¿Qué piensas sobre el diseño de túneles en zonas kársticas?
La autopista Jicha tiene un desarrollo kárstico. Cómo determinar la calidad de la roca circundante en el área kárstica, el diseño de la estructura del revestimiento del túnel y las medidas de tratamiento kárstico son cuestiones que deben considerarse en la etapa de diseño. . Este artículo presenta algunas de las opiniones personales del autor sobre la investigación y el diseño de túneles en la zona kárstica de Jicha Road.
0Introducción
A la hora de construir carreteras en zonas calizas, no se pueden ignorar los problemas kársticos. Karst es un término general para diversos fenómenos de disolución superficial y subterránea causados por la destrucción química y mecánica de capas de rocas solubles por aguas superficiales y subterráneas. La construcción de túneles en esta área debe considerar los peligros del karst y evaluar su impacto para determinar estructuras de revestimiento apropiadas y medidas de tratamiento de cuevas.
Reflexiones sobre la clasificación de las rocas circundantes de túneles en áreas kársticas
1.1 Idea general de clasificación de las rocas circundantes de túneles
La clasificación de las rocas circundantes es Clasificar el nivel de estabilidad de la roca que rodea el túnel. Hay seis niveles de bueno a malo, utilizando tres métodos: cualitativo, cuantitativo, cualitativo y cuantitativo. Dado que en las especificaciones no existen disposiciones especiales sobre los efectos kársticos, al determinar la clasificación de las rocas que rodean los túneles en zonas de piedra caliza, la forma de considerar los efectos kársticos depende en gran medida de la comprensión subjetiva.
Por lo general, el diseño de la estructura del revestimiento del túnel se determina mediante un análisis exhaustivo mediante analogías de ingeniería y cálculos estructurales basados en la calidad de la roca circundante, los requisitos de uso y las condiciones de construcción. Diferentes niveles de roca circundante corresponden a diferentes parámetros de soporte inicial del túnel y parámetros de soporte del revestimiento secundario. A menudo, una diferencia en la calidad de la roca circundante corresponde a una diferencia de costo del proyecto de un túnel de más de 10.000 yuanes. Determinar razonablemente la calidad de la roca que rodea el túnel es un factor clave para controlar la inversión en proyectos de túneles.
1.2 Factores que se deben considerar en la clasificación de la roca circundante del túnel en áreas kársticas
Cómo considerar cualitativamente el impacto del karst en la pendiente de la roca circundante del túnel, el autor cree que Primero debemos aclarar la etapa de desarrollo del karst y el impacto actual del karst en el nivel de peligro del túnel.
La formación del karst debe cumplir cuatro condiciones básicas: roca soluble, la roca soluble puede proporcionar espacio para la penetración y migración del agua, el flujo de agua tiene la capacidad de disolverse y el flujo de agua debe fluir. El desarrollo y la evolución del karst generalmente se pueden dividir en las siguientes tres etapas:
1) Etapa de formación: siempre que se cumplan las cuatro condiciones básicas anteriores para el desarrollo de una cueva, se puede formar una cueva. En las primeras etapas de la formación de este tipo de cuevas, la escala espacial de la cueva es generalmente pequeña, y la mayoría de las cuevas son poros, que son inaccesibles para los humanos y se caracterizan principalmente por la disolución.
2) Etapa de desarrollo: a medida que aumentan el flujo de agua y el caudal involucrado en el desarrollo de la cueva, el espacio de la cueva se expande gradualmente y se convierte en un sistema de pasaje de cierta escala para que las personas ingresen, principalmente en cuevas y bajo tierra. ríos.
3) Etapa de declive: debido al levantamiento de la corteza terrestre, las cuevas se separan gradualmente del nivel freático y entran en la zona vadosa, perdiendo las condiciones dinámicas para un mayor desarrollo. Esto se manifiesta principalmente por lo obvio. Fenómenos de colapso, desarrollo de depósitos químicos secundarios de estalactitas y cuevas. El espacio se llena gradualmente de sangre.
Los daños causados por el karst a los túneles se dividen principalmente en cuatro tipos:
1) La existencia de cuevas kársticas hace que el túnel quede total o parcialmente suspendido, lo que reducirá en gran medida la seguridad y confiabilidad del túnel;
2) La circulación de agua kárstica, especialmente cuando aumenta el contenido de sustancias solubles como CO3-, causará erosión en la estructura del túnel y afectará la vida útil del túnel;
3) Acumulación de cuevas kársticas Debido a que el material es blando y fácil de colapsar y hundirse, cambia la distribución de tensiones alrededor de la cueva y afecta la estabilidad estructural del túnel; La pérdida de agua subterránea en el túnel provoca el colapso del terreno kárstico en la parte superior del túnel, provocando daños geológicos ambientales e inestabilidad estructural del túnel.
