高铁隧道穿越巨型溶洞超厚回填体沉降模型试验研究

依托渝厦高铁黔常段高山隧道高位穿越巨型溶洞回填处置工程,按照几何相似比1∶5设计基于时序加载方式的列车动荷载作用下超厚回填体沉降相似模型试验,探究不同厚度钢筋混凝土路基板的隔振性能,以及巨型溶洞超厚回填体的沉降规律,验证巨型溶洞回填处置方案的合理性。结果表明:随着路基板厚度的增加,隧道模型的仰拱表层附加沉降逐渐减小,回填砂层受到列车动荷载扰动逐渐减小,路基板的隔振性能逐渐增加;从回填砂层表层到深层,由列车动荷载引起的振动加速度峰值、动土压力值均显著降低,且动土压力的传播范围逐渐缩小;当路基板厚为0.6 m时,回填砂层浅部50 cm范围内的动荷载扰动沉降仅0.02 mm,相当于实际工程中回填洞砟层浅部2.5 m范围内沉降0.10 mm。隧道开通运营1年来,监测隧道结构整体沉降低于1 mm,且趋于稳定,由此可见:高山隧道巨型溶洞采用“洞砟回填+上部注浆”处置,并辅以3 m厚钢筋混凝土路基板隔振的设计方案,是合理可靠的。

隧道高位穿越巨型溶洞处置及防护方案研究

巨型溶洞岩溶地质情况复杂,严重影响隧道工程的开展,隧道高位穿越巨型溶洞处置难度大,防护工作不易开展,选择合适的处置及防护方案是保证隧道运营、施工安全的重要基础。文章依托黔张常铁路高山隧道高位穿越巨型溶洞项目,针对因溶洞空腔巨大、周壁稳定性差、落石风险高等不利因素所造成的施工处置难题,在详细研究国内11个巨型溶洞处置方案的基础上,制定了线路绕避、回填和桥跨3类共11种巨型溶洞处置方案,经过初步分析确定了回填处置方案,进一步对比4种回填方案后选用洞砟回填+上部注浆的处置方法。同时,为保证施工安全,系统总结了国内巨型溶洞施工安全防护技术,并以此为基础提出了高山隧道巨型溶洞施工安全防护措施,隧道最终顺利通过巨型溶洞。

断层破碎带巷道基于钢管混凝土支架的复合支护技术研究及应用

为解决阳城煤矿-650南翼轨道大巷断层破碎带支护中出现的围岩变形大和变形持续时间长等问题,采用室内实验、理论计算和支护实践相结合的方法,对-650南翼轨道大巷围岩地质进行测试研究,揭示巷道原有支护变形破坏机制,提出断层破碎带巷道承压环强化支护设计方法,并由此设计基于钢管混凝土支架的复合支护设计方案。实验及理论分析得出:钢管混凝土支架支护反力为0.92 MPa,基于钢管混凝土支架的复合支护体总体承载力达到1.37 MPa,超过预估围岩压力。支护实践表明:基于φ194mm×8 mm浅底拱圆形钢管混凝土支架复合支护方案能够有效控制巷道变形,抑制底鼓,保证了-650南翼轨道大巷的长期稳定。

巨型溶洞回填处置与超厚回填体沉降机制研究

黔张常铁路高山隧道施工时揭露一处巨型溶洞,溶洞体量巨大、发育复杂、围岩稳定性差且落石风险高,隧道穿越距离长(影响区总长145 m),悬空高度大(隧道底板下净空30~55 m),施工处置难度高;通过综合比选,采用了"洞砟回填+上部注浆"的综合处置方案。针对超厚回填体可能产生的沉降问题,采用现场监测、数值模拟和理论分析的方法,对回填体静载作用下和动载作用下的沉降规律进行综合研究。施工期表层沉降和分层沉降监测表明,超厚回填体表层沉降主要受回填洞砟自身重力及上部新增结构荷载的影响,沉降收敛速度快,沉降主要来源于下部未注浆回填体和溶洞底部堆积体的表层部分。通过有限元软件建立三维数值仿真模型,模拟列车动载作用对超厚回填体的影响,分析表明有砟轨道和3 m厚钢筋混凝土路基板大幅降低了列车动应力向下部回填体的传递,再经过回填体上部注浆层阻断,回填体未注浆层基本不受列车动载影响,即列车动荷载不会造成回填体新增沉降量。工程实践表明黔,张常铁路高山隧道巨型溶洞回填处置可靠,工后沉降可控,满足设计要求,可为其他类似工程提供参考。