川藏铁路隧道工程重大不良地质应对方案探讨

2021-07-26 01:55田四明唐国荣
隧道建设(中英文) 2021年5期
关键词:岩爆软岩富水

田四明,王 伟,唐国荣,黎 旭

(1.中国铁路经济规划研究院有限公司,北京 100038;2.中铁二院工程集团有限责任公司,四川 成都 610031)

0 引言

川藏铁路自四川省成都市引出,向西行经四川省雅安市、甘孜藏族自治州,西藏自治区昌都、林芝、山南市,终到拉萨市,线路全长约1 570 km,采用分期分段进行规划建设。其中,东段——成都至雅安段(成雅铁路)已于2018年12月28日开通运营;西段——拉萨至林芝段(拉林铁路)于2014年12月19日开工建设,计划2021年6月30日开通运营;中段——雅安至林芝段于2020年11月8日开工建设,该段线路全长约1 011 km,为双线电气化Ⅰ级铁路,设计速度200 km/h,沿线地势起伏跌宕,山高谷深,复杂特长隧道和大跨高桥众多,桥隧比高达94%,最长的易贡隧道长达42.4 km,特别是隧道工程紧邻印度板块与欧亚板块强烈挤压的“喜马拉雅东构造结”,新构造运动强烈,穿越新构造板块活动强烈的横断山区,地质条件极端复杂,隧道遭遇的高地应力软岩大变形、高地应力硬岩岩爆、高地温、活动断裂、高压富水断层等不良地质问题十分突出[1]。川藏铁路沿线地形地势见图1。

目前国内外学者对高地应力软岩变形[2-4]、硬岩岩爆[5]、高地温[6]、活动断裂[7]、高压富水断裂带[8]等不良地质从作用机制、超前预测预报、控制措施等方面开展了系列研究,取得了一定的成果,但从宏观地质背景、不良地质危害程度等级等方面远不及川藏铁路。本文在系统总结国内外大量类似工程经验基础上,通过详细分析各种不良地质的工程特征和主要危害,提出了川藏铁路雅安至林芝段隧道工程高地应力软岩大变形、高地应力硬岩岩爆、高地温、活动断裂和高压富水断层等重大不良地质的处置原则和工程对策,以期能为川藏铁路雅安至林芝段的隧道工程建设提供参考。

图1 川藏铁路沿线地形地势图Fig.1 Topographic map along Sichuan-Tibet railway

1 隧道工程概况

川藏铁路雅安至林芝段共分布隧道69座,总长842 km,隧线比约83%。其中,长度大于10 km的隧道36座,总长729 km(占比87%);15 km以上的隧道23座,总长563 km(占比67%);20 km以上的隧道15座,总长423 km(占比50%);30 km以上的隧道6座,总长207 km(占比25%)。最长的易贡隧道长42.4 km,为目前国内铁路最长隧道。隧道海拔高,其中海拔3 000 m以上隧道46座,总长636 km(占比76%),最高的果拉山隧道海拔达4 468 m。隧道最大埋深达2 080 m。隧道情况统计见表1。

表1 川藏铁路雅安至林芝段隧道统计Table 1 Statistics of tunnels on Ya′an-Nyingchi section of Sichuan-Tibet railway

川藏铁路沿线山高谷深、地层岩性混杂多变,深大活动断裂广泛分布,内、外动力地质作用强烈,强震频繁,震级大、烈度高。在这种特殊地质背景下,隧道工程将遭遇一系列以内动力地质作用为主的活动断裂、高地应力、高地温、高压富水断层等不良地质问题,面临巨大的技术挑战,主要包括极高地应力条件下软岩隧道大变形和硬岩隧道岩爆控制、高地温隧道热害防治、活动断裂带抗减震以及高压富水断层施工突涌水控制等[1]。

2 高地应力条件下软岩隧道大变形应对措施

2.1 软岩大变形隧道概况

川藏铁路雅安至林芝段软岩隧道目前实测的最大水平地应力达44 MPa(高尔寺隧道),模拟分析预测的最大水平地应力达62 MPa(多吉隧道),综合TB 10003—2016《铁路隧道设计规范》和Q/CR 9512—2019《铁路挤压性围岩隧道技术规范》相关规定及成兰、兰渝等铁路隧道经验[9-10],川藏铁路软岩大变形隧道按表2进行判识与划分,分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共4个等级。根据初步勘察成果推测,该段共有39座隧道的局部段落存在不同程度的软岩变形问题,软岩大变形段落总长度约159 km,其中,Ⅰ 级变形段93.5 km,Ⅱ 级变形段50.5 km,Ⅲ 级变形段14.5 km,Ⅳ 级变形段0.5 km。

