苗德海,馬 濤,王 偉,李鳴沖

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計

苗德海,馬 濤,王 偉,李鳴沖

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

介紹宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計原理、系統(tǒng)構(gòu)成、方法及組織管理機(jī)構(gòu),提出以控制高風(fēng)險為綱,保證施工、運(yùn)營安全為目的動態(tài)設(shè)計理念,通過云霧山隧道“+617”溶洞群的動態(tài)設(shè)計實(shí)例,論述信息采集與分析、方案形成與評價、方案決策與實(shí)施、安全監(jiān)測與驗(yàn)證等動態(tài)設(shè)計的主要內(nèi)容,經(jīng)過宜萬鐵路5座Ⅰ級風(fēng)險隧道動態(tài)設(shè)計工程實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜巖溶隧道高風(fēng)險的控制,減少突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,基本達(dá)到預(yù)期目的。

宜萬鐵路;隧道工程;風(fēng)險控制;動態(tài)設(shè)計;系統(tǒng)構(gòu)成

1 概述

宜萬鐵路東起既有鴉宜鐵路花艷站,西止既有達(dá)萬鐵路萬州站,線路全長377km,是鐵路進(jìn)出川渝地區(qū)的東通道之一,也是滬漢蓉快速鐵路客運(yùn)通道的重要組成部分,全線共分布159座隧道,總長338.771 km,全線隧線比高達(dá)60%。宜萬鐵路線路位于云貴高原東北麓,主要行經(jīng)在長江與清江的分水嶺地帶,地勢陡峻、河谷深切、地形條件極其困難,70%地段位于巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地區(qū),地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜,補(bǔ)給水源豐富,主要表現(xiàn)為:富水構(gòu)造、巖溶管道、暗河、大型充水溶腔、高壓裂隙水等,其規(guī)模、數(shù)量及工程處理難度為國內(nèi)外罕見。

鑒于隧道工程的隱蔽性及宜萬鐵路工程水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性,盡管在勘測期間做了大量富有成效的專項(xiàng)地質(zhì)勘察工作,但由于受勘探手段及認(rèn)知水平的局限,難以準(zhǔn)確掌握隧道工程水文地質(zhì)情況,尤其是對施工構(gòu)成巨大風(fēng)險的暗河、充水巖溶管道、大型高壓富水充填溶洞等隱伏不良地質(zhì)體難以準(zhǔn)確預(yù)測及判釋。因此,制定并執(zhí)行以控制高風(fēng)險為綱,保證施工、運(yùn)營安全為目的的復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計系統(tǒng),對宜萬鐵路隧道工程安全施工、減少突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,控制投資等具有十分重要的意義。

2 動態(tài)設(shè)計的構(gòu)成、方法

2.1 動態(tài)設(shè)計的原理_______

傳統(tǒng)隧道工程動態(tài)設(shè)計是通過現(xiàn)場觀測和監(jiān)控量測獲得關(guān)于圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)的各類信息,然后對監(jiān)控量測數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,按照一定的圍巖穩(wěn)定判別準(zhǔn)則,來評價圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài),借以完善支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù),確定支護(hù)時機(jī)和施工對策,達(dá)到優(yōu)化工程設(shè)計和施工的目的[1～2]。復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計是以地質(zhì)預(yù)測預(yù)報、現(xiàn)場測試與試驗(yàn)為基礎(chǔ)完成信息的采集與分析,通過工程類比、理論分析計算、專家系統(tǒng)等方法完成設(shè)計方案的制定,并通過圍巖及支護(hù)的安全性監(jiān)測等系統(tǒng)工程,實(shí)現(xiàn)巖溶隧道高風(fēng)險的有效控制,保障施工及運(yùn)營安全。

2.2 動態(tài)設(shè)計的系統(tǒng)構(gòu)成

復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計主要由以下4個系統(tǒng)構(gòu)成:信息采集與分析系統(tǒng)、方案形成與評價系統(tǒng)、方案決策與實(shí)施系統(tǒng)及安全監(jiān)測與驗(yàn)證系統(tǒng)。

2.2.1 信息采集與分析系統(tǒng)

