马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术

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1、现代隧道技术LLNG马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术文章编号:1009—6582(2010)03—0042—09马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术杨兵(中铁十一局集团公司,武汉430071)摘要宜万铁路马鹿箐隧道DK255+978处通过一高压富水隐伏溶腔,先后发生多达19次的突涌水(泥)灾害。在对该高压富水隐伏岩溶的处治中,系统地运用了释能降压原理,释放了溶腔所存储的能量,降低了水土压力对隧道的稳定性影响。释能降压技术主要采取了综合地质预报手段探明溶腔边界、内部充填物特性和分布特征等.并根据溶腔的水压、水量测试结果进行排水系统规划、钻孔泄水,采

2、用控爆措施揭开溶腔,并进行实时预警预报监控。结果表明,运用释能降压技术处治马鹿箐+978溶腔,规避了岩溶溃水的风险,取得了良好的效果。关键词隧道岩溶释能降压爆破控制中图分类号:U453.61文献标识码:A马鹿箐隧道是宜万铁路全线八座一级风险隧道1引言之一,地质极为复杂。隧道全长7.990km,里程为岩溶突水作为隧道及地下工程中的一种地质灾DK251+195~DK259+185.4,位于湖北省恩施市的屯害,施工过程中如何有效地进行治理是最迫切的问堡镇和团堡镇。I线全长7879m,隧道左侧30m题【”。宜万铁路马鹿箐隧道隧址区地质极为复杂,地设置平行导洞;11线为平

3、导线位,全长7836m。为下暗河、岩溶高压富水溶腔等不良地质广布圈,工程了保证施工和运营期间的安全,经相关单位多方论艰巨程度、工程施工难度和安全风险之大实属罕见,证,在隧道进口位于平导左侧20m设置泄水洞一溶腔治理问题成为“世界级施工难题”,目前国内外座.全长4701m还没有相关的工程施工实例可以参考。(2)隧址区岩溶水文地质概况马鹿箐隧道在施工过程中多次遭遇的突水突泥隧道分布的地层主要有二叠系(Pq、Pm、P2W、灾害,造成了巨大的经济和人员生命损失,令人心P:c)、三叠系(T。d、TJ)的碳酸盐岩地层【il。隧道处于痛。从多次突水突泥灾害情况来看,针对诸如马

4、鹿箐金子山复向斜中的四方洞向斜的南东翼,呈单斜构隧道大体量高压富水隐伏溶腔的处治,采取原有的造,岩层倾角平缓,一般5。~15。。隧道区未见明显断方法和技术措施是难以从根本上解决施工安全问题裂构造,主要发育两组节理:一组产状为300~-340。的。因此,如何掌握高压富水隐伏溶腔突水突泥规80。一90。,另一组产状为210~-270。60。~80。。前律.规避灾害.研究更为安全可靠、经济适用的高压者为纵张节理,后者为横张节理,这两组节理对区内富水充填溶腔施工技术十分必要,它对马鹿箐隧道岩溶发育有较明显的控制。岩溶溃水风险控制,以及今后隧道建设过程中遇到隧道穿越碳酸盐

5、岩地区,地表岩溶强烈发育,断的类似工程有着重要的借鉴和指导意义。层、漏斗、落水洞、地下暗河、溶腔、溶槽、溶管星罗棋布,处在小溪河暗河系统的箐口暗河子系统中,岩溶1.1工程概况管道、溶隙与上部暗河构成复杂的网络系统,岩溶水(1)隧道概况文地质条件极为复杂(图1)。修改稿返回日期:2010—03—16作者简介:杨兵(1974一),男,高级工程师,主要从事隧道及地下工程的施工技术管理工作,E—mail:ztllyangb@163.com.国第47卷第2期(总第331期)2010年4月出版V01.47,No.2,Tota1.No.331Apr.2010现代隧道技术MOD

6、ERNTUNNELLING马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术TECHNOLOGY和尚鞍晴河化区ll引引i图1马鹿箐隧道工程地质纵断面示意Fig.1GeologicalprofileofMaluqingtunnel箐口暗河子系统由东部云雾山台原和斜坡补给溶腔。但帷幕注浆施工完毕后.在通过溶腔过程中,区来水,通过鸟腊河、小马滩河明流和相应的地下充于2006年1月21日发生了PDK255+978溶腔岩溶水管道(暗河)汇入凉风洞,沿层面、节理裂隙至龙溃水灾害同。潭、蝌蚂口。地下水总体形成向西北方向运移汇集通过现场调查及专家组多次的方案论证,在马的流态。鹿箐隧道主

7、要采用了四期三阶段的释能降压技术同:据龙潭、蝌蚂口长期观测资料.蝌蚂口暗河系统2.1释能降压第一阶段岩溶水的流量动态与降雨关系密切,对降雨的反应第一阶段为试放水阶段,采用管道放水方式。第较敏感,一般在中、大雨的第2天。地下水流量明显一阶段处理原则为泄水不泄泥,通过钻孔泄水方式增长,第4天达到峰值,反映了岩溶水系统补给条件将溶腔水位由1120113.降至1020in以内。出口良好,径流途径较长,径流较通畅。“1.21”溃水后,在进口平导左侧20In设置泄水洞一2溶腔泄水实施过程座。具体见图2【8J。泄水洞XDK255+900掌子面设置15个泄水孔泄水,平导PDK2

