川藏铁路隧道施工关键技术

1、 川藏铁路隧道施工关键技术川藏铁路隧道主要技术挑战Chapter Chapter 川藏铁路隧道关键技术问题思考川藏铁路工程概况目录Chapter 1、川藏铁路建设概况川藏铁路是我国规划建设“三条进藏铁路”之一，成都拉萨全长1838km；拉萨林芝2014年12月开工建设，成都雅安2018年12月28日通车；即将建设雅安林芝段，该铁路建设难度前所未有，可称之为“史诗级铁路”。一、川藏铁路工程概况成都雅安蒲江康定雅江新都桥理塘昌都八宿波密林芝山南拉萨巴塘贡觉2、隧道工程概况雅安林芝段1008.2km，隧道72座/851km，隧线比84.4；10km以上35座，20km以上16座，30km以上6座，易

2、贡隧道，长42.5km；海拔最高为果拉山隧道，轨面海拔 4360m；埋深最大为拉月隧道，最大埋深 2096m。一、川藏铁路工程概况3、隧道工程特点-显著的地形高差雅林段铁路自西向东横贯“横断山脉群”，隧道工程特点：长大隧道与隧道群高海拔，处于海拔3000m以上的隧道47座大多隧道为单向坡度（近30）大埋深、辅助坑道条件差、主要位于高原区一、川藏铁路工程概况4、地质特点-强烈的板块活动“横断山脉群”是由亚欧板块和印度洋板块碰撞挤压形成的褶皱山系，具有：山体险峻而又紧凑地应力明显偏高断裂以逆向为主整体上岩体相对破碎一、川藏铁路工程概况4、地质特点-峡谷横断山脉主要涵盖7条峡谷，其中 川藏铁路雅林段

3、则要穿越5条：岷江峡谷大渡河峡谷雅砻江峡谷金沙江峡谷澜沧江峡谷怒江峡谷独龙江峡谷一、川藏铁路工程概况4、地质特点-地质构造突出铁路沿线主要通过地质构造：4个一级构造，12个二级构造。一、川藏铁路工程概况4、地质特点-活动断裂发育3条一级构造边界断裂：龙门山断裂、澜沧江断裂、怒江断裂，3条二级构造边界断裂：甘孜-理塘断裂、金沙江断裂、雅鲁藏布江断裂7条一般构造断裂：鲜水河断裂、玉龙希断、理塘断裂、巴塘断裂、八宿断裂、 嘉黎断裂、米林-鲁朗断裂等活动断裂。一、川藏铁路工程概况4、地质特点-地震烈度高全新世活动断裂主要有：八宿断裂（冷曲河分布）、嘉黎断裂（通麦帕龙藏布分布），米林-鲁朗断裂。川藏铁路

4、全线50%的路段，设计地震动峰值加速度达到0.2g及以上，在康定附近更有地震动峰值加速度在0.4g的分布区。地震烈度高，地震频发。一、川藏铁路工程概况4、地质特点-高地应力青藏地块水平地应力优势方向约为N50E；最大水平地应力为64MPa，最小水平地应力为38MPa(埋深2000m)，明显高于其它地块。一、川藏铁路工程概况4、地质特点-高地热川藏铁路所经喜马拉雅地热带，热泉（水）主 要沿深大活动断裂带出露。全线约有50个对线路 影响的高温热泉，约15个隧道可能存在高温热害。水热活动强烈 川藏铁路一、川藏铁路工程概况5、主要岩性与分布主要岩性包括：花岗岩、砂岩、板岩、千枚岩、灰岩等。以砂岩、板岩

5、、千 枚岩为主的沉积岩、变质岩；以花岗岩为主的侵入岩；以灰岩为主的可溶岩。一、川藏铁路工程概况6、极端环境条件-频发的山地灾害巨型高山滑坡冰川泥石流高山岩屑坡超高位岩体崩塌高位危岩落石高山堰塞湖一、川藏铁路工程概况一、川藏铁路工程概况6、极端环境条件-恶劣的气候条件-高寒缺氧一、川藏铁路工程概况6、极端环境条件-薄弱的基础设施一、川藏铁路工程概况6、极端环境条件-脆弱的生态环境7、川藏铁路区域环境工程特征显著的地形高差强烈的板块活动极端气候环境条件季节性冻土各类型泥石流冰湖溃决高地应力高地温、热害超高位危岩落石巨型滑坡、错落活动断层及地震岩屑坡内动力地质问题外动力地质问题一、川藏铁路工程概况川

6、藏铁路隧道主要技术挑战Chapter Chapter 川藏铁路隧道关键技术问题思考目录Chapter 川藏铁路雅安林芝段工程概况二、川藏铁路隧道主要技术挑战1、隧道工程地质条件具有极大不确定性问题是世界铁路建设史上最为艰难险峻的高山地区，长大隧道多、埋深大；区域地质复杂，自然环境恶劣，基础资料匮乏，地勘资料难以准确；必将面临诸多新的工程地质问题， 为工程设计和施工带来了极大困难。2、活动断裂与高地震烈度问题线路穿越地块碰撞缝合带，内动力作用和地震活动强烈，大地震频发；发生7级以上地震至少22次；对隧道结构和洞门设计带来巨大挑战。二、川藏铁路隧道主要技术挑战3、高地应力隧道的变形控制和岩爆防治长

