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1、提高隧道认识 建好蒙华铁路,铁路总公司工管中心:张民庆 二一六年八月,瞄准重点 抓住难点 掌握要点 干出亮点,目 录,1 铁路隧道基本情况 2 软岩隧道技术 3 岩溶隧道技术 4 瓦斯隧道技术 5 清淤和抢险救援 6 洞口施工,1 铁路隧道基本情况,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.1 隧道建设情况 截止2015年底，铁路运营隧道12162座、总长度10647公里，居世界第一。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,铁路在建隧道3400多座，规划隧道4300多座。 未来隧道建设发展趋势：向西部、向沿海发展，数量越来越多，长度越来越长，地质越来越复杂，风险越来越高，管理越来越难。,1 铁路隧道基本情
2、况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.2 隧道安全情况,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,近10年来，隧道发生安全事故66起，死亡196人，伤亡较大，令人悲痛。 2010年总公司下发120号文，对隧道步距进行红线管理，对隧道的安全一定程度上起到了积极的作用。 2014年部公司下发监控量测信息化管理，对隧道的安全起到了重要的作用。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.3 隧道质量情况 2013年至今，据不完全统计，共有28座运营隧道发生了病害，造成列车停运或限速，社会影响很大。 病害的处理难度很大，费用很高，据统计，隧道延长米处理费用为10万-100万元，经济损失很大，社会影响很坏。,
3、1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.3.1隧道基底病害 主要引起隧道内无砟轨道上拱，列车被迫限速。基底病害主要原因有三类： 1、水害（5处）。地表强降雨（100mm以上）后，隧道防排水体系无法满足要求。 2、设计质量（2处）。仰拱设计不足，隧道运营数年后，基底上鼓。 3、施工质量（2处）。仰拱未按设计要求施工到位，厚度不够。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.3.2 隧道拱墙部病害 主要引起隧道接触网短路，列车被迫限速。基底病害主要原因有两类： 1、水害（10处）。隧道渗漏水。 2、施工质量（2处
4、）。隧道拱部衬砌空洞、隧道衬砌开裂掉块。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.3.3 隧道结构破坏 引起隧道无法安全行车，列车被迫停运或限速。基底病害主要原因有两类： 1、设计质量（4处）。滑坡、偏压、溶洞等地质问题，设计时未引起充分重视。 2、变更设计问题（1处）。施工时地质较好，发生变更。长期运营后，边界条件发生变化。 3、地方原因（1处）。地方弃碴引起隧道结构破坏。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.3.4 强降雨斜井地质灾害 地表强降雨后发生泥石流，经斜井救援通道冲入隧道，堵塞道路，引起隧
5、道无法安全行车。,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.4 隧道工期情况,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,1.5 隧道主要研究的问题 技术问题 安全问题 质量问题 工期问题 投资问题,1 铁路隧道基本情况,石门隧道,人 （工具和技术）,地 （水、火、土）,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,2.1 软岩隧道的施工难点 塌方问题 大变形问题,2 软岩隧道技术,郑西客专南山口隧道塌方,2 软岩隧道技术,贵广铁路东科岭隧道涌砂塌方,2 软岩隧道技术,贵广铁路东科岭隧道涌砂塌方后地表塌陷,2 软岩隧道技术,集包铁路新旗下营隧道塌方,2 软岩隧道技术,山西中南通道东川一号隧道塌方,2 软岩隧道技术,从隧道
6、安全事故统计来看，塌方事故造成的伤害比例为所有事故： 约50%,2 软岩隧道技术,兰渝铁路高地应力软岩隧道大变形,2 软岩隧道技术,丽香铁路高地应力软岩隧道大变形,2 软岩隧道技术,2.2 软岩隧道设计技术体系,坍落拱理论,2 软岩隧道技术,各级围岩塌方频率（日本）,2 软岩隧道技术,各级围岩塌落拱平均高度（日本）,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,2.3 软岩隧道施工技术核心 三超前 四到位 一强化,2 软岩隧道技术,石门隧道,三超前：超前预报、超前加固、超前支护 四到位：工法选择到位、支护措施到位、 快速封闭到位、衬砌跟进到位 一强化：强化量测,2 软岩隧道技术,石门隧
7、道,责任主体 预报方法 预报费用,2.3.1 超前预报,2 软岩隧道技术,地质素描、水平超前钻探： 方法简单、直观，准确率高 地质雷达： 有效探测距离约为15m，分辨率为0.4m，预报误差受天线与掌子面的耦合、钢架与台车的干扰等因素影响，准确率不高。单价约为167元/延米隧道。,2 软岩隧道技术,红外探水： 由于地下水与围岩的温差小，且混凝土水化热效应时间长，掩盖了水和其他热源形成的异常，预报准确率低，难以达到预期的预报效果。单价约为44元/延米隧道。,2 软岩隧道技术,建议方法,2 软岩隧道技术,专业队伍 首选地表,2.3.2 超前加固,2 软岩隧道技术,齐岳山隧道砂岩高压裂隙水 （水压3.