信息采集是整個動態(tài)設(shè)計的基礎(chǔ),包括前期勘察成果、超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報成果、現(xiàn)場試驗(yàn)成果等。首先根據(jù)前期勘察成果確定隧道區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景、巖性、構(gòu)造及區(qū)域水文情況,劃分每段可能出現(xiàn)風(fēng)險類型、概率,按照不同等級(A+、A、B、C)確定隧道每段超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報項(xiàng)目及數(shù)量,包括地質(zhì)素描、長距離TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、超前水平鉆、超長炮眼、孔中CT和攝像。現(xiàn)場操作過程中,如遇異常情況實(shí)時調(diào)整預(yù)報等級,必要時進(jìn)行放水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、注漿試驗(yàn)等。

根據(jù)各項(xiàng)超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報及現(xiàn)場試驗(yàn)資料,并結(jié)合前期勘察成果對掌子面前方工程水文地質(zhì)情況進(jìn)行分析、判斷。分析結(jié)論主要包括巖溶發(fā)育的水平或規(guī)模、充填及富水情況、與暗河或地表的聯(lián)系程度、洞壁的整體穩(wěn)定狀況等,同時信息分析也是一個開放的、動態(tài)的體系,根據(jù)揭示的情況可實(shí)時調(diào)整。

2.2.2 方案形成與評價

根據(jù)巖溶規(guī)模、充填、水量、水壓及與地表(暗河)聯(lián)系情況,綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、工期及工藝繁簡程度,通過工程類比、理論計算等方法擬定不同的處理方案,并結(jié)合現(xiàn)場施工情況、施工機(jī)械及施工水平,對各方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行全方位比較。

2.2.3 方案決策與實(shí)施

復(fù)雜巖溶隧道管理小組組織建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理及施工單位對動態(tài)設(shè)計組制定的方案進(jìn)行論證,必要時邀請資深專家參加,進(jìn)一步論證方案的科學(xué)性,明確實(shí)施方案及工期節(jié)點(diǎn),并開展預(yù)警監(jiān)控及撤離、水文監(jiān)測、排水、安全進(jìn)洞條件等專項(xiàng)設(shè)計,以保證各項(xiàng)工作的順利開展及施工安全。

2.2.4 安全監(jiān)測與驗(yàn)證

鑒于巖溶地區(qū)復(fù)雜的工程水文地質(zhì)條件,為準(zhǔn)確掌握施工及運(yùn)營期間圍巖及支護(hù)的穩(wěn)定狀況,對隧道結(jié)構(gòu)安全性狀況做出評估,及時采取應(yīng)對措施,確保安全,對復(fù)雜巖溶地段隧道進(jìn)行安全性監(jiān)測,監(jiān)測項(xiàng)目包括:水壓力、圍巖壓力、初期支護(hù)與二次襯砌間的接觸壓力、初期支護(hù)和二次襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、隧底沉降等。

2.3 動態(tài)設(shè)計的流程

宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計流程

2.4 動態(tài)設(shè)計的方法

結(jié)合目前國內(nèi)外復(fù)雜巖溶隧道的修建狀況,總結(jié)相關(guān)巖溶隧道的動態(tài)設(shè)計經(jīng)驗(yàn),宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計采取如下方法進(jìn)行。

2.4.1 工程類比法

工程類比法是一種定性的工程設(shè)計方法,是將新建工程的工程條件(工程類型、工程規(guī)模、工程形狀及尺寸、施工方法等)和工程地質(zhì)條件(巖溶發(fā)育程度、地下水系統(tǒng)的復(fù)雜程度等)兩方面的因素與上述條件基本相同的已建工程進(jìn)行對比,由此確定隧道的預(yù)支護(hù)參數(shù)、襯砌結(jié)構(gòu)參數(shù),并對施工方案等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整[3]。

宜萬鐵路設(shè)計過程中借鑒了大瑤山、南嶺及圓梁山等典型鐵路巖溶隧道經(jīng)驗(yàn),調(diào)研了水利工程及煤炭工程的類似隧道工點(diǎn),利用了行業(yè)內(nèi)外已有研究成果及工程經(jīng)驗(yàn),先后完成了《巖溶隧道注漿設(shè)計參考圖》、《巖溶隧道加強(qiáng)型復(fù)合式襯砌參考圖》及一系列復(fù)雜巖溶隧道設(shè)計圖。