1.3 Sugerencias sobre la clasificación de las rocas circundantes en áreas kársticas
Para el karst que se encuentra principalmente en la etapa de formación, dado que tiene poco impacto en la estabilidad general de la roca, su impacto puede Básicamente se pueden ignorar, y las principales rocas circundantes pueden ser de varios grados, pero su extensión debe indicarse y describirse adecuadamente en la literatura geológica.
Para el karst en la etapa de desarrollo, si el túnel se cruza con su gran caverna subterránea o río subterráneo, la calidad de la roca circundante no se puede determinar mediante métodos convencionales, solo la longitud y el tamaño de la intersección de la cueva (. río subterráneo) y se puede determinar el túnel porque la estructura de revestimiento estándar no se puede aplicar a formas de cuevas en constante cambio, pero en áreas cercanas a cuevas y ríos subterráneos, se debe considerar su impacto y se debe considerar la calidad de la roca circundante. ajustado dentro de un rango de longitud apropiado.
Para el karst en la etapa de declive, los principios básicos son los mismos que en la etapa de desarrollo. Si el túnel atraviesa una larga distancia a través de depósitos de cuevas y es de naturaleza simple, también puede clasificarse como roca circundante de Clase IV. El diseño del revestimiento estructural y el plan de construcción para la roca circundante de Grado IV sólo puede ser un diseño preliminar y sólo puede implementarse mediante pruebas y verificaciones a pequeña escala.
2 Diseño de estructura de revestimiento de túneles en zonas kársticas
2.1 Características de la estructura de revestimiento general de túneles en zonas kársticas
La estructura de revestimiento general de túneles en Las áreas kársticas deben considerarse según el estado de formación del karst. Aunque pueden aparecer varios pequeños barrancos y barrancos durante la construcción, no representan una amenaza para la estabilidad general de la estructura. No es necesario ajustar los parámetros de diseño del revestimiento del túnel, sólo es necesario limpiar el pequeño relleno de la zanja en las áreas locales, agregar una pequeña cantidad de trabajo de relleno e instalar tuberías de agua.
Cuando el túnel encuentra pequeños barrancos y pequeñas depresiones, se puede estimar aproximadamente un rango básico durante la etapa de diseño, y el volumen del proyecto no diferirá mucho.
2.2 Cuestiones a las que se debe prestar atención en la estructura general del revestimiento de túneles en zonas kársticas
Se debe considerar el desarrollo del karst y la corrosividad del flujo de agua subterránea.
Aunque el desarrollo y cambio del karst es muy lento, es necesario comprender plenamente que si el diseño del túnel no reserva tuberías de agua adecuadas de acuerdo con el fenómeno de corrosión existente, sino que bloquea a la fuerza la fuente de agua con revestimiento , el revestimiento puede dañarse. La estructura se somete a una presión de agua adicional, lo que resulta en una reducción del factor de seguridad estructural.
Al mismo tiempo, las aguas subterráneas contienen altas concentraciones de CO2 y son corrosivas. Por lo tanto, el soporte inicial del túnel debe considerar cuestiones anticorrosión, utilizar materiales de hormigón anticorrosión y, en consecuencia, mejorar los indicadores de prueba de los materiales de la capa impermeable del túnel para garantizar la durabilidad en condiciones de concentración saturada de CO2. El revestimiento secundario del túnel no necesita utilizar hormigón anticorrosión, pero las tuberías de agua centrales y las zanjas utilizadas para eliminar las fugas de la roca circundante del túnel también deben considerar el uso de hormigón anticorrosión.
2.3 Estructura especial de revestimiento del túnel
Algunos datos muestran que cuando la cueva no tiene un techo completo capaz de colapsar y el espesor es mayor o igual a la 1/2 de la cueva tramo, o las juntas y fisuras de la cueva. Cuando el techo incompleto con malas condiciones de cementación y colapso es mayor o igual a 5 veces la altura de la cueva y no hay filtraciones o fugas de agua obvias, la cueva se puede pasar directamente sin tratamiento. En otras palabras, si en este momento se adopta una solución de camino o puente y pasa a través de la cueva sin soporte inicial ni revestimiento secundario, se le puede llamar estructura sin revestimiento en la cueva.
