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1、针对宜万铁路主要工程地质问题的分析与研究针对宜万铁路主要工程地质问题的分析与研究ZKZK（TJ1101,2011XXXXXTJ1101,2011XXXXX）摘要摘要随着宜万铁路的建成和通车,建设中面临的工程地质问题越来越多的被展现出来。本文结合鄂西、渝东山区特有的地质条件,对宜万铁路区间隧道施工面临的工程地质问题进行了分析研究,可为其他工程的设计、施工提供参考。关键词关键词宜万铁路、工程地质1.1.工程概况工程概况宜万铁路是我国铁路路网“八纵八横”主骨架之一，是沪、汉、蓉快速通道的重要组成部分，也是贯通中国东、中、西部的重要交通纽带。建设宜万铁路，对于长江流域国土资源开发和经济发展，实施西部大
2、开发战略，完善和优化铁路路网结构等，都具有十分重大的意义。宜万铁路东起鸦宜铁路花艳站，西至达万铁路万州站，线路全长 377 公里。全线共有隧道 159 座 339 公里，其中双线隧道54 座 48 公里，10 公里以上隧道 5 座 62 公里；桥梁253座 68 公里，其中双线特大桥 21 座 17 公里，单线特大桥 11 座 8 公里。正线桥隧占线路总长的 74%。宜万铁路工程总概算为 225.7 亿元。通过 7 年的奋战，已于 2010 年 12 月 22 日正式通车。宜万铁路创诸多铁路史上的中国之最乃至世界之最，因此被业界称为“桥隧博物馆”。2.2.工程地质条件工程地质条件2.12.1
3、地形地貌地形地貌宜昌至土城段为侵蚀与剥蚀低山、丘陵区，高程一般在200-500 米。土城至齐岳山段线路主要走行在清江流域与长江的分水岭靠北地带，为构造溶蚀与侵蚀中、低山区，河谷深切、地势陡峻，最大海拔高度 1800 多米，相对高差一般在 200-800 米，局部达到 1200 米。碳酸盐岩类广泛分布，岩溶地貌发育。齐岳山至万州段，铁路穿越长江和清江的分水岭齐岳山脉后，进入川东红层的构造侵蚀与剥蚀中、低山区，地势从东往西逐渐降低，地面标高从齐岳山的1800 余米逐步降至万州的 200 余米，相对高差一般为200-500 米。2.22.2 地层岩性地层岩性全线地层出露有震旦系、寒武系、奥陶系、志留
4、系、泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系以及第三系、第四系地层。滨海至浅海相的碳酸盐岩类呈大面积分布，约占全线的 70%左右。碎屑岩主要分布在宜昌、施恩盆地、万州等地。2.32.3 地质构造地质构造宜万铁路位于我国东部的新华夏系第三隆起带的中南段和长江中下游东西向构造西段延伸部分，及其两者的交接、复合部位、构造较为复杂。具体划分为：江汉平原沉降带、长阳东西向构造带与新华夏系构造。2.42.4 水文地质条件水文地质条件铁路沿线地下水共分为3 类：（1）松散岩类孔隙水；（2）碳酸盐岩类岩溶水；（3）碎屑岩裂隙水。碳酸盐岩类岩溶水又分为盐酸盐岩类裂隙溶洞水和碳酸盐岩类夹碎岩的岩溶裂隙水两个
5、亚类。3.3.工程地质问题工程地质问题3.13.1 岩溶、岩溶水岩溶、岩溶水宜万铁路地处鄂西、渝东山区,广泛出露碳酸盐岩地层,约占全线的 70%,岩溶特别发育,地表岩溶类型齐全,形态各异,地下岩溶洞穴普遍,规模宏大,是我国岩溶最发育、最典型的地区之一。隧道在穿越岩溶地区时，有可能遭遇大型岩溶洞穴、暗河或管道流，发生大规模突水突泥，并可能引起地面岩溶塌陷，地表水源枯竭，引发严重的环境地质灾害。特别是隧道一旦与大型暗河管道串通，后果将更加严重。3.23.2 煤层瓦斯及天然气煤层瓦斯及天然气宜万铁路沿线发育四组煤系地层。本线多座长大隧道穿越上述煤系地层,可能遭遇有害气体,危及人身健康,甚至引起燃烧和
6、爆炸,造成严重事故。3.33.3 高地应力高地应力宜万铁路多座长大隧道的埋深大于500米,最大埋深达800余米,且构造复杂,存在高地应力而引发硬质岩岩爆和软质岩变形等地质问题。3.43.4 断层破碎带断层破碎带宜万铁路多座长大隧道穿越规模宏大的区域性大断裂,断裂带的位置、规模、性质、破碎(软弱)程度、富水性、导水性等都将直接影响到工程的艰巨程度。3.53.5 高地温高地温宜万铁路多座隧道的埋深大,可能引起隧道洞身原岩的温度偏高。一方面会恶化作业环境,降低劳动生产率,并严重威胁到施工人员的生命安全;另一方面将影响到施工材料的选取(如耐高温炸药)和混凝土的耐久性。3.63.6 危岩落石、滑坡、岩堆
7、等不良地质危岩落石、滑坡、岩堆等不良地质宜万铁路线路危岩落石、滑坡、岩堆等不良地质非常发育，分布范围广规模大，处理难度大，施工难度大，安全隐患多。全线共发现危岩落石、滑坡、岩堆等不良地质体 40 余处。3.73.7 软土软土宜万铁路在利川盆地、宜昌等处存在部分谷底相软土，厚112.5 米。其主要特点为存在明显的基底坡度，对路基稳定影响极大，厚度不均，物理力学指标相差大。4.4.措施与对策措施与对策4.14.1 技术措施技术措施4.1.14.1.1 施工地质预报施工地质预报岩溶隧道施工地质包括超前地质预报、径向地质预报、工后补勘等内容。宜万铁路设计阶段采取遥感判译、地质测绘、水文调查,以及物探、
