巖溶隧道高壓富水充填溶腔釋能降壓新技術(shù)

前言

　　在高壓富水巖溶地區(qū)修建深埋山嶺隧道，會(huì)遇到瞬間萬(wàn)噸以上、滅項(xiàng)之災(zāi)的突泥、涌水，致使正在開挖的隧道洞室堵塞數(shù)百米，造成機(jī)毀人傷的悲慘局面，嚴(yán)重危及施工人員及設(shè)備的安全。因此，如何保證隧道穿越高壓富水充填溶腔施工時(shí)的安全，防止突發(fā)性災(zāi)害的發(fā)生，一直是困擾工程技術(shù)界的世界性難題。　　宜萬(wàn)鐵路是連接鄂、川、渝地區(qū)橫跨我國(guó)東中西部的重要通道，早在1903年孫中山先生就曾明確提出要修建被稱為川漢線的這條通道，經(jīng)過(guò)近百年的多次論證，都因工程艱巨、風(fēng)險(xiǎn)太大、技術(shù)不可行而幾度折戟。時(shí)至今日，建設(shè)者不畏艱險(xiǎn)，努力創(chuàng)新，終于克服了難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，建成了幾代人百年夢(mèng)想的出川通道，取得了工程科技領(lǐng)域的巨大成就。　　釋能降壓技術(shù)是作者和他的同事在工程第一線，經(jīng)受了“全斷面帷幕注漿”之慢、投入之大、效果難控，以及施工人員在高壓涌水難控之下不敢進(jìn)洞施工的情況下產(chǎn)生的。作者帶著高度的責(zé)任心和同情心，沖破常規(guī)的約束，提出了工人必須在無(wú)壓的安全環(huán)境下進(jìn)行施工的理念，提出了對(duì)待高壓充水、充泥溶洞的處理方法是堵、是排的兩個(gè)截然不同的施工理念和方案。在專家客觀分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，同意了作者按設(shè)計(jì)尺寸、定向、光爆爆開高壓巖溶腔壁，將高壓泥、水、石塊放出，流入泄水導(dǎo)洞中的施工理念和方案?！　∽髡呱頌橹笓]者，又是施工參與者，在開爆最危險(xiǎn)的時(shí)刻，總是站在最危險(xiǎn)的地段，指揮現(xiàn)場(chǎng)有序?qū)嵤┽屇芙祲杭夹g(shù)，他心中想的是要涌、要淹先淹我，用行動(dòng)和不怕?tīng)奚木窆奈柚F(xiàn)場(chǎng)的施工人員。我為此而感動(dòng)并提筆寫“序”，希望作為建設(shè)者的甲方都要有這種可敬的精神去管理現(xiàn)場(chǎng)?！　∈┕ぴ诮^對(duì)精細(xì)、嚴(yán)格的工藝操作下，一炮成功，洶涌奔騰的泥石流流入泄水洞，成功實(shí)現(xiàn)了釋能降壓，打開了高壓溶洞攔路虎。六座巖溶隧道在停滯數(shù)月至一年后，僅用兩個(gè)月時(shí)間先后貫通，施工人員在貫通工作面上含淚擁抱、高呼勝利，這就是該書出版的時(shí)代背景?！　≡摃菑墓こ虒?shí)踐中總結(jié)、創(chuàng)新出來(lái)的，寫得非常真實(shí)，沒(méi)有華麗的詞句和內(nèi)容，是先實(shí)踐后理論的成果。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了在山嶺隧道工程施工中遭遇深埋高壓富水充填溶腔時(shí)采取的釋能降壓新技術(shù)，主要內(nèi)容包括釋能降壓機(jī)理、釋能降壓管理體系、釋能降壓技術(shù)體系、釋能降壓安全保障體系。同時(shí)，本書還詳細(xì)介紹了釋能降壓新技術(shù)在宜萬(wàn)鐵路云霧山、野三關(guān)、大支坪、齊岳山等隧道遭遇高壓富水充填溶腔時(shí)的應(yīng)用案例，并從安全、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等方面對(duì)該新技術(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。    本書適合大專院校土木建筑工程專業(yè)的學(xué)生，以及隧道及地下工程建設(shè)管理、科研、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理的技術(shù)人員閱讀。