表2 川藏铁路高地应力软岩隧道分级Table 2 Classification of high ground stress soft rock tunnel of Sichuan-Tibet railway

2.2 软岩大变形特征及危害

高地应力软岩大变形的外在表现有着明显不同于常规变形的特征,其最主要的表观特征是变形量大、变形速率高,并常伴有初期支护开裂、掉块及钢架扭曲剪断等现象,严重时可导致初期支护失效、洞室坍塌,甚至造成二次衬砌混凝土开裂、压溃等现象。根据沿线软岩隧道地质特征,大变形主要可分为挤压型软岩大变形和岩层扩容弯折型大变形2种,其发生条件和变形特征见表3。

表3 高地应力软岩大变形分类Table 3 Classification of large deformation of soft rock under high ground stress

2.3 工程对策

目前软岩大变形隧道比较典型的是兰渝铁路和成兰铁路,最大水平地应力在30 MPa左右,通过科技攻关和经验总结,形成了Q/CR 9512—2019《铁路挤压性围岩隧道技术规范》,对最大水平地应力不大于30 MPa的软岩大变形隧道修建而言,有一定的经验积累;而川藏铁路最大水平地应力预计达62 MPa,软岩隧道变形控制难度更大。为此,在吸取类似工程经验基础上,提出遵循“优化洞形、主动加固、分级控制、强化支护”的原则,贯彻“快开挖、快支护、快封闭”的理念,采取优化断面形状、强化主动支护、机械化大断面开挖、适时施作二次衬砌等综合防控措施[11]。

2.3.1 优化断面形状

对大变形隧道,衬砌内轮廓应结合建筑限界、跨度、大变形等级等综合确定,可采用椭圆形、近圆形或圆形内轮廓。川藏铁路软岩变形隧道内轮廓建议如下。

1)单线隧道。Ⅰ、Ⅱ级大变形地段,采用椭圆形轮廓;Ⅲ、Ⅳ级大变形地段,采用圆形轮廓。其中,Ⅰ级大变形地段仰拱矢跨比不宜小于1/8,Ⅱ级大变形地段矢跨比不宜小于1/6,Ⅲ、Ⅳ级大变形地段仰拱宜采用圆形。

2)双线隧道。Ⅰ、Ⅱ级大变形地段采用近圆形断面。其中,Ⅰ级大变形地段仰拱矢跨比不宜小于1/10,Ⅱ级大变形地段矢跨比不宜小于1/8,Ⅲ、Ⅳ级大变形地段衬砌采用近圆形或圆形。

2.3.2 强化主动支护体系,充分发挥围岩自承能力

在高地应力软弱围岩地段,可采用主动支护体系,充分发挥围岩自承能力,提高支护结构强度和刚度,控制隧道围岩产生过大变形。支护体系选用预应力锚杆(索)、径向注浆等主动支护配合联结钢带、防护网形成预应力锚固体系。对于Ⅲ、Ⅳ级大变形地段,可采取必要的让压释能设计,结合现场试验及数值模拟,合理确定预留变形量。川藏铁路软岩大变形隧道预设计措施见表4,现场根据施工地质情况进行优化调整。

表4 川藏铁路软岩大变形隧道预设计措施Table 4 Proposed countermeasures for tunnels on Sichuan-Tibet railway subject to large deformation

2.3.3 机械化大断面开挖,减少对围岩多次扰动

施工实践表明,软岩隧道采用机械开挖或钻爆法大断面施工工法(见图2),可减少对围岩的扰动,且可实现支护尽早闭合成环,有效控制围岩变形,因此,川藏铁路软岩隧道应采用机械开挖或钻爆法大断面施工工法。

2.3.4 二次衬砌施作时机

高地应力软岩地质条件下,特别是围岩强度应力比极低时,围岩压力大,流变特性显著,隧道变形持续时间长。二次衬砌施作时机是否适宜,关系到二次衬砌承载能力的发挥、隧道结构稳定及运营安全。从控制变形角度,二次衬砌施作越早,对控制变形越有利,但受力也就越大,易导致二次衬砌开裂破坏。川藏铁路软岩隧道最大水平地应力达62 MPa,国内外罕见,对于Ⅰ、Ⅱ级变形二次衬砌施作时机可参考表5,对于Ⅲ、Ⅳ级变形目前尚无成功经验,建议结合现场试验、科研攻关等进一步研究确定。

