复杂山区铁路隧道建设的理念和原则王梦恕.ppt

1、复杂山区铁路隧道建设复杂山区铁路隧道建设的理念和原则的理念和原则中国工程院院士王梦恕 复杂山区铁路隧道的建设，遇到各种复杂山区铁路隧道的建设，遇到各种前所未有的地形、地貌，复杂的地质、奇前所未有的地形、地貌，复杂的地质、奇特的地下水系特的地下水系如此种种。如此种种。1、如何进行合理地、实事求是地优秀、如何进行合理地、实事求是地优秀勘测设计。勘测设计。2、如何结合隧道特点进行工程建设的、如何结合隧道特点进行工程建设的科学管理。科学管理。3、如何在合理快速工期修建过程中减、如何在合理快速工期修建过程中减少风险、确保安全。少风险、确保安全。4、如何做到结构寿命、质量在百年、如何做到结构寿命、质量在百

2、年以上而少维修。以上而少维修。5、如何提高修建隧道的技术含量而、如何提高修建隧道的技术含量而不断产生重大科研成果的出现和申报不断产生重大科研成果的出现和申报.南南昆线的模式应引以为戒。昆线的模式应引以为戒。6、如何重视人文科学和工程建设的、如何重视人文科学和工程建设的融合，而涌现出一批高素质人才。融合，而涌现出一批高素质人才。针对以上六个问题应从理念上，针对以上六个问题应从理念上，而不从具体方法上应重视以下意见和而不从具体方法上应重视以下意见和建议。因理念不清，理念错误会导致建议。因理念不清，理念错误会导致全盘否定，这是反映一个单位、一个全盘否定，这是反映一个单位、一个设计水平是否高低的关键问

3、题，只有设计水平是否高低的关键问题，只有辨别真象、坚持实事求是，才能有所辨别真象、坚持实事求是，才能有所作为。作为。一、隧道位置的确定应作为线路选线的重一、隧道位置的确定应作为线路选线的重要控制点要控制点 1、在复杂山区桥隧比例一般在、在复杂山区桥隧比例一般在50%以上，以上，因此，铁路选线应由桥、隧、线、路基各专业因此，铁路选线应由桥、隧、线、路基各专业组成协调组共同确定。组成协调组共同确定。如宜万线万州段由于线路位置偏向山沟侧如宜万线万州段由于线路位置偏向山沟侧而造成一个隧道遇到特大溶洞，相对应的另一而造成一个隧道遇到特大溶洞，相对应的另一座隧道洞口位于特大堆集体上，造成洞口段非座隧道洞口

4、位于特大堆集体上，造成洞口段非常不稳定，纠其原因为隧道必须服从线路！线常不稳定，纠其原因为隧道必须服从线路！线路若向山体移动路若向山体移动30米可减少许多灾难。米可减少许多灾难。2、必须重视沿沟线的合理位置确定、必须重视沿沟线的合理位置确定 线路向沟边靠拢可减少隧道长度，但靠拢线路向沟边靠拢可减少隧道长度，但靠拢过近会在洞口段产生偏压，进洞困难，如公路西过近会在洞口段产生偏压，进洞困难，如公路西汉线是治沟选线，造成洞口段普遍进洞难，而采汉线是治沟选线，造成洞口段普遍进洞难，而采用从理向外施工以避风险和大的刷坡，在另一区用从理向外施工以避风险和大的刷坡，在另一区段采用偏压连拱隧道造成在建设过程中

5、近百米的段采用偏压连拱隧道造成在建设过程中近百米的大塌方。因此必须摸清自然界岩体本身的复杂性、大塌方。因此必须摸清自然界岩体本身的复杂性、地形、地貌的复杂性和自身的稳定性。沿沟线会地形、地貌的复杂性和自身的稳定性。沿沟线会造成洞口大的刷坡，会出现半填半挖、会出现大造成洞口大的刷坡，会出现半填半挖、会出现大的深路堑，这些都会给运营带来灾害，所以，应的深路堑，这些都会给运营带来灾害，所以，应避开沿沟线路的存在。避开沿沟线路的存在。3、从提高客车速度出发，不提、从提高客车速度出发，不提倡为了减少土石方量而设短坡、变坡倡为了减少土石方量而设短坡、变坡点多的碎坡，这样的后果是运营期间点多的碎坡，这样的后