2.4.2 理論計算分析法

理論計算分析法是一種定量的工程設(shè)計方法,根據(jù)獲得的相關(guān)工程地質(zhì)條件和初步擬定的支護(hù)參數(shù),采用數(shù)值模擬計算方法,建立相關(guān)計算模型,通過數(shù)值計算,分析圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形和受力情況,進(jìn)而確定隧道支護(hù)參數(shù)和施工方法。

必要時,理論計算分析法應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)行,根據(jù)試驗(yàn)取得的圍巖物理力學(xué)參數(shù)及施工方法,利用數(shù)值計算軟件計算施工過程中各工序圍巖—支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況,以達(dá)到優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)體系、完善施工方法、確保施工安全的目的。

2.4.3 專家系統(tǒng)

考慮宜萬鐵路巖溶隧道地質(zhì)條件的復(fù)雜性,揭示的大規(guī)模富水充填型溶洞、高壓富水巖溶管道等處理難度非常大,施工風(fēng)險很高,可借鑒工程經(jīng)驗(yàn)較少,且理論計算尚不成熟,因此建立專家系統(tǒng),不定期邀請行業(yè)內(nèi)資深專家對設(shè)計方案進(jìn)行論證,以提高設(shè)計方案的系統(tǒng)性、科學(xué)性。

任何一種方法都存在局限性,動態(tài)設(shè)計的良好運(yùn)行得力于3種方法的有機(jī)結(jié)合,工程類比與理論計算可以很好地為專家系統(tǒng)提供決策基礎(chǔ),同時專家系統(tǒng)也為工程類比與理論計算提供了新的思路、方向,共同實(shí)現(xiàn)高風(fēng)險的有效控制,保障施工及運(yùn)營安全。

3 動態(tài)設(shè)計組織機(jī)構(gòu)及管理

3.1 動態(tài)設(shè)計組織機(jī)構(gòu)

動態(tài)設(shè)計工作是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,為保證各個系統(tǒng)的正常工作,動態(tài)設(shè)計組織機(jī)構(gòu)見圖2。

圖2 動態(tài)設(shè)計管理模式

3.2 動態(tài)設(shè)計管理

復(fù)雜巖溶隧道管理小組:由各參建單位的領(lǐng)導(dǎo)、專家組成,負(fù)責(zé)重大處理方案的決策及設(shè)計、科研、監(jiān)理、施工等各方關(guān)系的協(xié)調(diào),檢查、督促各方工作。

專家組:由行業(yè)內(nèi)外資深專家組成,負(fù)責(zé)重大技術(shù)問題的咨詢及論證工作。

動態(tài)設(shè)計組:由設(shè)計院相關(guān)專業(yè)總工程師、專業(yè)負(fù)責(zé)人等組成,負(fù)責(zé)綜合地質(zhì)預(yù)測預(yù)報信息采集及分析、動態(tài)設(shè)計原則、重大處理方案的制定、工程概算的編制、安全監(jiān)測的設(shè)計與督導(dǎo)、配合施工單位編制施工組織等工作。

4 工程實(shí)例

云霧山隧道位于恩施市白果鎮(zhèn)和小溪溝之間,全長6640m,單面上坡,最大埋深800m,進(jìn)口段為車站隧道,后過渡為兩條單線隧道。隧道穿越白果壩背斜,區(qū)內(nèi)發(fā)育白果壩暗河,大魚泉、小魚泉、惡水溪和洞灣管道流系統(tǒng),工程水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜?？辈炱陂g開展了包括遙感判釋、地質(zhì)測繪、巖溶水文地質(zhì)調(diào)查、電法物探、震法物探、大地音頻電磁物探、鉆探、綜合測井、水文試驗(yàn)、水點(diǎn)長期觀測等大量勘察工作,基本查明了該隧道的工程水文地質(zhì)條件,但由于其特殊的地質(zhì)構(gòu)造背景及復(fù)雜的巖溶水動力環(huán)境,施工中揭示溶洞、溶槽多達(dá)76處,下面以“+617”溶洞群為例說明復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計各系統(tǒng)工作[4]。

4.1 信息采集與分析

“+617”溶洞群為物探異常體,位于白果壩背斜核部,巖體碎裂巖化及角礫化,巖溶水發(fā)育,該段易涌水、突泥及大面積坍方,圍巖級別為Ⅴ級,預(yù)設(shè)計采用超前帷幕注漿加固及加強(qiáng)型復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)[5]。