Cuando se utiliza una estructura sin revestimiento, cuando se encuentran filtraciones y fugas de agua obvias en la cueva, se debe considerar un cobertizo o una estructura de cueva abierta para proteger la seguridad del tráfico rodado en la cueva.
3 Tratamiento cueva de túneles en zonas kársticas
3.1 Principios fundamentales del tratamiento cueva
Cuando los túneles encuentran grandes cuevas y ríos subterráneos en las etapas de desarrollo y declive, Deberían tomarlo uno por uno, sin tener que buscar un diseño estándar. El principio general en el diseño es garantizar que la estructura del revestimiento del túnel tenga suficientes garantías de seguridad, garantice la estabilidad de la cueva en el período previsible, no bloquee el canal de flujo de agua original y que el plan sea económico y aplicable.
3.2 Principales métodos de tratamiento de cuevas kársticas
Los métodos de tratamiento de túneles que atraviesan cuevas kársticas incluyen: agregar vigas y vigas a las paredes laterales, vigas, pilares de puentes, vigas montadas en las paredes para soportar vigas longitudinales y puentes de arco, aumentar el ancho libre y la luz del túnel para pasar a través de la cueva, o sellar la roca circundante, refuerzo de lechada, refuerzo de elevación y refuerzo de revestimiento.
3.2.1 Tratamiento del cruce de cuevas kársticas
Cuando la cueva es grande y el suelo de relleno es blando, el proyecto de tratamiento de cimientos es difícil y costoso de construir, o la cueva Es pequeño pero el flujo de agua es relativamente pequeño. En casos grandes, se pueden usar los tramos de vigas y losas correspondientes para cruzar áreas kársticas de acuerdo con las condiciones específicas.
Generalmente se utilizan vigas de hormigón armado para atravesar el puente, y las vigas están hechas de hormigón resistente a la erosión. Cuando es necesario excavar la sección de revestimiento del túnel para cumplir con los requisitos de espacio libre, primero se debe excavar la roca circundante y luego se debe construir la estructura transversal para garantizar la seguridad. Al mismo tiempo, se debe prestar atención a la configuración de las uniones y las medidas de conexión entre diferentes estructuras que soportan tensiones.
Tratamiento de cierre
Después de considerar pasos de agua eficaces, las cuevas secas que hayan dejado de desarrollarse se pueden sellar y rellenar con hormigón, escombros de mortero o escombros secos.
3.2.3 Refuerzo de varillas de anclaje y tubos de acero
Para evitar que la pared o el techo de la cueva se derrumbe, si es difícil retirar rocas sueltas, varillas de anclaje, acero de gran tamaño Se pueden utilizar tuberías y rieles para reforzar el macizo rocoso. En este momento, se deben tomar en consideración medidas anti-impacto para el revestimiento del túnel.
Generalmente se utiliza revestimiento de túneles tipo corte y cubierta. La tierra de relleno se coloca en la parte superior del revestimiento y se proporciona una estructura superficial protectora en su superficie. Las paredes de la caverna en el espacio sobre el relleno están sostenidas por varillas de anclaje, malla de acero y hormigón proyectado. Si la cueva es grande, se pueden instalar rieles transversales horizontales o en espiga.
Tratamiento de soporte
Cuando la cueva por la que pasa el túnel está llena de grava y limo, y el suelo de relleno está suelto y denso en diferentes niveles, se debe considerar un piso de hormigón armado. En el fondo del túnel y se debe quitar el piso, el cuerpo suelto que se encuentra debajo se rellena con grava y se agregan pilotes de hormigón armado debajo de la placa base para soporte.
4. Reflexiones sobre el tratamiento del agua kárstica
4.1 Principios del tratamiento del agua kárstica
En general, el tratamiento del agua kárstica se basa principalmente en el "drenaje". medidas de gestión integral que combinan interceptación, bloqueo, drenaje y prevención. El autor cree que la "apertura" debería ser el foco principal y se deberían combinar la intercepción, el remo y el bloqueo. "Acceso" significa mantener el canal de agua original tanto como sea posible y no realizar cambios importantes debido a la construcción de túneles; "intercepción" significa cortar el canal de agua subterránea original y cambiarlo por otros canales; sellar el canal de agua subterránea que se cruza; "drenaje" se refiere a la introducción de túneles y drenar el agua a través de zanjas de drenaje; "prevención" se refiere a evitar que el agua subterránea ingrese al túnel.