6、果是运营期间会出现列车车钓。拉、压、交替撞碰会出现列车车钓。拉、压、交替撞碰和拉断的产生，秦沈客运专线这种经和拉断的产生，秦沈客运专线这种经济型多变坡点的设计是应引以为戒的，济型多变坡点的设计是应引以为戒的，以确保列车安全。以确保列车安全。4、货物列车重载的提法、集装箱、货物列车重载的提法、集装箱重叠运输而增加隧道高度的提法是不妥重叠运输而增加隧道高度的提法是不妥的。重载列车会给线路、上部线路结构的。重载列车会给线路、上部线路结构产生很大的破坏，正向公路反对重载汽产生很大的破坏，正向公路反对重载汽车一样，重载所产生的运动中的动能很车一样，重载所产生的运动中的动能很大，设计是很难考虑的，尤其集装

7、箱重大，设计是很难考虑的，尤其集装箱重叠运输会造成车辆重心上移，集装箱之叠运输会造成车辆重心上移，集装箱之间若联结不牢会产生很大的摇摆能力，间若联结不牢会产生很大的摇摆能力，在曲线会产生很大的离心力而造成脱轨在曲线会产生很大的离心力而造成脱轨和倾覆，和倾覆，尤其宜万线隧道只加隧道净高，尤其宜万线隧道只加隧道净高，而未加大或少量加宽隧道宽度，形成而未加大或少量加宽隧道宽度，形成很不合理的隧道内轮廓，而衬砌不是很不合理的隧道内轮廓，而衬砌不是小偏心受压截面。如何在山区、复杂小偏心受压截面。如何在山区、复杂山区按重载列车进行选线和线路结构山区按重载列车进行选线和线路结构设计试验技术还需研究后确定其可

8、行设计试验技术还需研究后确定其可行性是否存在。性是否存在。二、对二、对“铁路隧道设计规范铁路隧道设计规范”的看的看法法 普遍落后实际普遍落后实际5年以上，更不适应年以上，更不适应复杂山区的要求，因此设计不要硬套规复杂山区的要求，因此设计不要硬套规范，应结合实际、有所创新。因规范本范，应结合实际、有所创新。因规范本身包括不了这些内容，规范又是最低要身包括不了这些内容，规范又是最低要求，有些规定又是最严而做不到的要求，求，有些规定又是最严而做不到的要求，建议搞活页规范，可随时增减、补充新建议搞活页规范，可随时增减、补充新的、废除旧的，以适应我国近的、废除旧的，以适应我国近20种不良种不良地质和水文

9、建设隧道的要求。地质和水文建设隧道的要求。三、对复杂山区修建隧道必须明确的设计三、对复杂山区修建隧道必须明确的设计理念和原则理念和原则 1 1、设计、施工中必须建立综合超前预报系统作、设计、施工中必须建立综合超前预报系统作、设计、施工中必须建立综合超前预报系统作、设计、施工中必须建立综合超前预报系统作为工序并列入预算之中。为工序并列入预算之中。为工序并列入预算之中。为工序并列入预算之中。复杂山区峰峦叠障，沟谷深切、山脊尖棱，岩溶复杂山区峰峦叠障，沟谷深切、山脊尖棱，岩溶复杂山区峰峦叠障，沟谷深切、山脊尖棱，岩溶复杂山区峰峦叠障，沟谷深切、山脊尖棱，岩溶地区溶沟溶，碎屑岩剥蚀地貌，植被发育，很难

10、设置地区溶沟溶，碎屑岩剥蚀地貌，植被发育，很难设置地区溶沟溶，碎屑岩剥蚀地貌，植被发育，很难设置地区溶沟溶，碎屑岩剥蚀地貌，植被发育，很难设置钻孔位置，一孔之见也很难说明问题。应明确初步设钻孔位置，一孔之见也很难说明问题。应明确初步设钻孔位置，一孔之见也很难说明问题。应明确初步设钻孔位置，一孔之见也很难说明问题。应明确初步设计阶段的水文地质勘测深度远远满足不了施工阶段所计阶段的水文地质勘测深度远远满足不了施工阶段所计阶段的水文地质勘测深度远远满足不了施工阶段所计阶段的水文地质勘测深度远远满足不了施工阶段所要求的施工水文地质的内容，两者差别很大，尤其在要求的施工水文地质的内容，两者差别很大，尤其

11、在要求的施工水文地质的内容，两者差别很大，尤其在要求的施工水文地质的内容，两者差别很大，尤其在岩溶地区、溶洞、溶管至今还没有长距离检测仪器，岩溶地区、溶洞、溶管至今还没有长距离检测仪器，岩溶地区、溶洞、溶管至今还没有长距离检测仪器，岩溶地区、溶洞、溶管至今还没有长距离检测仪器，从工程风险和人身安全角度出发，必须进行施工过程从工程风险和人身安全角度出发，必须进行施工过程从工程风险和人身安全角度出发，必须进行施工过程从工程风险和人身安全角度出发，必须进行施工过程中的超前预报，这是建好隧道的关键。中的超前预报，这是建好隧道的关键。中的超前预报，这是建好隧道的关键。中的超前预报，这是建好隧道的关键。间

