银西高铁黄土含水层隧道群井降水模拟研究

研究目的:银西高铁上阁村隧道穿越董志塬黄土含水层施工中出现的渗涌水,受地下水渗流影响,引起了洞身黄土含水率增加、围岩自稳性变差等问题。为解决上阁村富水黄土隧道施工难题,论文首先分析了上阁村隧道黄土含水层分布特征,其次介绍了地表降水施工辅助措施及其效果,最后应用MIDAS/GTS建立隧道工程群井降水模型,实现了不同流量以及渗透系数工况下的隧道开挖渗流模拟计算。研究结论:(1)上阁村隧道长大段落通过软塑黄土含水层,通过地表降水梳干隧道洞身范围内地下水,提高了隧道洞身黄土围岩稳定性,确保了隧道施工的安全和进度;(2)不同单井流量(80 m^(3)/d、90 m^(3)/d、100 m^(3)/d)的群井数值模拟结果表明,地下水位降深在短时间内达到了设计要求,验证了降水设计参数及效果;(3)本研究可为黄土等低渗透岩体富水隧道工程施工处置及设计提供依据。

大断面矩形顶管下穿管线MJS加固效果研究

郑州地铁3号线某车站8号出入口采用大断面矩形顶管施工,近距离垂直下穿DN2000污水管线,采用MJS工法对污水管线底部土体进行加固,对顶管过程的地表和管线位移进行实时监测,通过对比数值模拟和实测结果,验证数值模型的准确性和MJS管底土体加固措施的可行性。通过三维数值计算得出:采用MJS加固后的地表沉降、管线竖向位移、横向水平位移、弯矩和剪力比未加固土体分别减小53.59%、38.13%、73.3%、57.3%和48.02%,MJS能够明显提高管底土体承载力、密实度、强度和弹性模量,起到固定和保护管线的作用;进一步分析MJS的注浆置换率、加固宽度、加固深度对管线变形的影响,并给出置换率、加固宽度和加固深度建议值,为类似工程提供参考和借鉴。

城区繁华地段隧道透水险情分析及应急处置

隧道地下水影响施工安全,引发灾害,为减轻灾害的危害程度,须采取正确合理的措施。地处城区繁华地段的电缆隧道在施工中发生了透水险情,通过分析险情原因,采取合理的应急处置,喷射混凝土封闭掌子面,对周边地层采用双液浆回填注浆止水,对沉陷区回填商品混凝土,做好施工过程管理,消除险情,沉降监测结果表明采取应急措施后未出现预警情况,为隧道类似险情处置提供借鉴。

临近建构筑物的低净空硬法咬合桩施工技术

在城市建设过程中,开发地下空间发展城市轨道交通受地铁线路规划影响,后建的地铁工程位于既有构建筑周边,临近建构筑物施工受到周围建筑物的空间制约,施工难度大。基于此,文章提出了一种低净空硬法咬合桩施工技术,该施工作业高度不超过既有构建筑物高度,采用全回转套管钻机的液压转动装置使套管进行360°回转,边切割、边压入,减少套管与土层间的摩阻力,同时低净空的抓斗不间断地取土钻至设计深度,放入钢筋笼再灌注混凝土成桩,显著地降低了碰撞构建筑物的风险和对周围土体的扰动,有效地控制了紧邻构建物的沉降变形,保证了结构的稳定性。

富水混合花岗岩地层地铁隧道施工中地面注浆止水帷幕的设计参数优化

[目的]富水混合花岗岩地层新建隧道施工受地下水的影响显著,通常采用地面预注浆形成止水帷幕的措施来降低地下水对隧道施工过程的影响。但止水帷幕设计参数的选择大多以经验为主,可能存在隔水效果不佳、水位降低显著导致地层沉降超限,以及隧道周围突涌水等现象,故需要对富水混合花岗岩地层注浆帷幕设计参数进行优化。[方法]依托广州地铁18号线番禺广场站—南村万博站区间工程,基于正交试验设计,通过数值模拟分析了止水帷幕设计参数(帷幕深度、帷幕厚度、帷幕渗透系数及帷幕与隧道间距离)对注浆隔水效果的影响;采用SPSS软件进行多元线性回归分析,拟合了选取止水帷幕设计参数的经验公式,获取了止水帷幕最优设计参数并进行工程应用。[结果及结论]止水帷幕的影响因素按影响程度排序依次为:帷幕渗透系数、帷幕深度、帷幕厚度、帷幕与隧道间距离;现场选取的止水帷幕设计最优参数中,帷幕深度为58 m、帷幕厚度为2.0 m、帷幕渗透系数为1×10-10m/s、帷幕与隧道间距离为0.5 m。现场工程实践表明,采用最优参数后,止水帷幕降低地下水位效果较好,隧道开挖时的围岩稳定且开挖面干燥,地下水对隧道开挖的影响得以有效降低。