8、55+891掌子面设置5

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1、现代隧道技术LLNG马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术文章编号:1009—6582(2010)03—0042—09马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术杨兵(中铁十一局集团公司,武汉430071)摘要宜万铁路马鹿箐隧道DK255+978处通过一高压富水隐伏溶腔,先后发生多达19次的突涌水(泥)灾害。在对该高压富水隐伏岩溶的处治中,系统地运用了释能降压原理,释放了溶腔所存储的能量,降低了水土压力对隧道的稳定性影响。释能降压技术主要采取了综合地质预报手段探明溶腔边界、内部充填物特性和分布特征等.并根据溶腔的水压、水量测试结果进行排水系统规划、钻孔泄水,采

2、用控爆措施揭开溶腔,并进行实时预警预报监控。结果表明,运用释能降压技术处治马鹿箐+978溶腔,规避了岩溶溃水的风险,取得了良好的效果。关键词隧道岩溶释能降压爆破控制中图分类号:U453.61文献标识码:A马鹿箐隧道是宜万铁路全线八座一级风险隧道1引言之一,地质极为复杂。隧道全长7.990km,里程为岩溶突水作为隧道及地下工程中的一种地质灾DK251+195~DK259+185.4,位于湖北省恩施市的屯害,施工过程中如何有效地进行治理是最迫切的问堡镇和团堡镇。I线全长7879m,隧道左侧30m题【”。宜万铁路马鹿箐隧道隧址区地质极为复杂,地设置平行导洞;11线为平

3、导线位,全长7836m。为下暗河、岩溶高压富水溶腔等不良地质广布圈,工程了保证施工和运营期间的安全,经相关单位多方论艰巨程度、工程施工难度和安全风险之大实属罕见,证,在隧道进口位于平导左侧20m设置泄水洞一溶腔治理问题成为“世界级施工难题”,目前国内外座.全长4701m还没有相关的工程施工实例可以参考。(2)隧址区岩溶水文地质概况马鹿箐隧道在施工过程中多次遭遇的突水突泥隧道分布的地层主要有二叠系(Pq、Pm、P2W、灾害,造成了巨大的经济和人员生命损失,令人心P:c)、三叠系(T。d、TJ)的碳酸盐岩地层【il。隧道处于痛。从多次突水突泥灾害情况来看,针对诸如马

4、鹿箐金子山复向斜中的四方洞向斜的南东翼,呈单斜构隧道大体量高压富水隐伏溶腔的处治,采取原有的造,岩层倾角平缓,一般5。~15。。隧道区未见明显断方法和技术措施是难以从根本上解决施工安全问题裂构造,主要发育两组节理:一组产状为300~-340。的。因此,如何掌握高压富水隐伏溶腔突水突泥规80。一90。,另一组产状为210~-270。60。~80。。前律.规避灾害.研究更为安全可靠、经济适用的高压者为纵张节理,后者为横张节理,这两组节理对区内富水充填溶腔施工技术十分必要,它对马鹿箐隧道岩溶发育有较明显的控制。岩溶溃水风险控制,以及今后隧道建设过程中遇到隧道穿越碳酸盐

5、岩地区,地表岩溶强烈发育,断的类似工程有着重要的借鉴和指导意义。层、漏斗、落水洞、地下暗河、溶腔、溶槽、溶管星罗棋布,处在小溪河暗河系统的箐口暗河子系统中,岩溶1.1工程概况管道、溶隙与上部暗河构成复杂的网络系统,岩溶水(1)隧道概况文地质条件极为复杂(图1)。修改稿返回日期:2010—03—16作者简介:杨兵(1974一),男,高级工程师,主要从事隧道及地下工程的施工技术管理工作,E—mail:ztllyangb@163.com.国第47卷第2期(总第331期)2010年4月出版V01.47,No.2,Tota1.No.331Apr.2010现代隧道技术MOD

6、ERNTUNNELLING马鹿箐隧道高压富水大体量充填性溶腔处治技术TECHNOLOGY和尚鞍晴河化区ll引引i图1马鹿箐隧道工程地质纵断面示意Fig.1GeologicalprofileofMaluqingtunnel箐口暗河子系统由东部云雾山台原和斜坡补给溶腔。但帷幕注浆施工完毕后.在通过溶腔过程中,区来水,通过鸟腊河、小马滩河明流和相应的地下充于2006年1月21日发生了PDK255+978溶腔岩溶水管道(暗河)汇入凉风洞,沿层面、节理裂隙至龙溃水灾害同。潭、蝌蚂口。地下水总体形成向西北方向运移汇集通过现场调查及专家组多次的方案论证,在马的流态。鹿箐隧道主

7、要采用了四期三阶段的释能降压技术同:据龙潭、蝌蚂口长期观测资料.蝌蚂口暗河系统2.1释能降压第一阶段岩溶水的流量动态与降雨关系密切,对降雨的反应第一阶段为试放水阶段,采用管道放水方式。第较敏感,一般在中、大雨的第2天。地下水流量明显一阶段处理原则为泄水不泄泥,通过钻孔泄水方式增长,第4天达到峰值,反映了岩溶水系统补给条件将溶腔水位由1120113.降至1020in以内。出口良好,径流途径较长,径流较通畅。“1.21”溃水后,在进口平导左侧20In设置泄水洞一2溶腔泄水实施过程座。具体见图2【8J。泄水洞XDK255+900掌子面设置15个泄水孔泄水,平导PDK2

8、55+891掌子面设置5

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