Existen dos medidas de ingeniería principales para el control del agua kárstica: túneles de descarga de inundaciones y alcantarillas. El drenaje de los túneles de descarga de inundaciones cae dentro del alcance de "drenaje" e "intercepción", y el agua que fluye a través de las alcantarillas cae dentro del alcance de "drenaje" e "intercepción".
4.2 Drenaje de túneles de descarga de inundaciones
Cuando se predice que el agua kárstica en el área del túnel es grande y la presión del agua es alta, y el túnel no se puede evitar, se Es necesario considerar la instalación de un túnel de drenaje especial para drenar el agua kárstica y reducir el nivel del agua subterránea, mantener el túnel seco y la construcción segura.
El aliviadero debe ubicarse en el lado de donde llegan las aguas subterráneas. Para evitar ataques repentinos de agua kárstica, durante la construcción se deben realizar perforaciones previas y se debe preparar suficiente equipo de bombeo. La instalación de túneles de descarga de inundaciones puede tener un impacto negativo en el medio ambiente ecológico. Su uso debe evaluarse desde aspectos como la construcción, la protección ambiental y la seguridad para garantizar que el plan sea integral y el costo sea el más bajo.
4.3 Las alcantarillas y sifones invertidos absorben agua.
Cuando la sección del túnel se cruza con agua kárstica, para garantizar el flujo suave del agua kárstica, se instala una alcantarilla circular de hormigón armado o un sifón invertido en el fondo del túnel, y al mismo tiempo , se rellena con lodo desde la entrada de la alcantarilla hasta el borde exterior de la pared lateral del túnel. Coloque las piedras en escamas y compáctelas.
Al adoptar esta solución, se debe considerar correctamente la sección transversal de la alcantarilla y, en general, se debe considerar el caudal de la temporada de lluvias.
5 Otras cuestiones que deben considerarse
5.1 Tratamiento de los depósitos de las cuevas y el colapso del suelo
Las características de los depósitos de las cuevas son suavidad, gran asentamiento y baja resistencia. , Mala estabilidad. Cuando el túnel debe pasar a través del área de acumulación de cuevas, se pueden utilizar métodos como cimentación con pilotes, reemplazo e inyección de lechada para reforzar el macizo rocoso.
La filtración y descarga de agua subterránea en el túnel provocan el colapso del suelo kárstico, destruyen el entorno geológico y provocan peligros de colapso, chorros de agua, arena y explosiones de lodo durante la excavación del túnel. Cuando se excavan túneles a través de zonas kársticas, el proceso de formación del colapso del suelo y las fuerzas involucradas en su aparición repentina son bastante complejos. Durante la construcción, se pueden utilizar lechadas químicas y cobertizos para tuberías para soportar la excavación, y se puede utilizar lechada superficial de alta presión para reforzar los cuerpos sueltos colapsados y evitar explosiones de lodo.
5.2 Estimación del volumen de ingeniería en la etapa de diseño
Cuando un túnel encuentra una gran zanja o depresión kárstica, es difícil estimar con precisión el volumen de ingeniería. Existen diferentes planes para diferentes formas y ubicaciones de cuevas. La cantidad de trabajo para cada plan es muy diferente y sólo puede considerarse en el costo inicial del proyecto.
Si el número, el tipo y la ubicación de las grandes cuevas que inevitablemente encontrará el túnel se conocen claramente durante la etapa de estudio del túnel, se puede realizar un diseño previo con anticipación para que la estimación de la cantidad del proyecto tenga una rango de referencia en la medida de lo posible como referencia de ajuste para las tasas de las comisiones de reserva.
6 Conclusión
Al realizar un estudio y diseño de túneles en áreas de desarrollo kárstico, determinar razonablemente la etapa de desarrollo kárstico, el nivel de la roca circundante y planificar el plan de tratamiento de la cueva son cruciales para controlar la ingeniería. Volumen e inversión. La sección de excavación del túnel de la carretera es grande y el área afectada por la cueva kárstica es grande. El plan de construcción específico para el tratamiento de la cueva kárstica debe determinarse después de la excavación.
Para obtener más información sobre licitaciones de ingeniería/servicios/adquisiciones y para mejorar la tasa de adjudicación de ofertas, puede hacer clic en la parte inferior del sitio web oficial de servicio al cliente para realizar una consulta gratuita: /#/? fuente=bdzd