上海软土地层中地铁联络通道冻结法施工的温度场发展特性

[目的]为了在冻结法施工前预先判断冻结壁的发展情况,验证设计的合理性,从而科学地指导工程施工,需要研究上海地铁联络通道在软土地层中冻结法施工的温度场发展规律,并提出检验指标及经济指标。[方法]以上海轨道交通15号线某区间联络通道为背景,对冻结壁厚度、土层温度、盐水温度及冻结过程进行分析,通过ABAQUS有限元软件建立全地层三维数值模型,预测冻结温度场发展特性,并与现场实测温度数据进行验证。[结果及结论]黏土层冻结帷幕平均发展速度为54.535 mm/d,粉质黏土层冻结帷幕平均发展速度为52.450 mm/d,黏土层比粉质黏土层冻结效果好;由于冻结管端头截面冻结效果较弱,以该截面处弱侧冻结壁厚度和平均温度作为冻结效果的检验指标,降低强度破坏可能性;盐水温度对冻结壁厚度发展的影响随温度的降低而减弱,其中-35~-30℃时经济效益最高;模拟结果与实测数据总体降温趋势一致,可较为真实地反映实际工程。

超大直径隧道联络通道冻土与管片交界面冻结温度场分布规律研究

以北京东六环隧道盾构段联络通道冻结施工为背景,研究超大直径隧道土体与管片交界面处冻结温度场。采用现场实测和数值模拟的方法,对交界面处冻结壁的发展状况以及冻结管端部不循环段长度对交界面冻结的影响进行了分析。结果表明:同一位置的数值模拟温度变化与工程实测基本一致,能较好反映土体温度变化;在冻结过程中,同远离管片的另一截面相比,交界面处的冻结壁厚度更小,且随着冻结时间的增加,两个截面处冻结壁厚度差值逐渐增大,到冻结56d时,冻结壁上壁厚度差值达到1.04m,冻结壁侧壁厚度差值达到0.91 m;冻结管不循环段长度会明显影响交界面的冻结效果,间距平均每增加100mm,在冻结56d时的交界面冻结壁上壁厚度将减小80mm,侧壁厚度将减小60mm。研究结果可为类似的大直径隧道联络通道冻结工程提供参考。

黄土-泥岩交界区隧道衬砌受力及围岩破坏模式分析

为研究黄土-泥岩交界区隧道衬砌受力特性及围岩破坏模式,以某隧道为工程背景,通过现场监测及数值模拟,对衬砌受力进行了分析。结果表明,围岩压力集中于仰拱,最大值出现在右拱脚;外侧钢拱架应力主要集中于交界面附近拱肩处;钢拱架应力及二衬混凝土应变受混凝土强度发展影响较大,衬砌施作初期,混凝土及拱架均承受较大压应力,随着混凝土强度逐渐提高,应力逐渐减小,仰拱处出现拉应力;围岩塑性区主要分布于交界面附近拱肩及仰拱位置;地下水沿边墙破碎围岩渗流并汇集于仰拱,基底泥岩塑性区易扩大。研究结果可为黄土-泥岩交界地层隧道设计与施工提供参考。

富水弱胶结砂岩隧道地表降水参数优化研究

富水弱胶结砂岩成岩性差,遇水易失稳成流塑状.为保障隧道施工安全,依托某隧道工程开展地表降水参数优化研究.通过数值模拟和现场试验,分析地表深井降水时间、间距、直径对地下水位的影响.数值结果表明,采用地表超深井降水时,砂岩地层地下水位先大幅下降,随后逐渐趋于稳定.随着降水井间距的减小和降水井直径的增加,降水稳定后的地下水位也逐渐降低.从降水效果来看,降水井间距是影响地下水位的主要因素,试验结果与数值结果吻合良好.综合多因素考虑,建议砂岩地层超深井降水井参数为:间距16m、直径600 mm、预降水时间90 d.研究结果可为富水砂岩隧道的安全施工提供借鉴.