4.1.1 超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報

“+617”溶洞群施工地質(zhì)分級為A+級,Ⅰ線出口工區(qū)及Ⅱ線進(jìn)口工區(qū)進(jìn)行了TSP203預(yù)報,顯示該段裂隙發(fā)育,巖體破碎含水;Ⅱ線進(jìn)口工區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報,顯示該段異常明顯,為溶腔異常、含水;各掌子面進(jìn)行了大量超前鉆孔,探測結(jié)果見表1,“+617”溶洞群平面見圖3。

表1 超前鉆孔探測情況

圖3 云霧山隧道“+617”溶洞群平面

圖4 “+617”溶洞群放水試驗(yàn)分析

根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報情況綜合判斷:“+617”溶洞群在Ⅰ線發(fā)育長48m,Ⅱ線發(fā)育2段,累計長36m,充填物為飽水粉細(xì)砂及黏土,局部為中砂;溶洞水壓高,易發(fā)生突水突泥,風(fēng)險級別為高風(fēng)險。

4.1.2 現(xiàn)場試驗(yàn)

放水試驗(yàn):為查明溶洞群水壓、水量與降雨量之間的關(guān)系,在DK245+680橫通道內(nèi)設(shè)置放水洞室利用超前探孔進(jìn)行了放水試驗(yàn),共設(shè)置4個φ120mm放水孔(其中3孔長期排水,1孔經(jīng)常堵塞),放水試驗(yàn)自2008年9月26日起至11月5日止,歷時40d,共放水43.5萬 m3,平均每天 1.1萬 m3,水壓在 0.43～0.84MPa,試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如圖4所示。

放水試驗(yàn)得出如下結(jié)論:水壓隨著巖溶水的排放而降低,排水量越大水壓下降越快;巖溶水受降雨影響顯著,當(dāng)排放量小于補(bǔ)給量時,水壓增加;溶洞水位低于45m時,受巖溶充填影響,排水量下降顯著;溶洞水位高于84m時,可能存在其他排泄通道。

注漿試驗(yàn):為驗(yàn)證“+617”溶洞群充填物的注漿加固效果,在DK245+634掌子面設(shè)置5個注漿試驗(yàn)孔,進(jìn)行注漿試驗(yàn),注漿孔孔深24m,孔徑110mm,注漿材料選用0.6∶1～1∶1水泥單液漿、水泥-水玻璃雙液漿,注漿壓力2.0～6.0MPa。注漿試驗(yàn)于2008年11月2日開始,至11月17日結(jié)束,歷時16d,注漿過程中DK245+680橫通道放水孔內(nèi)有漿液流出。

通過注漿試驗(yàn),得出如下結(jié)論:溶洞群充填物為中砂和軟-流塑狀黏土,漿液具有一定的可注性,由于溶洞充填不均一,單孔注漿量差異較大;漿液滲透固結(jié)效果不明顯,注入地層方式更多的是擠密、填充和劈裂,注漿壓力小于6MPa時難以實(shí)現(xiàn)劈裂與擠密的效應(yīng),不能保證漿液的有效注入。

4.1.3 綜合分析結(jié)論

“+617”溶洞群由多個連通性較好的高壓富水充填型溶洞組成,在Ⅰ線發(fā)育長48m,Ⅱ線發(fā)育2段,累計長36m,充填物為飽水粉細(xì)砂及黏土,局部為中砂;該洞群靜儲量有限,但受地表降雨顯著,暴雨期間最大不利水位高約100m,涌水量約1.5萬m3/h。

4.2 設(shè)計方案的形成

根據(jù)溶洞的工程水文地質(zhì)條件、放水及注漿試驗(yàn)結(jié)果,擬定如下兩種處理方案。

4.2.1 方案一

按照“排水降壓、注漿加固、綜合治理”的原則進(jìn)行處理:鑒于該溶洞規(guī)模宏大、高壓富水、施工風(fēng)險高,為實(shí)現(xiàn)出口掌子面的順坡排水,有利施工通風(fēng)等,在Ⅰ線右側(cè)增設(shè)長145m迂回導(dǎo)坑,連通進(jìn)、出口工區(qū);在出口Ⅱ線掌子面進(jìn)行鉆孔排水,降低溶洞內(nèi)水壓;溶洞水位降低后,利用其他各掌子面對溶洞充填物進(jìn)行注漿加固,并設(shè)置超前長管棚預(yù)支護(hù);隧道結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)型復(fù)合式襯砌;為保證隧道運(yùn)營安全,設(shè)置長2.5km的排水洞,排放溶洞水?！?617”溶洞群處理平面見圖5。