8、2MPa，2005年）,2 软岩隧道技术,齐岳山隧道砂岩高压裂隙水 注浆堵水后开挖,2 软岩隧道技术,齐岳山隧道F11高压富水断层破碎带 （2008年）,2 软岩隧道技术,F11高压富水断层破碎带采取注浆堵水加固后开挖,2 软岩隧道技术,牛栏岗隧道断层破碎带突水突泥后采取注浆处理 （2011年）,2 软岩隧道技术,新太行山隧道水平岩层宽张裂隙水，隧道临近马家岩水库，注浆堵水后开挖（2013年）,2 软岩隧道技术,中天山隧道闪长岩节理密集带 超高压裂隙水（水压6.3MPa，2013年）,2 软岩隧道技术,中天山隧道闪长岩节理密集带超高压裂隙水 注浆堵水后开挖,2 软岩隧道技术,成贵铁路铁盔山隧道
9、地表加固后开挖(2014年),2 软岩隧道技术,宝兰客专石鼓山隧道地表加固后开挖(2015年）,2 软岩隧道技术,南龙铁路森保隧道地表加固后开挖(2015年),2 软岩隧道技术,2.3.3 超前支护,超前大管棚施工（有管棚工作间）,2 软岩隧道技术,齐岳山隧道F11断层前期有管棚工作间施工,2 软岩隧道技术,超前大管棚施工（无管棚工作间）,2 软岩隧道技术,齐岳山隧道F11断层无管棚工作间施工,2 软岩隧道技术,2.3.4 开挖工法,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,2.3.5 支护措施,2 软岩隧道技术,锚杆,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,湿喷,2 软岩隧道技术,2
10、.3.6 快速封闭,2 软岩隧道技术,三台式下部一次成环开挖工法,2 软岩隧道技术,上台左右分部下台一次成环开挖工法 （AAB工法）,2 软岩隧道技术,2.3.7 二次衬砌,1、爆破成型 2、防水板铺设 3、原材料控制 4、浇筑过程 5、过程监控 6、及时检测 7、注浆回填 8、及时验收,预防衬砌空洞的注意事项,2 软岩隧道技术,2.2.8 监控量测,岩石破坏理论（日本）： 岩石为0.1%2.5% 土质为1.3%4.0%,2 软岩隧道技术,数值理论,2 软岩隧道技术,围岩级别与变形速度、荷载等级关系,2 软岩隧道技术,铁路隧道位移与变形速率安全等级,2 软岩隧道技术,对监控量测数据的“三看”要
11、求： 1、看数据。正常施工？加强措施？优化设计？ 2、看概率。分析安全管理水平。,2 软岩隧道技术,3、看比例。分析上、中、下台阶发生变形的比例，对工法进行必要的优化。,2 软岩隧道技术,2.3 高地应力软岩大变形,2 软岩隧道技术,特点： 变形速率大 持续时间长 总变形量大,2 软岩隧道技术,瑞士圣哥达隧道高地应力软岩大变形处治理念,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,高地应力软岩隧道大变形“释放-约束法”处治理念,2 软岩隧道技术,（1）围岩分级,2 软岩隧道技术,2 软岩隧道技术,（2）破坏准责,2 软岩隧道技术,释放技术：利用预留变形量释放应力,（3）释放-约束控制技术,2 软岩隧道技