書籍目錄

序前言第1章  緒論  1.1  巖溶分布  1.2  巖溶研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀  1.3  巖溶突水突泥地質(zhì)災(zāi)害    1.3.1  渝懷鐵路圓梁山隧道    1.3.2  宜萬(wàn)鐵路馬鹿箐隧道    1.3.3  宜萬(wàn)鐵路野三關(guān)隧道    1.3.4  宜萬(wàn)鐵路大支坪隧道    1.3.5  宜萬(wàn)鐵路云霧山隧道  1.4  釋能降壓法的提出與思考第2章  釋能降壓機(jī)理  2.1  溶腔泄水機(jī)理  2.2  馬鹿箐隧道泄水過(guò)程與泄水機(jī)理分析    2.2.1  鉆孔泄水階段    2.2.2  高位支洞泄水階段    2.2.3  泄水洞低位泄水階段    2.2.4  泄水洞接通溶腔后自排水階段第3章  釋能降壓法管理體系  3.1  風(fēng)險(xiǎn)管理目標(biāo)  3.2  風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制  3.3  風(fēng)險(xiǎn)管理體系    3.3.1  方案決策體系    3.3.2  管理制度體系    3.3.3  風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系    3.3.4  技術(shù)應(yīng)對(duì)體系    3.3.5  風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避體系第4章  釋能降壓法技術(shù)體系  4.1  釋能降壓法概念  4.2  釋能降壓法施工方針  4.3  釋能降壓法適用條件  4.4  釋能降壓法實(shí)施時(shí)機(jī)  4.5  釋能降壓法技術(shù)內(nèi)容    4.5.1  查找溶腔    4.5.2  判釋溶腔    4.5.3  鎖定溶腔    4.5.4  打開溶腔    4.5.5  處治溶腔第5章  釋能降壓法安全保障體系  5.1  水文監(jiān)測(cè)專項(xiàng)設(shè)計(jì)    5.1.1  降雨量監(jiān)測(cè)    5.1.2  涌水量監(jiān)測(cè)    5.1.3  水壓力監(jiān)測(cè)    5.1.4  深孔水位監(jiān)測(cè)  5.2  洞外排水系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)  5.3  洞外警戒系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)  5.4  洞內(nèi)排水線路專項(xiàng)設(shè)計(jì)  5.5  洞內(nèi)相鄰洞室分隔專項(xiàng)設(shè)計(jì)  5.6  洞內(nèi)外預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)專項(xiàng)設(shè)計(jì)    5.6.1  聲光報(bào)警系統(tǒng)    5.6.2  應(yīng)急通信系統(tǒng)    5.6.3  視頻監(jiān)控系統(tǒng)    5.6.4  應(yīng)急照明系統(tǒng)    5.6.5  應(yīng)急供電系統(tǒng)  5.7  進(jìn)洞條件專項(xiàng)設(shè)計(jì)  5.8  進(jìn)洞觀察安全撤離線路專項(xiàng)設(shè)計(jì)    5.8.1  順坡施工    5.8.2  反坡施工第6章  典型工程案例  6.1  云霧山隧道“526、617組合溶腔”釋能降壓技術(shù)    6.1.1  查找溶腔    6.1.2  判釋溶腔    6.1.3  鎖定溶腔    6.1.4  打開溶腔    6.1.5  處治溶腔    6.1.6  結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)  6.2  野三關(guān)隧道“602溶腔”釋能降壓技術(shù)    6.2.1  查找溶腔    6.2.2  判釋溶腔    6.2.3  鎖定溶腔    6.2.4  打開溶腔    6.2.5  處治溶腔    6.2.6  結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)  6.3  大支坪隧道“990溶腔”釋能降壓技術(shù)    6.3.1  查找溶腔    6.3.2  判釋溶腔    6.3.3  鎖定溶腔    6.3.4  打開溶腔    6.3.5  處治溶腔    6.3.6  結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)  6.4  齊岳山隧道“629溶腔”釋能降壓技術(shù)    6.4.1  查找溶腔    