桥梁荷载作用下巨型岩溶洞穴顶板稳定性研究

某高速公路桥墩基础完全置于巨型溶腔上部,通过定性、半定量、定量的方法对岩溶洞穴顶板稳定性进行综合分析评价,确定了桥型方案,然后通过地表变形监测,验证稳定性综合评价方法的合理性。

双线高铁隧道跨越巨型溶洞先掘后探施工技术研究

为了确保贵南高铁甲良3号隧道跨越巨型溶洞段的施工安全,研究开展双线高铁隧道跨越巨型溶洞先掘后探施工技术。提出洞内更换加强型护拱及系统锚杆加固,洞外施作条件为基础+钢管立柱挡墙支撑,确保隧道先行开挖通过巨型溶洞段落,保障隧道按期贯通,同时最大限度地减小溶洞对隧道施工的影响。结果表明:该施工技术有效保证了隧道跨越巨型溶洞段的安全、快速施工,拱顶沉降最大值为8.61 mm,净空收敛最大值为4.17 mm,远小于其变形控制值,可为类似岩溶地区的隧道施工提供参考。

富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术研究

随着交通路网覆盖范围逐渐向遍布喀斯特地貌的云、贵等西南地区纵深扩展,势必会遇到大量富水喀斯特隧道穿越大型地下溶洞、溶槽及暗河等不良地质工程。以往采用的注浆封堵工艺工法一方面由于隐蔽工程施工而难以控制施工质量,另一方面也会在一定程度上破坏溶洞地下水径流平衡及周围生态环境。文章以G7611都香高速翠屏隧道穿越大型地下溶洞工程施工为例,系统介绍了溶洞扩挖及支护、溶洞基底清淤及回填等富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术。

小三峡隧道D1K671+670处巨型溶洞处理措施研究

文章基于郑万高铁重庆段小三峡隧道D1K671+670处隧底大型溶洞发育特征和工程补勘资料,从施工难度、运营风险、工程投资等方面进行对比分析,最终确定箱梁桥方案跨越溶洞的处理方案。通过结构计算与工程类比进行隧道桩基托梁结构设计,隧道拱顶空腔采取护拱+缓冲层方案,地表河道采用混凝土进行铺砌。工程实践表明,该处大型溶洞的综合处理措施取得了很好的效果,可供类似工程借鉴参考。

贵州惠水仰天窝竖井大熊猫化石的发现及其意义

大熊猫晚更新世广泛分布于我国华南地区,化石点众多,但完整头骨材料相对较少。本文报道了贵州惠水仰天窝竖井最新发现的大熊猫头骨及下颌骨化石,保存相对较完整。仰天窝竖井—白马洞特殊的洞穴条件为化石的保存提供了有利条件。根据测量数据,仰天窝大熊猫个体牙齿比现生大熊猫略大,应属于巴氏大熊猫。AMS-^(14)C测年结果为22887~22431 a BP,处于末次盛冰期前后.

贵州惠水仰天窝竖井大熊猫化石的发现及其意义

晚更新世的大熊猫广泛分布于中国华南地区,化石分布点众多,但完整保存的骨骼材料相对较少。文中报道了贵州惠水县仰天窝竖井新发现的完整大熊猫头骨化石,仰天窝竖井—白马洞因其特殊的洞穴环境为化石的保藏创造了有利条件。根据测量数据,仰天窝大熊猫个体牙齿比现生大熊猫略大,应属于巴氏大熊猫。AMS—^(14)C测年结果为22887~22431 a BP,时代处于末次盛冰期前后,新材料的发现为推断大熊猫在晚更新世末期的分布范围、生存演化等问题提供了难得的实证。

玉京山隧道巨型溶洞地质特征与稳定性评价

成贵高速铁路玉京山隧道施工中遭遇高速铁路建设史上的最大溶洞,溶洞下部发育大型暗河,洞内充填物厚度大,成分复杂,工程地质环境复杂,处理难度大、施工安全危险性高。现场采用地质调查及测绘、三维激光扫描、水文观测、物探、钻探、孔内测试、取样试验等综合勘察手段,查明了巨型溶洞的形态特征、水文地质特征和充填物工程地质特征,对洞壁稳定性进行了分析和评价,预测了洞顶塌落高度及稳定性,提出了“暗河改道、溶洞回填、桥梁跨越”总体处理措施建议,为合理确定施工整治方案提供了详实的地质依据。研究成果可为山区高速铁路岩溶勘察提供重要参考。

巨型溶洞松散回填体内超大断面隧道修建技术

本文介绍了玉京山隧道巨型溶洞、暗河工程难点及其处理方案,针对溶洞回填体内修建隧道这一难题,从结构型式、注浆加固、开挖支护及控制隧道沉降变形等方面进行了深入研究,提出了整体沉降和差异沉降双标准隧道沉降控制技术,保证了超大断面隧道结构安全。本工程施工经验可为同类工程提供借鉴。

