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1、广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术中铁十六局集团有限公司中铁十六局集团有限公司20142014年年9 9月月 广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术一、工程概况一、工程概况二、施工关键技术二、施工关键技术 三、体会三、体会广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况1.1.工程概况工程概况 秀秀宁宁隧隧道道为为广广昆昆铁铁路路（成成昆昆铁铁路路广广通通至至昆昆明明段段）扩扩能能改改造造工工程程中中的的双双线线单单洞洞隧隧道道，全全长长13187m，设设计计行行车车速速度度160km/h160km/h（预预留留200k

2、m/h200km/h），是是全全线线的的控控制制性性工工程程。隧隧道道位位于于楚楚雄雄禄禄丰丰南南车车站站与与昆昆明明安安宁宁双双湄湄村村车车站站之之间间，出出口口段段位位于于半半径径为为5000m5000m的的左左偏偏曲曲线线上上，其其余余位位于于直直线线上上。线线路路为为单坡设计，进口端单坡设计，进口端11727m11727m坡度为坡度为1111，出口端，出口端1460m1460m为为9 9。秀宁隧道秀宁隧道13187m广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况 秀秀宁宁隧隧道道地地处处云云贵贵高高原原东东南南部部，属属中中高高山山构构造造侵侵蚀蚀、

3、溶溶蚀蚀地地貌貌，地地形形陡陡峻峻、起起伏伏较较大大，最最大大埋埋深深565m565m。隧隧址址区区地地质质构构造造复复杂杂，主主要要通通过过强强构构造造带带千千枚枚岩岩、泥泥岩岩、板板岩岩和和灰灰岩岩地地层层；隧隧道道穿穿越越5个个褶褶曲曲构构造造和和8个个富富水水断断层层带带，其其中中罗罗茨茨易易门门断断裂裂带带宽宽10001000余余米米，属属于于川川滇滇南南北北向向构构造造体体系系中中的的系系列列大大断断层层，隧隧道道出出口口段段穿穿越越该断裂带核部该断裂带核部550m550m，为糜棱岩，围岩为，为糜棱岩，围岩为VIVI级。级。广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术

4、一、工程概况一、工程概况隧道穿越糜棱岩地层隧道穿越糜棱岩地层550m550m广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况罗茨罗茨易门断层易门断层秀宁隧道秀宁隧道广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况 隧隧址址区区属属金金沙沙江江水水系系，水水文文地地质质条条件件非非常常复复杂杂，区区内内各各类类型型地地下下水水的的埋埋藏藏、分分布布、富富水水性性受受地地质质构构造造、地地形形地地貌貌、岩岩性性及及裂裂隙隙发发育育程程度度控控制制。隧隧道道穿穿越越近近5km5km 的的富富水水区区，地地下下水水主主要要为为岩岩溶溶

5、及及构构造造裂裂隙隙水水，岩岩溶溶较较为为发发育育，在在褶褶皱皱带带、断断裂裂带带、可可溶溶岩岩与与非非可可溶溶岩岩接接触触带带，极极易易发发生生突突水水、突突泥泥等等危危害害。预预测测隧隧道道最最大大涌涌水水量量为为140,000m3/d，地地表表水水主主要要为为溪溪水水、沟沟水水，隧隧道道进进口口附附近近有有大大官官田田水水库库，出口段下穿龙潭水库，库底到隧道顶不足出口段下穿龙潭水库，库底到隧道顶不足10m10m。隧址区水文地质单元划分（深蓝为单元边界，箭头为地下水流向，红线为隧道线）隧道出口隧道出口隧道进口隧道进口龙潭水库龙潭水库大官田水库大官田水库广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀

6、宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况 秀秀宁宁隧隧道道为为双双线线大大跨跨隧隧道道，按按照照：隧隧道道进进口口、隧隧道道出出口口、进进口口平平导导、1#4#1#4#斜斜井井进进行行施施工工组组织织。由由于于受受突突水水、突突泥泥影影响响，开开挖挖受受阻阻，1#A1#A斜斜井井废废弃弃，改改为为1#B1#B斜斜井井，3#3#斜斜井井废弃。废弃。广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况2.2.隧道施工难点隧道施工难点 （1 1）隧隧道道出出口口段段550m550m 位位于于罗罗茨茨易易门门断断裂裂带带核核部部，地地层层为为糜糜棱棱化化的的断断层层角