临海地带浅埋隧洞地表注浆加固技术

针对某工程取水隧洞Ⅵ级围岩段地处临海地带、覆盖砂层厚、围岩破碎等特点,采用室内试验探讨水玻璃体积掺量对水泥-水玻璃(CS)双液浆终凝时间和强度的影响,并进行现场试验对注浆工法进行全面分析。最终确定采用约束-发散模式,将注浆区域划分为若干个小的注浆单元,按照先最外圈孔间隔、后内部孔隔排间隔的注浆顺序进行塑料管超前地表注浆加固。岩芯取样和暗挖掘进效果表明:通过地表预注浆加固,岩体裂隙得到了有效的填充加固,减少了开挖过程中发生涌水和塌方现象,确保隧洞正常掘进,取得了较好的经济和社会效益。

岩溶隧道超前钻探孔内成像施工技术研究

依据工程人员经验进行分析的地质调查法、钻探取芯法通常无法对超前地质情况进行准确预报,地质雷达法、地震波反射法等多种物探方法探测后缺乏直接有效的验证。基于此,在斜井掌子面及左右洞身采用长距离超前钻探孔内成像的新技术进行钻孔内部全过程、360°全视角的探测,准确清晰地验明前方地质情况,为后续斜井施工方案提供指导。研究成果为迂回斜井进正洞方案提供了有效支撑,工程应用效果显著,最后总结了超前钻探孔内成像关键施工技术,为相关类似工程参考。

小净距顺层偏压隧道破坏机理及模式探讨

小净距顺层偏压隧道支护荷载在施工中常产生变化,导致原设计支护强度不足而引发灾害,为控制施工中隧道病害—灾害链演化,以楚大高速罗家村隧道为依托,提出了顺层隧道“顺层侧”及“反倾侧”的判定方法,分析了施工中洞室开挖应力分异与斜坡二次应力叠加耦合场下小净距顺层偏压隧道围岩破坏机理及破坏模式,为解决此类工程问题提供一定的参考。

隧道施工中灌浆法加固技术的应用分析

从保障隧道工程施工质量和施工安全的角度,分析了灌浆法加固技术的原理和分类,结合某公路隧道工程的具体情况,阐述了隧道施工中灌浆法加固技术的应用策略,提出了需要注意的关键事项。结果显示,在合理应用灌浆法加固技术的情况下,隧道工程的质量和安全可以得到有效保障。

自重湿陷性黄土场地地裂缝地铁暗挖隧道涌泥灾害处理与风险控制

[目的]黄土饱和湿陷可能出现地下空洞。暗挖隧道穿过自重湿陷性黄土场地地裂缝设防段时,若遇到地下空洞,易引发涌泥灾害,需采取有效的处理措施,以控制施工风险。[方法]以我国某穿越地裂缝的浅埋暗挖法地铁隧道为例,介绍了该工程的概况及地质情况,以及发生涌泥灾害的概要。地质勘探查明地铁右线隧道上方地裂缝破碎带存在黄土空洞,根据该空洞的地层特性及涌泥风险特征,采取了挂网喷射混凝土、小导管注浆固结、型钢及支撑加固、注浆回填空洞等施工措施。在此基础上,进一步阐述了隧道涌泥体清理、隧道二次开挖过程的风险控制措施。[结果及结论]案例工程涌泥灾害的处理措施,以及隧道涌泥体清理、隧道二次开挖过程的风险控制措施是可行、安全的。措施实施后,快速控制了险情,确保了周边建筑物安全。