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。

成贵高铁玉京山隧道巨型溶洞顶板防护技术研究

成贵高铁玉京山隧道穿越巨型溶洞,溶洞顶板处有大直径不稳定楔形体,为防止施工过程中隧道顶部出现掉块和坍塌,提出采用涨壳式中空注浆锚杆与低预应力全黏结型锚索联合加固溶洞顶板的治理措施。采用有限元软件分别建立顶板无支护、仅设置锚杆支护及锚杆和锚索联合支护3种工况下围岩的三维数值模型,同时考虑支护滞后时顶板围岩的加固效果,通过数值模拟结果对比分析不同工况下锚杆、锚索轴力的变化规律及围岩位移、塑性区的分布规律,并提出一种有效的顶板防护措施。结果表明:1)锚杆和锚索及时支护可以有效控制顶板不稳定围岩的位移、塑性区发展,达到较好的加固效果;2)在仅设置锚杆的基础上及时施加锚索结构可以显著降低锚杆的轴力,避免锚杆因轴力太大而破坏;3)采用涨壳式中空注浆锚杆与低预应力全黏结型锚索结构对玉京山隧道溶洞顶板进行加固可以保障隧道施工安全。

黔张常铁路高山隧道巨型溶洞处理技术研究

黔张常铁路高山隧道高位斜穿巨型溶洞,巨型溶洞体量大,整体稳定性较差,洞壁危岩分布较多,危岩向洞内位移,落石危险时有发生。为解决巨型溶洞处理带来的困难,降低安全风险,针对巨型溶洞提出线路绕避、回填处理和桥跨处理3类11个处理方案,在综合考虑施工、运营安全及经济性的基础上,选择回填处理方案,并最终确定“回填洞砟+上部注浆加固”的处理方案。施工中形成溶洞分阶段回填、洞壁洞顶锚网喷安全防护、回填体注浆加固、隧道明洞结构保护性施工和回填体工后沉降预处理等一系列关键施工技术。超厚回填体在线沉降监控和施工过程控制结果表明,溶洞处理施工顺利、处治方案技术可靠、成本经济,可为类似工程提供借鉴。

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。

隧道掘进爆破对某巨型干溶洞洞壁危岩体的扰动作用研究

为了分析隧道爆破振动引起的溶洞落石风险,以湖北新建高铁黔张常线路高山隧道揭露的巨型干溶洞为研究对象,首先对溶洞进行无人机探测与三维激光扫描测绘,并以三维激光扫描仪监测分析溶洞稳定性,随后以引发溶洞落石频发的掘进爆破扰动效应为重点研究内容,建立溶洞危岩体爆破振动监测系统,获得溶洞表面质点爆破振动速度。结合萨道夫斯基标准公式,给出溶洞表面岩体的爆破振动速度计算公式,分析爆破扰动作用下溶洞落石规律及危岩体裂缝发展规律。主要结论如下:1)巨型溶洞表面岩体允许的爆破振动速度为1 cm/s,隧道掘进爆破引发的质点振动速度超过该值时溶洞就会出现落石,超过1.5 cm/s时溶洞就会出现多范围大体积落石;2)为保证溶洞作业期间的人员和设备安全,预防落石风险,采用钢管柱+H型钢梁组成的满堂支架安全防护体系支护溶洞,具有良好的支护效果。

隧道穿越巨型溶洞弃碴回填体注浆加固技术研究

玉京山隧道86m洞身段穿越巨型溶洞大厅顶部弃碴回填体,回填体主要由碎石、土组成,级配较差,结构松散,自稳性差,采取有效的加固措施显得极为必要。在对回填体特性及施工重难点分析的基础上,文章提出采用袖阀管注浆法进行回填体加固的总体思路:溶洞回填后,利用已开挖平台,对隧道侧向回填体进行超前注浆加固,以保证施工过程安全;隧道开挖后,对基底回填体进行注浆加固,以保证基底承载力满足规范要求。隧道在穿越巨型溶洞过程中,回填体未发生滑移、坍塌等工程事故,达到安全高效的目标。

巨型溶洞大厅回填体内隧道暗挖施工技术研究

成贵铁路玉京山隧道为特大型溶洞回填体隧道,在D3K279+948处揭示了一个巨型溶洞大厅及玉京山暗河,文章针对其特点,提出了“五台阶法开挖+多种支护方式并存+模板法施作二次衬砌”等施工措施,保证了隧道开挖过程中结构的稳定性以及运营期的安全性。对五台阶法开挖技术、重型HW300型钢拱架安装技术、隧内钢围檩及钢横撑安装技术以及大断面隧道二次衬砌施作技术进行了详细介绍及研究,并及时进行监控量测,包括隧道拱顶沉降及周边收敛,以及临时钢横撑的轴力及应力监测,并分析监测数据,得出结论后可反馈于实际施工中,以指导现场施工。