6.4.2  判釋溶腔    6.4.3  鎖定溶腔    6.4.4  打開溶腔    6.4.5  處治溶腔第7章  安全、進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)及環(huán)保  7.1  安全性  7.2  進(jìn)度  7.3  經(jīng)濟(jì)性  7.4  環(huán)境影響參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　二是研究巖溶隧道災(zāi)害的超前預(yù)報(bào)、災(zāi)害的處理措施和巖溶隧道的施工方法等；三是研究不同形態(tài)和尺度溶腔引起的隧道穩(wěn)定性問(wèn)題，不同規(guī)模、位置的溶腔對(duì)隧道位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的影響及對(duì)隧道施工動(dòng)態(tài)的影響。這幾個(gè)方面的研究是相互聯(lián)系、相互促進(jìn)的。其中，巖溶的勘察是研究的基礎(chǔ)，在詳細(xì)勘察基礎(chǔ)上查明隧道影響范圍內(nèi)溶腔的分布；在此基礎(chǔ)上分析不同形態(tài)溶腔對(duì)隧道應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)和支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力等的影響，判定隧道體系的穩(wěn)定性，為巖溶區(qū)隧道的施工提供必要的技術(shù)支持，減少施工的盲目性。因此，在探測(cè)巖溶基礎(chǔ)上，對(duì)不同空間展布形態(tài)、尺度巖溶引起的隧道結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化進(jìn)行研究是合理化設(shè)計(jì)和施工的前提條件?！　∪蚊厘姷龋?983）認(rèn)為，巖溶對(duì)隧道工程的危害主要表現(xiàn)為隧道突然涌水、隧道遇地下洞穴時(shí)的懸空、隧道頂部溶腔充填物的塌陷以及隧道基底洞穴頂板塌陷等問(wèn)題。李彪等（2000）結(jié)合京珠高速公路石門坳隧道的施工，認(rèn)為隧道周邊溶腔將使得隧道圍巖變形增加，造成隧道因變形過(guò)大而失穩(wěn)；且由于溶腔的出現(xiàn)，隧道開挖中易出現(xiàn)局部坍塌、掉塊和落石，危及施工人員和設(shè)備安全。鮑鶴齡（1984）介紹了中國(guó)西南、中南巖溶地區(qū)鐵路隧道建設(shè)中溶腔引起的隧道失穩(wěn)和隧道巖溶災(zāi)害典型案例；并在典型案例分析基礎(chǔ)上提出，開挖中未揭露出來(lái)的溶腔因工程上未能事先采取安全措施，易遭受到猝不及防的破壞，對(duì)隧道施工危害性大。鄒成杰（1994）總結(jié)了中國(guó)西南地區(qū)水工隧道巖溶災(zāi)害，認(rèn)為對(duì)于在施工中被直接揭露出來(lái)的溶腔，其穩(wěn)定性一般易于分析和評(píng)價(jià)，并從施工、設(shè)計(jì)規(guī)范或可供借鑒的文獻(xiàn)資料方面對(duì)其處理措施均進(jìn)行了比較深入的研究；但對(duì)于隧道周邊在施工中未出露的溶腔，其穩(wěn)定性的分析要復(fù)雜得多，且因?yàn)槠湟鸬乃淼罏?zāi)害具有一定的隱蔽性，所以危害性要大一些。陳成宗等（2005）對(duì)中國(guó)巖溶地區(qū)26座（截至1998年底）鐵路長(zhǎng)隧道巖溶災(zāi)害的調(diào)查表明，溶腔引起的隧道圍巖大變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞是巖溶隧道的主要災(zāi)害之一；資料分析進(jìn)一步表明，巖溶隧道中，雖然揭穿性溶腔地質(zhì)災(zāi)害最多，但隱伏溶腔在施工時(shí)發(fā)生的突發(fā)性巖溶災(zāi)害因其發(fā)生時(shí)間的不可預(yù)見(jiàn)性，危害性將更大。李治國(guó)（2002）認(rèn)為，隧道周邊溶腔將引起隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、開裂和失穩(wěn)，因此，在巖溶地區(qū)隧道修筑中必須考慮溶腔對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的影響?！　∷淼乐苓呺[伏溶腔對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響可歸結(jié)為溶腔對(duì)隧道圍巖應(yīng)力場(chǎng)、變形場(chǎng)的影響。鄒成杰（1994）以魯布革水電站為依托工程，分析了不同洞徑的隱伏溶腔對(duì)隧道位移的影響。分析表明，近水平向溶腔對(duì)隧道周邊位移的影響最為不利。

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