12、术,台阶法施工拱脚内移变形侵限,2 软岩隧道技术,约束措施一：加强初支约束变形,约束措施二：强锁拱脚约束变形,约束措施三：及时闭合约束变形,约束措施四：动态补强约束变形,2 软岩隧道技术,不同支护刚度初期支护变形对比,2 软岩隧道技术,不同品种喷射混凝土初期支护变形对比,2 软岩隧道技术,拱脚部位大变形钢架扭曲,2 软岩隧道技术,及时闭合约束变形,2 软岩隧道技术,高应力软岩隧道施工大变形安全控制等级管理,3 岩溶隧道技术,3 岩溶隧道技术,中国碳酸盐岩分布图,3 岩溶隧道技术,岩溶隧道的施工难点 突水突泥问题,3 岩溶隧道技术,隧道突水突泥典型案例：渝怀铁路圆梁山隧道,2002年9月10日，
13、圆梁山隧道进口正洞开挖到3414米处。掌子面爆破后揭示溶腔口，有少量黄泥挤出。会商后准备施做混凝土挡墙，突然发生大规模突水突泥，最大涌水量710立方/小时，瞬间突泥4200立方，淤积隧道244米。突水突泥造成9名作业人员遇难，工程损失惨重，影响施工近一年之久。突泥点埋深550米。,3 岩溶隧道技术,开始突泥,大规模突泥,3 岩溶隧道技术,3 岩溶隧道技术,（1）超前地质预测预报问题？ （2）突水突泥后该做什么工作？ （3）工程灾害时如何逃生？ （4）如何处理类似地质工程？,值得思考的几个问题：,3 岩溶隧道技术,宜万铁路别岩槽隧道,2004年9月11日，别岩槽隧道出口开挖到348米处。掌子面钻
14、孔时，炮眼孔射水，施工人员迅速撤离。随后掌子面爆开，突发大规模涌水，突水峰值流量3.6万立方/小时，洞口涌水高度1.8米，持续40分钟后稳定为500立方/小时。该次突水将洞内设备席卷而出，冲垮洞口场地，使上下游居民用水受到影响，经济损失严重。,3 岩溶隧道技术,场地冲垮、暗河断流,设备 冲毁,3 岩溶隧道技术,别岩槽隧道溶腔,3 岩溶隧道技术,2006年1月21日，马鹿箐隧道出口平导开挖到3174米处。注浆加固后开挖出碴时，突然发生突水突泥，最大涌水量72万立方/小时，瞬间突泥8万立方，淤积平导1600米，正洞1000米，造成11名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深400
15、米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,宜万铁路马鹿箐隧道,3 岩溶隧道技术,3 岩溶隧道技术,3 岩溶隧道技术,值得思考的几个问题：,（1）超前预报到岩溶时是堵还是排？ （2）如何评价注浆技术？ （3）不同掌子面的同步逃生预警问题？逃生应急照明？如何组织逃生？,3 岩溶隧道技术,2007年8月5日，野三关隧道出口开挖到5444米处。出碴时，突然发生突水突泥突石，最大涌水量15万立方/小时，瞬间涌出泥砂与块石5万立方，将洞内机械设备冲出500米后扭曲解体，造成10名作业人员遇难，经济损失巨大，影响施工一年之久。突泥点埋深200米。该灾害属岩溶突水突泥灾害。,宜万铁路野三关隧道,3 岩溶隧道技术,突水突泥突石,机械设备解体,3 岩溶隧道技术,3 岩溶隧道技术,值得思考的几个问题：,（1）平导对正洞超前预报作用是否有效？ （2）发生灾害时不同工作面逃生方式？,3 岩溶隧道技术,3.1 风险管理（建立五道安全防火墙）,（1）制定安全进洞条件 根据日降雨量、水压力、洞内排水量等实行进洞安全等级管理，确定进洞施工警戒条件，确保施工人员绝对安全。,3 岩溶隧道技术,宜万铁路马鹿箐隧道安全等级管理,3 岩溶隧道技术