7、角砾砾岩岩，即即糜糜棱棱岩岩，富富水水，围围岩岩为为VIVI级级，埋埋深深463m463m，最最大大开开挖挖跨跨度度15.2m15.2m，最最小小覆覆跨跨比比只只有有0.260.26。富富水水糜糜棱棱岩岩围围岩岩的的稳稳定定性性极极差差，隧隧道道开开挖挖后后自自稳稳时时间间不不足足1个个小小时时，极极易易发发生生溜溜坍坍、涌涌泥泥现现象象，糜糜棱棱岩岩地地层层的的围围岩岩稳稳定定和和变变形形控控制制是是秀秀宁宁隧隧道道施施工工的的最最大大难题。难题。掌子面溜坍掌子面溜坍掌子面涌泥掌子面涌泥广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况 （2 2）隧隧道道下下

8、穿穿龙龙潭潭水水库库段段长长60m60m，地地层层软软弱弱破破碎碎，VIVI级级围围岩岩，水水库库水水深深5.4m5.4m，库库底底到到隧隧道道拱拱顶顶9.8m9.8m（含含淤淤泥泥层层2.5m），水水库库水水向向隧隧道道排排泄泄的的径径流流途途径径很很短短，在在水水压压的的作作用用下下，产产生生渗渗漏漏和和涌涌水水的的可可能能性性很很大大。施施工工稍稍有有不不慎慎发发生生坍坍塌塌冒冒顶顶、水水库库内的蓄水会瞬时涌入洞内，造成重大施工灾害。内的蓄水会瞬时涌入洞内，造成重大施工灾害。掌子面涌水掌子面涌水龙潭水库龙潭水库广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程

9、概况 （3 3）隧隧道道洞洞身身穿穿越越由由八八条条断断层层破破碎碎带带及及岩岩溶溶发发育育区区组组成成的的三三个个大大型型高高压压富富水水区区，总总长长达达5km5km，最最大大涌涌水水量量1414万万m m3 3/天天，最最大大水水压压2MPa2MPa，隧隧道道开开挖挖遇遇到到富富水水断断层层、暗暗河河和和溶溶洞洞时时防防治治突突水水、突突泥泥危危害害极极为为困困难难。此此外外，隧隧道道施施工工排排水水将将对对区区域域内内的的地地下水环境造成影响，引起地表水的漏失、井泉干枯等环境问题。下水环境造成影响，引起地表水的漏失、井泉干枯等环境问题。1#A斜井淹后废弃斜井淹后废弃溶洞填充物溶洞填充物

10、隧道底突水隧道底突水大排量排水大排量排水广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 一、工程概况一、工程概况 （4 4）隧隧道道穿穿越越炭炭质质板板岩岩地地层层约约4km4km，占占全全隧隧的的30%30%，其其中中1/31/3埋埋深深大大于于400m400m，属属高高地地应应力力地地层层。炭炭质质板板岩岩呈呈薄薄层层状状、层层间间基基本本无无胶胶结结，由由于于受受到到构构造造应应力力作作用用，板板岩岩节节理理扭扭曲曲，大大部部分分呈呈破破碎碎、断断裂裂状状态态，结结构构松松散散。遇遇水水后后强强度度低低、极极易易失失稳稳，隧隧道道施施工工极极易易产产生生滑滑坍坍、严严重重超超挖

11、挖、大大变变形形、初初支支侵侵限限等等问问题题，围围岩岩稳稳定定性性及及其其变变形形控制十分困难。控制十分困难。掌子面滑坍掌子面滑坍隧道严重超挖隧道严重超挖大变形超限大变形超限广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 二、施工关键技术二、施工关键技术 1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术 2.2.大断面隧道下穿水库施工风险控制技术大断面隧道下穿水库施工风险控制技术 3.3.高压富水断裂带隧道施工防突涌技术高压富水断裂带隧道施工防突涌技术 4.4.薄层炭质板岩大断面隧道变形控制技术薄层炭质板岩大断面隧道变形控制技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广