8、钻探、测井等技术手段,但只是查明了地层岩性、断层、水文地质以及存在的主要重大地质问题等基本背景,不足以应对具体工点、部位岩溶及岩溶水的复杂性、多样性、无规律性,因此,必须加强隧道施工地质预报。掌子面超前地质预报主要包括物探和钻探等方法,物探包括 TSP、地质雷达等方法,钻探包括深孔水平钻探和 5m 超前钎探,钻探的准确率更高,效果最好。并且必须进行一定量的地质取芯,以准确判定充填型溶洞和高压富水断层界面及规模。径向地质预报包括周边探测和隧底探测,确保 5m 岩盘的安全厚度。工后补勘由设计院对隧道全程进行,物探和钻探相结合,确保以后运营的安全。4.1.24.1.2 水文监测水文监测水文监测主要包
9、括降雨量、涌水量、水压、水位4 个方面的内容。降雨量监测采用“SRY-1 雨量记录仪”进行降雨量自动记录。超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测,主要采用人工监测及自动监测相结合的监测方法进行涌水量监测。每实施 1 次超前钻孔均需布置不受开挖影响的水压监测孔;每个溶腔需进行水压监测。对未施工地段的重要深孔孔内水位进行自动长期连续观测。4.1.34.1.3 施工安全条件施工安全条件施工过程中,遇到可能发生突水溶腔后,需设定安全进洞条件,安全进洞条件包括降雨量、洞内水量、水压,降雨后水量峰值是否已过,水质变化和水量变化。4.1.44.1.4 防灾报警防灾报警在风险隧道施工中配
10、置防灾害声光报警装置和视频监控系统,一旦有灾害预警应立即启动应急通信、应急照明并指挥洞内人员安全撤离;正洞、各辅助坑道、横通道必须配置应急照明装置,并应确保在有灾害发生时能提供足够亮度的照明指示以利洞内人员逃生;在正洞与平导之间,在预测高风险段落增设逃生横通道。并通过视频系统判断灾害发生情况,并进行灾害原因分析。4.1.54.1.5 注浆加固注浆加固针对充填型溶腔,由施工初期的 30m 长全断面帷幕注浆,改进为周边加固注浆、局部注浆、径向注浆,注浆长度根据情况调整,以 20m 为主,开挖线外加固范围有 3、5m 加固区。注浆材料以普通水泥、早强水泥单液浆为主,水泥水玻璃双液浆加固周边。注浆过程
11、采用自动记录PQT,以便进行注浆效果分析。首次在宜万铁路实施了注浆效果评价,由监理组织参建各方对注浆过程、钻孔验证、孔内成像等措施对注浆效果进行评定,确定是否达到开挖条件。4.1.64.1.6 释能降压释能降压释能降压法是宜万铁路首创的专利技术,是针对复杂高压富水充填溶腔所采取的有计划、有目的的精确爆破揭穿,从而释放溶腔所存储的能量,降低施工及运营过程中水土压力对隧道形成影响,并通过配套处治措施完成溶腔治理。4.1.7 溶腔结构处理规模化对施工过程中揭示的溶腔进行归类,并形成相应的处理措施。(1)洞穴型、管道型岩溶:回填措施;(2)充填型岩溶:注浆加固+大管棚措施;(3)过水型岩溶:引排措施;
12、(4)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;(5)高压富水充填溶腔:注浆堵水方案、泄水洞方案、堆积体加固方案、释能降压方案、绕行方案、暂时搁置达到条件后再处理方案。4.1.8 长期监测由于复杂岩溶地段采用的结构设计和施工措施在以往的工程实践中是少见的,许多技术措施具有首创性。为此,对典型的隧道和工点进行长期监测。监测项目包括:与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等。4.14.1 管理措施管理措施宜万铁路工程庞大，工期十分紧张
13、，安全隐患极多，质量要求极高，成本压力极大，传统的项目管理难以适应。指挥部管理制度创新成为解决该问题的主要手段。制度是管理的依据，为了优质高效地建设宜万铁路，必须使工作及日常管理制度化、科学化、民主化、程序化、规范化，重大决策实行集体领导、分工负责的制度。这套制度应该体现制度管理、民主管理、量化管理，让制度管人。八项风险管理机制、施工地质分级管理、隧道分级管理、隧道分级督办、八项风险管理机制、施工地质分级管理、隧道分级管理、隧道分级督办、iv iv 级风险隧级风险隧道管理制度和专家技术指导和论证制度道管理制度和专家技术指导和论证制度应运而生，涵盖了项目管理的全部内容，并且随着项目管理的动态变化
14、同步更新。可以说，项目部所有的工作，无论大小，都能从管理办法中找到与之相对应的条款。结语结语377 公里的里程，宜万铁路穿越被视为施工禁区的喀斯特地貌地区，通过一系列的管理措施与技术措施，突破常规，勇于创新，攻克了岩溶、顺层、滑坡、断层破碎带和崩塌等不良地质重重难关的同时，标志着国内地质条件最复杂,工程最困难的山区铁路建设取得了决定性胜利,也为标志着我国铁路建设在复杂岩溶山区从此无禁区,并为以后在复杂岩溶山区修建铁路和公路积累了宝贵的经验.参考文献参考文献1吕小应,胡子平.宜万铁路工程特点难点分析及对策措施J.铁道标准设计,2006,S1:70-72.2申志军.宜万铁路高风险岩溶隧道应对措施J.铁道标准设计,2010,08:30-32+51.3李小和,曹柏树.宜万线的主要工程地质问题及勘察方法J.铁道工程学报,2005,S1:260-267.