7、大隧道密集，区域板块活动强烈，高地应力软岩变形和硬岩岩爆问题突出；全线隧道埋深超过1000m地段170km，预计软岩易变形段长 147km，潜在 岩爆段长 170km；高地应力软岩变形控制和硬岩岩爆防治是川藏铁路隧道的2个重大工程难题。二、川藏铁路隧道主要技术挑战234、高原缺氧与高地温问题川藏铁路高原缺氧，将对隧道带来重大影响；并且预计有15个隧道可能存在高温热害，高地温和热水风险高；双重不利条件叠加，将造成洞内作业环境恶化，对隧道（特别是长大隧道）施 工组织和施工方法提出了严峻考验。二、川藏铁路隧道主要技术挑战5、隧道渣料处理和环境保护问题川藏铁路沿线属高海拔严寒区，生态环境极其脆弱，生态

8、恢复极为困难；隧道弃渣量巨大，约1.1亿方，弃渣场选址极其 困难，道路运输难度极大；污水达标排放和冻土保护等要求高，隧道弃渣、 排水和环境保护使隧道施工面临重大考验。二、川藏铁路隧道主要技术挑战6、应急求援与隧道的关系问题川藏铁路1000km线路，隧道超过 800km，且以超长隧道居多。工程所 处环境高原高寒，地形险峻，道路交通 条件极差，施工期和运营期的防灾救援 也是一个重要课题。二、川藏铁路隧道主要技术挑战川藏铁路隧道主要技术挑战Chapter Chapter 川藏铁路隧道关键技术问题思考目录川藏铁路雅安林芝段工程概况Chapter 1、隧道建设方案及工法选择针对川藏铁路特殊环境条件、隧道

9、工程特点、目前技术经济水平和后期运营维护 要求等因素，隧道优先采用合修方案；应尽量采用机械化施工，对于地质条件适宜的隧道优先采用TBM施工，TBM施 工的隧道采用分修方案。三、川藏铁路隧道关键技术问题思考2、强化施工勘察和超前地层预报横断山脉区域，基础地质研究程度浅，川藏铁路前期地质勘察工作难度大；增列“施工勘察”阶段程序，强化施工地质，弥补前期勘察设计工作的不足;须强化超前地质预报技术实质性应用，在施工中切实落实好超前钻探、分析判 断和决策机制等相关工作，保障施工安全，提高施工效率。三、川藏铁路隧道关键技术问题思考三、川藏铁路隧道关键技术问题思考3、加强钻爆法隧道机械化配套高海拔地区低温、低

10、压、低氧环境特征，人工、机械功效均会不同程度降低， 是影响本线隧道钻爆法施工的重要因素。推荐采用高度和中度机械化配套模式以 达到“快速施工、以机代人”目标，满足建设要求。并按以下原则组织施工：分级配置原则少人化原则减轻劳动强度和有利提高功效原则有利平行作业原则与工法相协调原则三、川藏铁路隧道关键技术问题思考4、加强TBM法隧道适应性研究和针对性设计对于地质条件适宜的隧道要优先采用TBM，主要按以下原则考虑TBM适应性：TBM选用需规避重大风险(不良地质占比大，易造成长 期被困或重大安全事故)；岩石较完整硬岩，断裂、褶皱等地质构造不发育；现浇二衬：大埋深、复杂地质，不推荐护盾式TBM。应对局部不

11、良地层针对性设计：超前钻机、及时支护、 刀盘扩挖和快速配套（清理、进料等）。5、川藏铁路拟采用TBM法修建的5座隧道伯舒拉岭隧道L=29200m果拉山隧道L=38182m色季拉山隧道L=38014m德达隧道L=33030m孜拉山隧道L=30393m雅安德达隧道孜拉山隧道果拉山隧道伯舒拉岭隧道色季拉山隧道昌都康定理塘新都桥巴塘贡觉雅安昌都段线路走向示意图敞开式TBM三、川藏铁路隧道关键技术问题思考三、川藏铁路隧道关键技术问题思考6、加强应对高地应力变形控制、岩爆防治和软弱地层工法配套高地应力变形控制：长短结合、密度适中、锚-注-锁一体，调动围岩形成加固圈，短密(TBM)、长短锚杆；岩爆防治：监测预报、释放应力、适度锚固、及时支护， 加强防护、增加躲避；软弱地层工法配套：超前预加固，软弱地层全断面开挖，工法与成套设备相适应，减少设备倒换和窝工。7、复杂特殊环境隧道专项评估、专项设计、专项措施川藏铁路隧道存在复杂区域构造、超大埋深、特殊地应力环境，高海拔、高地震烈度、高地温突出等问题；对隧道建设安全、工期、投资影响大，应编制适应川藏线隧道建设的设计暂规；针对不同情况进行相应的专项评估、专项设计或制定专项措施。三、川藏铁路隧道关键技术问题思考8、加强生态评估和环境保护辅助工程、隧道排水、隧道弃渣等对环境影响；施工对生物多样