压力、地表水位四个方面。 （2）施工防灾报警系统包括声光报警系统、应急通信及电视监控系统、逃生系统、应急照明系统、应急排水系统。 （3）结构安全性监测包括围岩及隧道结构相关的水压力监测；注浆加固圈（周边围岩）位移监测；围岩与初期支护接触压力监测；初期支护内力监测；初期支护与二次衬砌接触压力监测；二次衬砌内力监测；注浆加固圈渗水量监测；隧道基底沉降监测八个方面,岩溶隧道施工技术与风险管理,流量观测,水位观测,水位观测,降雨量观测,洞内探孔水压观测,泄水量观测,岩溶隧道风险管理-水文观测情况,岩溶隧道施工技术与风