3 高地应力条件下硬岩隧道岩爆应对措施

3.1 岩爆隧道概况

川藏铁路硬岩隧道目前实测的最大水平地应力达47.7 MPa(格聂山隧道,测深1 316 m),模拟分析预测的最大水平地应力达66 MPa(拉月隧道)。根据初步勘察成果推测,全线有20余座隧道存在不同程度的岩爆问题,严重影响隧道工程施工安全和工期。按照TB 10003—2016《铁路隧道设计规范》中岩石强度应力比法(见表6),雅安至林芝段正线隧道高地应力硬岩岩爆段落长度约153 km,其中,轻微岩爆段58 km,中等岩爆段76 km,强烈和极强烈岩爆段19 km。

图2 钻爆法大断面施工现场Fig.2 Construction of large cross-section tunnel by drilling and blasting method

表5 大变形地段二次衬砌施作时机Table 5 Timing of secondary lining for large deformation section

3.2 岩爆特征及危害

岩爆是处于较高地应力地区的岩体由于工程开挖等活动导致其内部储存的应变能突然释放,或原来处于极限平衡状态下的岩体由于外界扰动作用,开挖临空面岩块体以猛烈的方式突然弹射出来或脱离母岩的一种动态力学现象,其对隧道施工的影响主要表现在恶化施工环境,对人员造成伤害,对设备及隧道初期支护造成损伤和破坏,增加安全风险,降低施工效率,延长施工工期[12]。

表6 川藏铁路岩石强度应力比法岩爆分级Table 6 Classification of rockburst along Sichuan-Tibet railway based on rock strength-stress ratio method

3.3 工程对策

针对川藏铁路岩爆隧道特点,结合国内外岩爆隧道的调研及分析,遵循“预警先行、主动控制、多机少人、保证安全”的总体原则进行处理。

3.3.1 加强预测预报预警

川藏铁路岩爆隧道施工中应采用地质综合分析、地应力测试、岩石物理力学试验、现场监测预警等方法对设计岩爆等级进行核对,进行动态调整和修正,并及时总结岩爆规律,指导后续设计施工。

3.3.2 预防措施

川藏铁路岩爆隧道应采用大型机械化配套作业,积极推行少人化、自动化和信息化施工,在强烈和极强岩爆等极高风险地段,关键工序力争实现智能化无人施工。具体预防措施见表7。

表7 川藏铁路岩爆隧道预防措施Table 7 Preventive measures for tunnels subject to rockburst along Sichuan-Tibet railway

3.3.3 防控措施

岩爆控制应以主动防控为主,采用低预应力涨壳式中空注浆锚杆或其他适应岩爆的特种锚杆;同时,配合消能防护网、C30高性能钢纤维喷射混凝土和局部钢架形成联合防控支护体系。具体防控措施见表8。

4 高地温隧道热害应对措施

4.1 高地温隧道概况

川藏铁路高地温隧道具有数量多、段落长,高原气候环境特殊、洞内外温差显著,地质条件复杂、多种不良地质耦合等特点。在区域上,热水分布受构造控制,沿线活动断裂带及岩体侵入带多存在高地温问题,根据初步勘察资料预测,全线存在50余个对线路有影响的高温热泉,主要集中在鲜水河活动断裂带、理塘活动断裂带、巴塘活动断裂带、香堆—洛尼断裂带、澜沧江断裂带、怒江断裂带、嘉黎断裂带、雅江缝合带等8处断裂带,水温为40~100 ℃,最高达210 ℃(康定附近榆林宫)。该段预测中高温以上(>37 ℃)的高地温隧道主要分布在泸定县地区和林芝地区,预测高地温段落长48.9 km。川藏铁路隧道高温热害统计见表9。

表8 川藏铁路隧道岩爆段防控措施Table 8 Prevention and control measures for rockburst section of Sichuan-Tibet railway tunnel

表9 川藏铁路隧道高温热害统计Table 9 Statistics of tunnel heat damage by high temperature

4.2 高地温特征及危害

地热异常是地球内部热活动和各种自然、地质因素综合作用的结果,也是地壳中地热能局部集中的一种表现,地表主要表现为沸泉、温泉、喷气孔或钻孔中揭露地热热水等。对隧道工程的危害主要是高岩温和高水温,主要表现为:

1)恶化施工作业环境,降低劳动生产率,并严重威胁到施工人员的健康和安全。

2)高温高湿条件下导爆索、雷管等爆破器材性能稳定性下降,易出现瞎炮、哑炮等,危及施工安全。

3)混凝土水化热溢出受困,初期支护及二次衬砌混凝土早期强度较常温高,但后期强度明显倒缩,影响支护结构承载能力。

4)高温差条件下产生的附加温度应力引起衬砌结构开裂,影响结构耐久性和使用安全。

5)运营期间洞内环境温度过高引起隧道养护维修困难。

4.3 工程对策

根据川藏铁路隧道高地温类型、热害特征及自然环境条件,热害防治遵循“加强地质预报、热害分级防控、综合降温配套、合理适配材料、强化劳动保障”的原则,采取通风降温、喷洒低温水冷却、局部冰块降温或机械制冷等综合降温措施,强化地下高温热水防治,并建立高温医疗卫生保健和健康监护体系,保障人员健康、安全、高效作业[11]。

4.3.1 高温热水防控措施

根据国内外类似工程经验,川藏铁路高地温隧道可采取加强通风、喷雾洒水、冰块和机械制冷等综合降温手段,对高温热水地段可采取超前泄水、注浆封堵、热水隔热归管引排等措施,控制地下热水涌出,同时做好施工人员个人防护。具体防控措施见表10。

表10 川藏铁路高地温隧道防控措施Table 10 Prevention and control measures for high ground temperature of tunnel

4.3.2 结构设计

根据相关研究成果[6],高地温对二次衬砌安全性影响较大,随着地温升高,隧道二次衬砌各个部位的安全系数呈下降趋势,特别是当岩温从30 ℃升为50 ℃时,安全系数下降明显;当岩温高于50 ℃时,结构设计应考虑温度应力作用。川藏铁路高地温隧道结构设计措施见表11。

4.3.3 建筑材料选择

为确保结构的力学性能和结构耐久性,高地温隧道应采用耐热性等指标较好的喷射混凝土、模筑混凝土、隔热层、防排水和封闭隔热材料等建筑材料。

表11 川藏铁路高地温隧道结构设计措施Table 11 Structural design measures of tunnel with high ground temperature

4.3.4 高温爆破器材选择

当炮孔温度小于50 ℃时,采用普通爆破器材;炮孔内温度位于50~70 ℃时,采用耐80 ℃高温的导爆管、导爆索;炮孔内温度大于70 ℃时,采用耐120 ℃高温的导爆管、导爆索,并改进装药结构,将雷管置于孔口,导爆索与炸药装入炮孔,由雷管在炮孔口激发导爆索,导爆索在孔底反向起爆炸药。

5 活动断裂带隧道变形应对措施

5.1 沿线活动断裂特征

川藏铁路雅安至林芝段隧道工程共穿越6条活动断裂带,主要分布在康定1号、康定2号、康玉和通麦4座隧道,活动断裂带位错对隧道工程危害极大,如2008年中国四川汶川8.0级大地震,严重处断层错位达3.4 m。川藏铁路雅安至林芝段隧道穿越活动断裂特征见表12。

表12 川藏铁路雅安至林芝段隧道穿越活动断裂特征Table 12 Characteristics of active faults along Ya′an-Nyingchi section of Sichuan-Tibet railway

5.2 活动断裂对工程的危害

活动断裂对工程的危害主要为断层错动直接破坏隧道结构等方面[13]。断层错动使围岩直接产生剪切位移,它可以穿过覆盖层直达地表。这种剪切变形通常被限制在活动断层周围一个狭小的范围内,但这种突然的变位方式引起的隧道破坏是灾难性的,结构难以抵御,造成隧道主体破坏。

5.3 工程对策

通过调研分析国内外类似工程经验[14],川藏铁路雅安至林芝段隧道活动断裂设计按照“小震不坏、中震可修、大震不垮”的总体设防目标,遵循“预留空间、优化断面、节段设计、运营监测”的原则,采用圆形衬砌结构,节段之间设置宽变形缝,断面内净空预留补强空间,并采取径向注浆加固围岩、加强支护结构、结构安全状态监测等抗减震措施。

5.3.1 活动断裂设防范围及边界确定

川藏铁路隧道设防范围为活动断裂带及两侧不小于30 m。在施工阶段,为提高工程措施的针对性,防止定位不准影响断裂带外两侧抗错动衬砌延伸段长度不足或浪费,需准确定位活动断裂带的边界。超前地质预报中的超前取芯钻孔长度单次不宜小于100 m,在掌子面进入设计预测的活动断裂近端边界前,2次超前取芯钻孔间的搭接长度不应小于50 m。

