巨型岩溶条件下高铁隧道超厚回填体路基沉降规律与控制技术研究

摘要

高位穿越巨型溶洞的铁路隧道，采用路基填筑处理方案技术可行、施工简单且成本经济，但是超厚回填体沉降问题是制约方案实施的关键问题，若施工完成后路基沉降过大，则会出现路面不平整，影响列车运行速度，严重时会危及列车行车安全，造成巨大的生命和财产损失。本文在参阅前人的研究基础上，依托新建黔张常高速铁路高山隧道穿越巨型溶洞段超厚回填体路基工程，针对超厚回填体沉降规律和控制技术，采用地质调查、理论分析、数值模拟与实时在线监测相结合的方法，开展以下几方面研究工作： （1）对巨型溶洞进行无人机探测、三维激光扫描及爆破扰动等监测分析，结果表明：①溶洞体型复杂，周边遍布危岩体，整体稳定性较差；②主隧道掘进爆破期间，溶洞危岩体表面爆破振动速度允许值为1cm/s，超限后落石风险急剧上升。通过监测分析结果为隧道掘进与溶洞填筑施工提供指导。 （2）遵循高速铁路路基工程施工技术规程（Q/CR9602-2015，简称“规程”）中的路基沉降监测要求，对高山隧道巨型溶洞路基超厚回填体沉降进行远程在线监测，监测项目包括表层沉降、分层沉降、路基水平位移及路基板底脱空，获取了沉降量变化关系及相关原始数据，分析了路基超厚回填体沉降规律，为进一步建立沉降预测模型提供了依据。 （3）采用曲线回归法对高山隧道巨型溶洞超厚回填体进行沉降曲线拟合分析及工后预测，确定出合理的沉降变形趋势，并分析了预测可靠性。 （4）运用有限元数值仿真程序，对隧道主线路基施工沉降进行数值模拟，结果表明：①超厚路基沿纵断面沉降差异性明显，整体沉降呈现为中间大、两端小，同时还存在大里程端沉降大于小里程端的局部趋势，这与实际监测取得的结论相吻合；②通过数值模拟隧道结构荷载的施加，并将监测点2处的计算结果与指数曲线模型拟合值相对比，得到模拟值与拟合值相吻合，证明了模型的正确性，同时也说明了指数曲线对于该地质条件下沉降预测的可行性。 （5）针对超厚回填体路基工后常出现沉降超限问题，提出沉降超限治理的注浆技术和路基板结构自调整技术，其中路基板结构调整技术在路基沉降治理中首次使用，对以后类似工程具有较大的参考价值。 新建铁路黔张常高山隧道是国内首个穿越百米溶洞的隧道，路基回填厚度超过50m，针对该工程开展路基沉降规律和沉降控制技术研究具有重要价值，对今后类似巨型岩溶处理具有重要的借鉴意义。

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