圖5 “+617”溶洞群處理平面

4.2.2 方案二

鑒于該溶洞群靜儲量不大、充填物較少、連通性較好,考慮充分利用枯水季節(jié)降雨量較少的有利條件,按照“釋能降壓、清護(hù)結(jié)合、綜合治理”的原則進(jìn)行處理:利用進(jìn)口工區(qū)Ⅱ線掌子面順坡排水、施工干擾少的有利條件,實(shí)施爆破揭示溶洞,利用溶洞內(nèi)水壓將溶洞水及填充物一起釋放,消除施工安全隱患;然后采用超前小導(dǎo)管等預(yù)支護(hù)措施安全掘進(jìn),在隧道拱部及邊墻外空洞部位回填混凝土,形成護(hù)拱;隧道結(jié)構(gòu)采用加強(qiáng)型復(fù)合式襯砌;為保證隧道運(yùn)營安全,設(shè)置長2.5km的排水洞,排放溶洞水。

4.3 方案決策與實(shí)施

4.3.1 方案決策

為進(jìn)一步論證“+617”溶洞群處理方案,提高方案決策的科學(xué)水平,鐵道部宜萬鐵路建設(shè)指揮部邀請院士及資深專家于2008年11月10日在北京召開了“宜萬鐵路復(fù)雜巖溶隧道溶腔處理技術(shù)方案論證會”。2008年11月14日,建設(shè)指揮部組織參建各方再次對方案進(jìn)行論證,綜合考慮施工安全、處理周期、施工難度及現(xiàn)場機(jī)械配套水平,決定采用方案二,同時開展水文監(jiān)測、洞內(nèi)外排水系統(tǒng)、洞內(nèi)外預(yù)警監(jiān)控及撤離系統(tǒng)、安全進(jìn)洞條件等專項(xiàng)設(shè)計,以保證全過程的施工安全。

4.3.2 實(shí)施

迂回導(dǎo)坑:在Ⅰ線右側(cè)增設(shè)長145m迂回導(dǎo)坑,連通進(jìn)、出口工區(qū),以利于排水、通風(fēng),方便施工。

釋能降壓:ⅡDK245+526掌子面控制爆破,解除巖盤,直接揭示溶洞,經(jīng)過7h排放,“+617”溶洞群水壓降至零,并在掌子面上方形成空洞。經(jīng)進(jìn)一步觀測,ⅡDK245+526拱頂為溶洞群主要水源之一(圖6)。

圖6 ⅡDK245+526爆破后掌子面情況

超前支護(hù):在排水降壓后,消除了溶洞群突水、突泥的安全隱患,對I、Ⅱ線各掌子面前方溶洞逐個爆破揭示,采取超前小導(dǎo)管或自進(jìn)式錨桿等預(yù)支護(hù)措施,逐段穩(wěn)步掘進(jìn)。

隧道結(jié)構(gòu):根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的溶洞群水壓力、溶洞充填介質(zhì)情況,結(jié)合三維仿真計算結(jié)果[6～7],溶洞段采用加強(qiáng)型復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)(30cm厚C20網(wǎng)噴混凝土, 75cm厚C35鋼筋混凝土),開挖輪廓線外空洞部分回填3～5m厚混凝土形成護(hù)拱。

排水洞:該溶洞群巖溶水受地表降雨影響顯著,為保證隧道施工及長期運(yùn)營安全,在線路右側(cè)30m設(shè)長約2.5km的排水洞,在隧道拱部截排“+617”溶洞群巖溶水,以確保運(yùn)營安全?！?617”溶洞群處理典型斷面見圖7。

圖7 “+617”溶洞群處理典型斷面

4.4 安全監(jiān)測和驗(yàn)證

安全監(jiān)測:鑒于“+617”溶洞群地質(zhì)條件復(fù)雜、隧道結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜等特點(diǎn),為全面掌握隧道結(jié)構(gòu)在施工及運(yùn)營過程的受力狀況,對隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變化狀況進(jìn)行監(jiān)測,從而對隧道結(jié)構(gòu)安全性狀況做出評估,共在溶洞段設(shè)置6個監(jiān)測斷面,監(jiān)測項(xiàng)目包括水壓力、初期支護(hù)與二次襯砌間的接觸壓力、二次襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力以及隧底沉降。