5.3.2 活动断裂带隧道内轮廓

隧道内轮廓在满足设计时速对应的建筑限界基础上,考虑活动断裂错动方向的不确定性,在水平和垂直方向按活动断裂错动量预留不小于30 cm的补强空间(具体尺寸结合活动断裂深入研究确定)。为改善衬砌结构受力状态,单线隧道衬砌内轮廓采用圆形,双线隧道衬砌内轮廓采用近圆形。川藏铁路活动断裂带隧道内轮廓见图3。

5.3.3 活动断裂带隧道支护结构设计

根据断层错动时隧道的变形特征,川藏铁路活动断裂带隧道支护结构采用“大刚度环形衬砌+预留补强空间+组合宽变形缝”的结构体系(具体的结构体系结合活动断裂深入研究确定),即尽量减小隧道节段长度,使断层带及其两侧一定范围内的节段保持相对独立,各刚性隧道节段间采用刚度相对较小的柔性连接。在断层错动时,破坏集中在连接部位或结构的局部,而不会导致结构整体性破坏,隧道节段设计示意图见图4。宽变形缝的宽度是常规变形缝宽度的5~8倍,宽变形缝纵向设置间距为几m至十几m,活动断裂部与普通围岩分界处前后一定范围采用大宽度的变形缝(小间距),其余设防范围可适当采用小宽度的变形缝(较大间距)。

(a)单线隧道圆形内轮廓

目前活动断裂带隧道错动荷载不能准确计算,大多采用数值分析结合工程类比确定,川藏铁路活动断裂带衬砌支护参数见表13,在建设过程中根据活动断裂施工地质情况进行优化调整。

图4 隧道节段设计示意图Fig.4 Schematic diagram of tunnel section

5.3.4 活动断裂带轨道结构

在相同的断层错动量下,有砟轨道结构钢轨所受应力明显小于无砟轨道。钢轨应力过大会减少其疲劳寿命,严重情况下会导致钢轨变形、断裂,甚至脱离轨道,给列车的运行带来巨大的安全隐患。为便于轨道及时、方便、快捷地调整,川藏铁路活动断裂带及影响段宜采用有砟轨道。

6 富水构造带隧道涌突水应对措施

6.1 富水构造带概况

川藏铁路共通过4个一级构造单元,12个二级构造单元,断裂、褶皱密集发育,全线隧道共穿越227条断层,其中活动断裂带6条,构造条件极为复杂。沿线隧道富水构造带主要包括:富水断层带、富水褶皱带、富水节理密集带、火成岩富水蚀变带、富水岩层接触带等,根据初步勘察资料,富水构造带总长度约29 km,最宽断层达700余m。

6.2 富水构造带特征及危害

结合地形地貌、气象水文等特点,川藏铁路隧道富水构造呈现明显不同于其他铁路的2大特征:

1)水量大。所处区域降水丰沛,降水多以积雪形式覆盖于地表,通过积雪融化下渗补给地下水及地表水,所在区域被誉为“亚洲水塔”,地下水丰富,构造带水量大,尤其是与地表连通的构造带水量更大。

2)水压高。长大深埋隧道众多,埋深大于500 m段落长达466 km,其中埋深500~1 000 m的段落长约334 km;埋深大于1 000 m的段落长约132 km。富水环境下大埋深决定了富水构造带的初始水压将远高于一般地区。

受水量大、水压高的影响,川藏铁路富水构造的最大危害是隧道施工中极易发生突水突泥灾害,人员伤亡和设备损坏的风险极高。

6.3 工程对策

根据川藏铁路富水构造带水量大、水压高的特点,隧道设计应以防治突水突泥等灾害为重点,遵循“超前长距离预报、超前泄水降压、超前堵水限排、超前围岩加固、加强支护结构、加强监测”的原则进行处理。川藏铁路高压富水构造带隧道工程对策见图5。

6.3.1 强化超前地质预报

应坚持地质调查法、物探法和钻探法相结合的综合超前地质预报方法[15],遵照“物探先行、钻探补充验证”的原则。富水构造带建议推广采用100 m以上长距离超前水平钻孔,必要时配置500 m以上超长距离快速水平钻孔且能取芯的装备,实现富水构造带及早发现,为降低施工安全风险、超前设计防治预案、保障施工工期提供有力保证。

图5 川藏铁路高压富水构造带隧道工程对策Fig.5 Engineering countermeasures for tunnels in high-pressure water-rich tectonic zone