12、昆铁路秀宁隧道施工关键技术（1 1）糜棱岩工程特性糜棱岩工程特性研究研究 糜棱岩是韧性变形条件下形成的断层岩，由基质和碎斑构成。它是强烈破碎塑变作用所形成的岩石，往往分布于断裂带两侧，因为压扭应力的作用，使得岩石发生错动、颗粒破碎。糜棱岩在我国主要分布在四川和云南两省。1885年，英国学者Lapwroth在研究苏格兰高地莫因（Moine）断裂带时，第一次提出了糜棱岩（Mylonite）这个科学术语。他认为，糜棱岩是一种细粒的、具有强烈理化作用、在脆性破碎及研磨作用下形成的岩石，形成过程中不伴有组分的重结晶作用。1968年，Turner重新定义糜棱岩为“粗粒岩石的极端粒化，没有明显的化学再造，一

13、种细粒碎石样粘固带状或条带状岩石。未破裂的母岩呈眼球状或透镜体，常包含在粒化的基质中”。对糜棱岩的认识和研究已超过百年，在其组成和变形机制方面已有了较多的了解。但由于糜棱岩构造和组成的复杂性，对它的组构和工程特性（如受力变形特性、水稳性、渗透性等）知道的还不多，还需要做进一步的研究。1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 糜棱岩基本物理性质指标：糜棱岩基本物理性质指标：物性指标名称物性指标名称单单 位位范范 围围平平 均均 值值基本指标基本指标含水量含水量w%5.9 11.48.20密度密度 g/cm32

14、.20 2.322.25比重比重Gs-2.65 2.702.67换算指标换算指标湿重度湿重度kN/m321.56 22.7422.07孔隙比孔隙比e-0.21 0.370.28孔隙率孔隙率n%17.4 27.021.9饱和度饱和度Sr%43.2 10078.6干重度干重度dkN/m319.37 21.4920.46饱和重度饱和重度satkN/m320.68 24.5422.61浮重度浮重度kN/m310.87 14.7312.80 1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术 隧道出口段糜棱岩开挖揭示：掌子面及侧壁围岩层理、片理清晰，层厚小于2cm，压碎严重，扭曲，

15、岩体呈角砾碎石夹土状镶嵌。而且局部富水呈饱和状，其中有不规则的泥囊分布。施工中，与院校合作，现场采集糜棱岩试样，采用微观结构分析、矿物和化学组成分析、物理和力学试验等多种方法，对罗茨易门大断裂核部糜棱岩的组构特征、物理和力学及渗透特性进行全面分析，明确了糜棱岩的组构特征（粒度成分、孔隙特征和矿物成分），获得了糜棱岩的基本物理性质、抗剪强度和渗透性指标及其变化规律，确定了糜棱岩抗剪强度的水稳性，为研发富水糜棱岩地层VI级围岩的超前注浆加固技术奠定了基础。广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 组成特征：组成特征：级配曲线级配曲线糜棱岩试样颗粒的能谱分析图糜棱岩试样颗粒的能谱分析

16、图SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOKa2ONa2O烧失量烧失量61.2283.9810.3818.722.517.331.574.340.452.231.853.401.922.183.155.56矿物组成矿物组成 1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 微观结构特征：微观结构特征：扫描电镜下可见碎屑矿物具波状消光、解理和双晶纹弯曲、颗粒边部碎裂等现象。韧性基质是一些细粒矿物的集合体，变形残核是经受韧性变形的矿物，显透镜状或带状。孔隙组成及分布孔隙组成及分布100倍倍1000倍倍10000倍倍 1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术糜棱岩试样的扫描电镜照片糜棱岩试样的扫描电镜照片广昆铁路秀宁隧道施工关键技术广昆铁路秀宁隧道施工关键技术 1.1.富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术富水糜棱岩地层大断面隧道施工技术抗剪强度的水稳定性抗剪强度的水稳定性 渗透特性渗透特性 从左上图可以看出，当含水量4.0%增加到12.0%时，其粘聚力从14.97kPa增加到62.64