2009年1月,“+617”溶洞群Ⅰ、Ⅱ線全部貫通, 6月二次襯砌全部施工完畢,根據(jù)階段監(jiān)測成果,隧道結(jié)構(gòu)處于安全狀態(tài)。

5 認(rèn)識與體會

宜萬鐵路隧道工程建設(shè)過程中遭遇多種高風(fēng)險巖溶類型,包括大型高壓富水?dāng)鄬影樯芏础⒋笮透凰涮钊芏?、大型暗河、高壓富水巖溶管道等,隱蔽性強(qiáng)、難以準(zhǔn)確判釋、施工風(fēng)險高。建設(shè)過程中針對Ⅰ級風(fēng)險隧道中的野三關(guān)隧道、大支坪隧道、云霧山隧道、馬鹿箐隧道及齊岳山隧道開展了復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計,基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目的,通過以上工程實(shí)踐,有如下認(rèn)識與體會。

(1)隧道尤其是巖溶隧道具有工程水文地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜、不確定性影響因素多、難以準(zhǔn)確預(yù)測、施工風(fēng)險高的特點(diǎn),為有效控制高風(fēng)險,減少突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,保障施工及運(yùn)營安全,開展隧道動態(tài)設(shè)計并將其作為控制風(fēng)險的主要措施十分必要。

(2)任何一種動態(tài)設(shè)計的方法都存在局限性,其良好運(yùn)行得力于多種方法的有機(jī)結(jié)合,工程類比與理論計算可以為專家系統(tǒng)提供決策基礎(chǔ),同時專家系統(tǒng)也為工程類比與理論計算提供了新的思路、方向,以確保設(shè)計方案的科學(xué)性和系統(tǒng)性。

(3)復(fù)雜巖溶隧道動態(tài)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是如何能夠準(zhǔn)確、可靠、及時地獲取巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景、巖溶類型、水文情況、風(fēng)險等級等信息,因此采用多種手段進(jìn)行信息的采集,特別是對各種信息準(zhǔn)確的綜合分析評判顯得尤為重要。

(4)考慮巖溶隧道復(fù)雜的工程水文地質(zhì)環(huán)境,為驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性、總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)、完善設(shè)計分析理論,確保運(yùn)營安全,對復(fù)雜巖溶地段隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行長期安全性監(jiān)測十分必要。

[1] 高新強(qiáng),仇文革,關(guān)寶樹.新建鐵路隧道動態(tài)設(shè)計系統(tǒng)的構(gòu)思[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2004(8):44 -47.

[2] 陳唯一.以工程經(jīng)驗(yàn)為主的隧道動態(tài)設(shè)計原理初探[J].鐵道工程學(xué)報,2006(4):39 -42.

[3] 董勤銀.烏鞘嶺隧道動態(tài)設(shè)計施工圖的形成與管理[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2005(9):13 -16.

[4] 鐵道第四勘察設(shè)計院.宜萬線長大巖溶隧道專項(xiàng)地質(zhì)勘察-云霧山隧道工程地質(zhì)勘察報告[Z].武漢:2004.

[5] 鐵道第四勘察設(shè)計院.宜萬鐵路宜昌至萬州段新建工程施工圖-云霧山隧道設(shè)計圖[Z].武漢:2004.

[6] ItascaConsultingGroupInc..FLAC3D(fastLagrangiananalysisofcontinuainthreedimensions),usermanuals(version3.0)[Z]. Minneapolis,Minnesota:ItascaConsultingGroupInc.,2005.

[7] TB10003—2005 T449—2005,鐵路隧道設(shè)計規(guī)范[S].

U452.2

A

1004 -2954(2010)08 -0052 -04

2010 06 09

鐵道部科技研究開發(fā)計劃課題(2003G036)

苗德海(1963—),男,教授級高級工程師,1987年畢業(yè)于長沙鐵道學(xué)院鐵道工程專業(yè),工學(xué)學(xué)士,E-mail:tsymdh@sohu.com。