铁路隧道巨型溶洞稳定性评估与施工防护棚架设计

黔张常铁路高山隧道高位穿越DIK53+678处巨型溶洞,为解决巨型溶洞内施工安全难题,通过地质勘察、无人机探测、危岩体变形监测、危岩体振动速度监测和危岩体裂缝发展监测等多项措施对溶洞稳定性进行研究,结果表明溶洞内危岩分布广泛,溶洞周壁多处危岩存在落石风险,在溶洞内施工需进行有效躲避和必要安全防护。通过总结分析国内外多种落石冲击力计算方法,采用《铁路工程设计技术手册隧道》推荐的方法进行落石冲击力计算,计算得到落石冲击力达到442.1 kN,以此作为临时施工安全防护的设计依据。为保障施工安全,设计可移动式三角形钢结构防护棚架,经过结构优化,防护棚架可抵抗0.7 t落石自50 m高度掉落的冲击荷载,满足巨型溶洞施工安全防护要求。

铁路隧道巨型溶洞深厚回填体注浆固结技术--以黔张常铁路高山隧道为例

为解决深厚回填体上部注浆固结的问题,在理论分析的基础上进行上部回填体注浆加固设计,通过数值模拟分析注浆效果,分析表明注浆体一方面通过填充回填洞砟孔隙增加了上部荷载,起到了堆载压密效果,另一方面有效隔离了列车动载向下传递,防止回填体工后扰动沉降。在注浆工程实践中重点考察注浆质量控制,解决因周边止浆墙成型差导致的注浆缺陷问题,实现封闭范围内密实注浆固结,并采用开挖检测测试方法对注浆效果进行检测评定。在上部注浆施工完成后对回填体表层沉降进行监测,监测结果表明采用"洞砟回填+上部注浆"加固方式处理溶洞技术可行,沉降可控。

巨型溶洞稳定性监测与施工防护技术研究

黔张常铁路高山隧道巨型溶洞揭示后,人工踏勘、三维激光测绘和无人机探测表明溶洞体量巨大,洞内危岩分布范围广且数量多。主线掘进和平导绕行等施工对洞内危岩扰动较大,加剧了洞内落石风险,为此建立溶洞岩体表面变形监测、危岩体裂缝监测及落石风险监控等系列稳定性监控系统;监控显示溶洞内危岩落石风险较高,洞内作业人员和设备面临严重安全风险。在遵循'弱扰动,强加固'的危岩体处理理念下,提出了控制爆破掘进方式降低洞内危岩表面扰动和利用锚网喷主动加固溶洞顶板及侧壁危岩体的施工安全防护技术,防护实施后溶洞稳定性提高,后续施工安全风险降低,取得了良好工程效果。

钢管混凝土桩加固巨型溶洞回填体离心模型试验研究

成都—贵阳高速铁路玉京山隧道穿越一巨型溶洞,现场按照“全回填,后开挖,最后采用钢管混凝土桩加固”方式进行了处置,为探究基于此处置方法的土体长期沉降和承载特性,开展钢管混凝土桩加固回填体离心模型试验。结果表明:在隧道自重荷载作用下,土体变形经历了急剧增长、增长减缓和缓慢变形三个阶段,急剧增长阶段产生的沉降最大,缓慢变形阶段持续时间最长;管桩加固模型10年累计沉降为3.76 mm,未加固模型沉降为6.16 mm,加固模型相比于未加固模型沉降减小约39%;试验开始后的310 d内土压力变化较为明显,桩顶土压力减小,桩间土压力增大,桩顶土压力向桩间转移,之后便趋于稳定。研究结果为铁路隧道溶洞处置提供了一种可行方法。

铁路隧道巨型溶洞综合处治技术研究

针对东山隧道存在的巨型溶洞体量大、突水突泥风险高、整体稳定性较差且对衬砌危害大等问题,通过方案比选、数值模拟以及工程实践,提出巨型溶洞综合处治技术。采用设置前瞻性泄水洞、综合超前地质预报、注浆堵水、分区段防排水、溶洞段隧顶截排水沟+边墙底及拱腰截排水管+隧底过水涵洞的综合立体排水系统,确保了衬砌结构免受岩溶水危害。确定了桩板明洞跨越溶洞的结构形式,并加强支护。实践表明,这一系列技术措施确保了施工安全,降低了施工成本,并形成隧道岩溶水灾害防治以及巨型溶洞综合处治成套技术,可为类似工程提供借鉴。