复杂煤层组隧道围岩与支护结构施工力学行为

隧道开挖穿越倾斜煤系地层时,容易出现因围岩变形过大而导致的坍塌,严重时进而诱发瓦斯突出、爆炸等次生灾害发生。为保证富煤隧道安全高效施工,以天城坝隧道为背景工程,采用数值模拟软件FLAC^(3D)结合现场监测的方法,探究五种厚度下复杂煤层组的围岩变化规律以及施工工法的适用性。研究结果表明:①随着煤层厚度的增大,煤层组围岩变形均越来越大,变形在开挖步数50 m左右处达到峰值。②对比分析两种工法下五组煤层围岩变形量和初期支护应力,三台阶预留核心土法相较于三台阶法能有效降低围岩变形。③将三台阶预留核心土开挖模拟结果与现场实测数据对比,拱顶和仰拱数据差值率分别为5.69%和5.68%,均在允许范围内。这说明三台阶预留核心土法施工能有效控制隧道施工对洞周围岩的扰动,可保证复杂煤层组隧道的安全高效开挖。

不良地质和瓦斯综合影响下的隧道施工方案

不良地质和有害气体直接影响到隧道施工质量控制、工艺调整和施工难度等,为确保隧道施工的有序平稳进行,必须实行重点区域重点管理制度。该文以某隧道为例,基于其面临的不良地质、低瓦斯双重影响,提出针对性的隧道施工方案,并提出针对性的注意事项,旨在为类似隧道施工提供参考。

人工冻结联络通道冻胀三维扩展规律模型试验研究

为解决人工冻结联络通道冻土冻胀引发管片结构安全难题,采用相似模拟试验方法,对人工冻结过程中冻土三维冻胀特性进行了模型试验研究,得出以下结论:①冻胀引发地表及地表下20、40、60mm上覆土体曲线呈现冻结壁上部位置变形较大、边界位置变形较小的趋势,冻胀引发地表抬升曲线呈现高斯分布特征;②管片变形大致分为小变形-大变形-小变形3个阶段;③冻结壁径向扩展体积与轴向扩展体积比为15∶1,冻结壁径向扩展厚度与轴向扩展厚度比为1.1∶1。研究结果对不同约束下的人工冻土三维扩展规律进行了初步探索。

厦门翔安海底服务隧道F1风化槽注浆堵水技术

厦门翔安海底隧道是我国大陆自行设计与施工的第一座海底隧道,隧道全长5.948km。地勘资料表明,隧道要穿越海底F1,F2,F3,F4四个风化深槽(囊),风化深槽(囊)中地层为全～强风化软弱围岩。该地层透水性强,出水量大,水压高,海水补给无限,隧道涌水、突泥的风险很大,隧道穿越风化深槽(囊)时的安全是本工程建设的关键。目前海底隧道已掘进至F1风化槽。为保证海底隧道顺利通过F1风化槽,采用全断面帷幕注浆的方法对F1风化槽进行堵水和加固,第一循环全断面帷幕注浆取得了较好的效果,并顺利开挖18m。主要介绍F1风化槽的地质情况,注浆机制、方案、参数,施工工艺及注浆效果的检验、评价情况。

人工冻结技术在上海地铁施工中的应用

对人工冻结工程中的监测采集数据进行了全面分析.结果表明:人工冻结法施工中冻结区的温差较大边界和刚性约束边界对冻结法施工影响明显.温差较大边界是冻土帷幕强度和止水作用的薄弱环节,而刚性约束边界距离人工冻结区越近冻土的冻胀力越大;同时也表明在一定的工程地质条件下,通过合理选取盐水冻结系统所采用的各项指标、降温梯度及其设置冻胀吸收孔,能够将冻结产生的冻胀力与冻胀量控制在周围环境的容许范围内.

插管式临时支护短进尺开挖在高风险隧道Ⅵ级围岩双侧壁导坑砂土层中的应用

结合宝兰铁路客运专线石鼓山高风险黄土隧道Ⅵ级围岩双侧壁导坑工程,分析插管式临时支护短进尺开挖在客运专线石鼓山隧道大断面Ⅵ级围岩双侧壁导坑砂土层中的应用。实践证明,在各导坑掌子面插入小导管,并在导管尾部焊钢筋网片做临时支护,插管临时支护范围的土体溜塌控制良好,小导管插入损耗小,可回收利用,经济效益好,临时支护后能够较好地固定掌子面砂土体,以保证开挖安全性;Ⅵ级围岩隧道施工中,插管式临时支护短进尺开挖在保持掌子面稳定、降低土体溜塌砸伤人员风险、加快进度方面效果显著;各项风险安全可控、质量达标,工程实现了零大事故目标。