岩溶隧道施工技术与风险管理课程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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。,岩溶分类,洞穴型,岩溶分类,无充填大型干溶洞,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,DK,255,+,978,富水充填大型溶洞,岩溶分类,充填块石土型,岩溶分类,充填粉细砂型,岩溶分类,充填泥水型,岩溶分类,充填清水型,岩溶分类,隧道与暗河正交型,岩溶分类,高压富水型,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,DK247+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,43m,3,/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,540m,3,/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,岩溶隧道施工技术与工程实例,案例, 200,9,年,9,月,23,日，马鹿箐隧道开挖到,DK,255,+,978,处揭示大型半充填型溶洞，溶洞纵向长,1,5-,15m,，轨面以上,45,m,，轨面以下左墙脚下,0,10m,。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,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。,拱跨方案,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工程实例,序号,治理方案,优点,缺点,适用范围,1,注浆堵水方案,加固围岩、控制排放、对环境影响小,高压、动水条件下注浆不易控制,充填型贫水溶洞、富水裂隙带、低压富水充填型溶洞、断层等,2,泄水洞方案,降低水压、隧道结构安全性好,对环境可能造成一定影响,大型高压富水溶洞、高压富水溶槽等,3,堆积体加固堵水方案,改善围岩条件、提高围岩抗渗性,动水条件下注浆不易控制,大型堆积体、暗河大厅堆积物,4,释能降压,风险可控、安全性好、经济效益好,对溶洞具体边界及补给条件的确定存在困难,大型高压富水溶洞,5,绕避方案,降低处理难度、对环境影响几乎没有影响,大型溶洞不易绕避；绕避过程中可能会揭示新的不良地质,边界明确的溶洞及溶槽,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工程实例,堆积体加固堵水方案,实例,五爪观隧道,DK49+274,DK49+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,2,9cm,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工程实例,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,4,5m,，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工程实例,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工程实例,泄,水,洞,泄,水,孔,施,工,岩溶隧道施工技术与工程实例,泄,水,洞,泄,水,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,岩溶隧道风险管理,超前地质预测预报,岩溶隧道风险管理,岩溶隧道风险管理,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）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、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。,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,岩溶隧道风险管理,-,水文监测,岩溶隧道风险管理,岩溶隧道风险管理,监测断面测点布置示意图,岩溶隧道风险管理,施工工艺监控专项机制,批准的实施性施组,施工规范、验收标准,设计文件,分工序工艺的编制,资源配置（人、物、机,）,工艺操作,业主工艺要点,工艺标准示范工程,监理单位审批,工序验收,工艺评价完善,重大问题上报业主,正常,进入下道工序施工,监理单位检查,不合格,施工单位自检,研究整改,不合格,建议,（,1,）对于可能存在多种地质灾害的隧道施工，首先要把综合超前地质预报技术放在首位，特别是中长距离的钻孔取芯工作，在工程概算中应设立专项科目，加大这方面的投入。隧道施工中需要不间断地进行动态地质预报，这是防止或减少地质灾害发生的基础工作。目前情况下，超前地质预报方法、手段，预报的准确度亟需进一步提高。,（,2,）对于,“,泄水释能降压,”,工法运用，具有一定的适应性条件。工法的使用先要将溶腔特征分析清楚，对于特大体量富水溶腔采用泄水释能降压；对于高压管道流、裂隙带、破碎带，宜采用,“,以堵为主，限量排放,”,的治理方法。富水岩溶地带施工宜在设计中考虑增设泄水洞方案。,（,3,）对于注浆加固土层作业，涉及设计、施工方法、施工工艺、施工材料等方面，技术性很强、操作性要求很高。在实施过程中要根据隧道地质情况变化，实施动态设计与施工，并在实践中不断完善优化。,演讲完毕，谢谢观看！,内容总结,岩溶隧道施工技术与风险管理。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。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。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。实例某隧道开挖到DK139+598时，揭示出一条斜穿隧道的干溶洞。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。大型高压富水溶洞、高压富水溶槽等。改善围岩条件、提高围岩抗渗性。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。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。（3）工程质量符合规范和验标规定，无等级质量事故。阶段性工期计划及关键节点工期,