文档介绍：西南交通大学
硕士学位论文
岩溶铁路隧道框架基础与软基处理的研究
姓名:于显波
申请学位级别:硕士
专业:建筑与土木工程
指导教师:周晓军;田兴柏
20071001
要摘西南交通大学硕士研究生学位论文第论文以渝怀铁路隧道穿越岩溶区域典型的岩溶治理为工程背景,重点结合板桃隧道、干溪沟隧道和武隆隧道等在洞室型空溶洞岩溶地段的治理方案,对复杂地质条件下洞室型空溶洞隧道框架基础及填充型溶洞隧道软基处理技术进行了分析与研究。论文针对板桃隧道、干溪沟隧道和武隆隧道所穿越溶洞的具体特点,分别对洞室型空溶洞采用框架基础结构进行有限元法数值计算,结果表明框架基础中的横梁是内力和变形较大的构件,是结构设计和施工控制的关键部位。从工程应用的实践表明,框架基础是隧道线路跨越洞室型空溶洞的有效措施之一。此外,论文还对旋喷桩和钢管桩等复合地基新技术在治理铁路隧道软基中的应用进行了研究和实践。通过在板桃隧道和武隆隧道中的实际应用,表明其不仅可以有效地降低岩溶隧道软基换填的巨大工程量,而且可提高地基承载力,为岩溶区隧道内填充性岩溶软弱地基的处理提供了一种新方法,可在岩溶地区隧道施工中大力推广和应用。通过对填充性溶洞治理技术的研究,本文得出应遵循“以堵为主,堵排给合,因地制宜、综合治理”的原则。对于隧道底部松软地层,可根据具体的填充物的种类及发育状况,采用换填、钢花管桩、高压旋喷桩、注浆加固等复合地基的方法进行治理,提高其强度和整体性,防止基底沉降及运营后翻浆、冒泥。而对于大面积的渗漏水、局部滴漏水或小股岩溶水,如水量甇//,分别采用径向注浆、局部注浆、补充注浆等方法进行封堵,确保隧道衬砌结构的安全。关键词:岩溶地质,框架基础,复合地基,旋喷桩,隧道施工
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第绪论国内外研究现状西南交通大学硕士研究生学位论文道工程。根据目前西部已建成隧道的不完全资料统计,位于石灰岩溶地区的隧暗河岩溶水的突然袭击,往往泥沙涌流,堵塞坑道,给施工安全造成威胁。由随着铁路、公路建设事业的迅猛发展,在岩溶地区修建隧道的状况也越来越多。特别是在西部山区铁路建设中,常常会在石灰岩溶地区修建大断面的隧道约占%。由于岩溶这种不良地质现象的存在给隧道施工和安全运营造成严重的威胁。例如南岭隧道、大瑶山隧道、梅花山隧道、中粱山隧道右线、大宝山隧道、石门坳隧道、砒霜坳隧道和朝东岩隧道等工程中均遇到了不同程度的岩溶工程地质问题。岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层如石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等经化学溶解作用和机械破坏作用所形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。随着生产建设的发展,岩溶地区工程建筑日益增多,所遇到的岩溶工程问题也日趋迫切。特别是在岩溶地区修建铁路,如果事先没有对岩溶发育特征进行研究,没有适当地采取措施,往往在施工和运营期间都会发生许多事故,甚至严重地危害铁路的正常运营。岩溶对隧道工程的影响主要表现在:洞内水害、岩溶空洞、洞穴充填物及坍塌、洞顶地表塌陷龇矫妗S械难胰芏囱ㄉ羁;蚧壮涮钗锼扇恚挥械亩グ高悬不稳,有严重崩坠之倾向;有的岩溶发育情况复杂,洞穴、暗河上下迂回交错切通道重叠;有的溶蚀大厅长、宽上百米,高达几十米:如当隧道穿越通过时其工程艰巨,结构处理复杂,致使施工困难。另外,在施工中常遇水囊或于洞穴围岩节理、裂隙发育,岩石破碎或充填物松软,在施工中极易发生坍塌,危害施工安全。目前在国内外隧道施工中,遇有岩溶危害时,一般按岩溶对隧道不同的影响情况及施工条件,采取跨越、加固洞穴;引排、截流岩溶水,清除溶穴充填
西南交通大学硕士研究生学位论文行化学侵蚀、崩解、机械破坏、搬运和沉积作用而形成的各种地表和地下溶蚀第物,回填夯实、封闭地表塌陷等工程综合治理措施。而对于大范围的溶洞、暗河形态,因其地质条件十分复杂,可能产生的危害更大,在此条件下修建隧道将十分困难。其主要表现在:由于溶洞发育范围长、性质各异,且可能发生突水、突泥等危害,一般的支护防护手段难以保证安全。为保证隧道衬砌及行车的安全,在大范围溶洞暗河内对隧道衬砌及行车部分的基础进行处理,使结构复杂工程难度大;在狭窄有限的空间中,受诸多因素影响,施工工艺和施工质量难以保证,往往会造成不同程度的工程隐患。基于安全技术、施工技术、工程可靠性等原因,对于施工中所揭示的大范围溶洞、暗河,过去通常采用绕避、改线等处理措施。随着交通运输事业的发展,修建长大隧道的状况也越来越多。若简单的采用绕避、改线等办法处理隧道修建中遇到的大范围溶洞、暗河,则势必、造成投资浪费、严重影响建设工期和降低线路技术标准等。因此,对大范围溶洞、暗河条件下隧道修建技术进行研究,将是十分必要和迫切的。岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层如碳酸岩类、