12、距间距13m13m 应应力力场场规规律律间距间距2m2m 间距间距3.5m3.5m 间距间距9.5m9.5m 随着掘进工作面向上侧位溶管方向开挖，隧道顶上侧部位岩柱中的主应力差最大值是逐渐减小的，且越接近溶管，隧道顶上侧部位岩柱中的主应力差最大值范围扩展幅度越大，说明隔离岩柱破坏后发生了大范围的卸压现象。(主应力差图主应力差图)愉怀铁路最长隧道，愉怀铁路最长隧道，全长全长11.068km 穿越高压富水的毛坝向斜、桐麻岭背斜段，穿越高压富水的毛坝向斜、桐麻岭背斜段，预估正常预估正常涌水量为涌水量为9.8万万m3/d，最大涌水量为，最大涌水量为14.5万万 m3/d，最大最大静水压静水压4.6MP

13、a 揭露了揭露了5个深埋充填型溶洞，多次发生突水和伤亡事故，个深埋充填型溶洞，多次发生突水和伤亡事故，施工难度极大施工难度极大毛坝向斜冷水河桐麻岭背斜1#2#3#4#5#u 圆梁山隧道概况圆梁山隧道概况u 岩溶突水的水力特征 突发性 揭示的岩溶突水瞬时发生，3#溶洞正洞超前下导坑施工时，掌子面突发爆喷型突泥，瞬间，硬塑软塑状粘土塞满244m长的下导坑空间，涌泥量4200m3高压性 圆梁山隧道岩溶预估静水压力高达4.6MPa,2#溶洞突水后进行水压测试为2.73MPa；施工中均出现了射水、涌泥、喷沙现象；将钻孔中钻杆冲出8m 富水性 预估正常涌水量为9.8万m3/d，最大涌水量为14.5万 m3

14、/d。5#溶洞施工时，突发大规模涌水突泥，最大涌水量2万m3/h。涌水涌泥持续28分钟后渐小 溶溶溶溶 洞洞洞洞1 1 1 1#2 2 2 2#3 3 3 3#4 4 4 4#5 5 5 5#涌水涌砂频数（次）涌水涌砂频数（次）涌水涌砂频数（次）涌水涌砂频数（次）7 7 7 7171717174 4 4 45 5 5 59 9 9 9最大涌水量（最大涌水量（最大涌水量（最大涌水量（mmmm3 3 3 3/h/h/h/h）4004004004006900069000690006900030003000300030002000200020002000200000200000200000200000

15、涌砂涌泥总量（涌砂涌泥总量（涌砂涌泥总量（涌砂涌泥总量（mmmm3 3 3 3）40404040101271012710127101276400640064006400550055005500550025900259002590025900平均涌砂涌泥量（平均涌砂涌泥量（平均涌砂涌泥量（平均涌砂涌泥量（mmmm3 3 3 3/次）次）次）次）6 6 6 6596596596596160016001600160011001100110011002878287828782878现场岩溶突水事故统计表现场岩溶突水事故统计表 圆梁山隧道岩溶突水特征圆梁山隧道岩溶突水特征u 圆梁山隧道现场突水涌泥情况

16、2002年11月10日，2#溶洞溶洞DK354+440处突然发生涌水涌砂，最大涌水量69000m3/h2#溶洞溶洞3#3#溶洞溶洞 2002年9月10日，3 3#溶洞正洞超前下导坑施工到DK354+879处时，掌子面突发爆喷型突泥，瞬间，硬塑软塑状粘土塞满244m长的下导坑空间，涌泥量4200m3 5#5#溶洞溶洞4#4#溶洞溶洞4#溶洞是由多个小岩溶溶隙组成的溶隙群段，该溶洞开挖施工后，受降雨影响，多次发生大规模涌水涌泥。2001年7月14日，隧道突发大规模涌水突泥，最大涌水量2万m3/h。涌水涌泥持续28分钟后渐小，涌泥量1.5万m3。随后进行超前探孔时，由探孔中再次发生突水喷泥，喷射距离达40m。2、设计必须采取动态信息、设计必须采取动态信息化设计和信息化施工，以及信息化设计和信息化施工，以及信息化动态管理。这一点大家都懂，化动态管理。这一点大家都懂，不知为什么都掩耳不做，或个别不知为什么都掩耳不做，或个别隧道才做。这是人文科学中的不隧道才做。这是人文科学中的不尊重客观现实的忌语。是不尊重尊重客观现实的忌语。是不尊重客观实际的管理模式。客观实际的管理模式。3、复合式衬砌是地下工程