6.3.2 泄水降压

考虑川藏铁路隧道富水构造水压高的特点,一般可利用辅助洞室或钻孔实施泄水降压,降低地下水势能,减小隧道周围的水头高度,减小掌子面涌水量,保证隧道在低水压条件下安全施工。泄水降压水量大小应根据隧道区域环水保要求确定。

6.3.3 超前注浆加固

对于富水断层、节理密集带、蚀变带等可能出现突泥涌水风险的段落,应根据超前地质预报成果,采用超前帷幕注浆或超前旋喷注浆等工程措施提前对围岩进行加固,形成可靠的掘进条件,避免出现塌方、突泥涌水等事故。注浆加固范围根据富水构造特征分析研究确定。

6.3.4 加强防排水设计

高压富水构造带隧道应设置完善的防排水系统,拱墙可设置凹凸型防水板,环向可间隔3~5 m设置1道1.0 m宽的排水板,加强隧道排水能力,确保进入初期支护与二次衬砌间的地下水能够及时通畅排出,避免隧道结构承受过高的水压力,确保结构和运营安全。

6.3.5 加强支护结构

富水构造带隧道承载结构除应充分利用围岩的自承载力外,还需加强初期支护和二次衬砌;对地下水丰富地段,为防止隧底水压增大造成底鼓问题,可对仰拱填充层设置钢筋,增大抵抗隧底水压的能力。

6.3.6 加强监控量测及安全监测

为准确地掌握施工过程中围岩变形及稳定状态,指导施工和设计变更,应加强监控量测工作;同时,为保证结构和运营安全,必要时应开展隧道结构长期健康监测。

7 结论与建议

本文通过分析川藏铁路区域特殊的地质环境背景,对隧道工程面临的活动断裂带、极高地应力条件下软岩隧道大变形和硬岩隧道岩爆、高地温热害以及高压富水断层等重大不良地质的工程特性和危害进行了系统阐述,提出了川藏铁路隧道工程重大不良地质处置原则和工程对策建议。主要结论如下:

1)高地应力软岩大变形主要特征是隧道变形量大、变形时间长,常伴有初期支护开裂、掉块及钢架扭曲剪断等现象,严重时导致初期支护失效、洞室坍塌,甚至造成二次衬砌混凝土开裂、压溃等问题。川藏铁路软岩隧道地应力高达62 MPa,隧道变形控制难度极大,建议遵循“优化洞形、主动加固、分级控制、强化支护”的原则,贯彻“快开挖、快支护、快封闭”的理念,采取优化断面形状、强化主动支护、机械化大断面开挖、适时施作二次衬砌等工程对策。

2)高地应力硬岩岩爆对隧道施工的影响主要表现在恶化施工环境,对人员、设备及隧道初期支护造成损伤和破坏,增加安全风险,降低施工效率,延长施工工期。针对川藏铁路隧道岩爆等级高、段落长等特点,建议遵循“预警先行、主动控制、多机少人、保证安全”的原则,采用低预应力锚杆(索)、消能防护网、C30高性能钢纤维喷射混凝土和局部钢架等联合防控措施。

3)高地温及高温热水对隧道工程的主要危害是恶化施工作业环境,降低劳动生产率,并严重威胁到施工人员的健康和安全,结合川藏铁路隧道热害特征及自然环境条件,建议遵循“加强地质预报、热害分级防控、综合降温配套、合理适配材料、强化劳动保障”的原则进行处置,施工过程中可采取超前排放、通风降温、喷洒低温水冷却、局部冰块降温或机械制冷等综合降温措施。

4)活动断裂对隧道工程的危害主要为断层错动对隧道结构的破坏,川藏铁路活动断裂建议遵循“预留空间、优化断面、节段设计、运营监测”的原则,采用圆形衬砌结构,节段之间设置宽变形缝,断面内净空预留补强空间,并采取径向注浆加固围岩、加强支护结构、结构安全监测等抗减震措施。

5)川藏铁路富水构造带具有水量大、水压高的特点,应以防治突水突泥灾害为重点,建议遵循“超前长距离预报、超前泄水降压、超前堵水限排、超前围岩加固、加强支护结构、加强监测”的原则和措施进行处置。

同时,面对世界第三极、印度板块和欧亚板块挤压碰撞的缝合带及工程条件极其复杂的横断山脉,本文在总结国内外类似工程建设经验基础上,初步提出了川藏铁路隧道工程各种不良地质的应对方案。在建设过程中,还应结合具体的工程特点和技术难题,不断深入开展研究,进一步完善应对措施。

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