超大断面富水黄土隧道拱墙二次衬砌混凝土灌注施工技术研究

混凝土灌浆是隧道拱墙二次衬砌施工的重要环节,超大断面富水黄土隧道拱墙二次衬砌施工难度较高,因此,可通过超前支护、防水混凝土配合比设计与制备、混凝土喷注完成二次衬砌混凝土灌注施工。分析结果表明,混凝土抗拉强度与强度安全系数均大于最小限值,符合相关规范要求,设计技术能够保证施工质量,可为同类工程提供借鉴。

高速铁路富水黄土隧道隧底循环动载试验研究

在高速列车循环振动荷载作用下,隧道仰拱和仰拱底部地基土中垂直振动速度和土压力沿深度的传递与衰减规律,是隧道设计不可缺少的重要参数。对于洞身位于地下水位以下的隧道,还需要考虑水压力的影响。国内外尚未见到有关这些问题研究的任何报道。依托铁道部科技研究开发计划重大课题,首次在富水黄土隧道内进行了模拟高速列车振动效应的循环动载试验,获得了不同加载频率下隧底垂直振动速度和土压力沿深度的衰减规律、恒定加载频率下不同深度的土压力变化规律、仰拱底部超静水压与不同频率下加载次数的关系。研究成果为隧道仰拱厚度和填充材料的优化设计提供了可能,为类似条件下隧道的设计和施工提供了试验依据和技术支持。

富水黄土隧道注浆加固机制及效果评价

为解决富水黄土隧道在施工过程中出现的各种病害,基于地下水平衡理念,利用佐藤邦明法及地下径流模数法建立关联函数,得出地下水平衡时所需的注浆体渗透系数,并结合乔原隧道的工程实际情况,利用二重管无收缩双液注浆加固技术对富水黄土地层进行注浆加固,并对注浆效果进行了详细评价。结果表明:掌子面土体含有大量浆脉,其分布层理清晰,掌子面土体未出现泌水现象,土体稳定性较好,未发生掉块、塌方、涌水、突泥等病害,且土体强度有大幅提升,渗透性有大幅降低,注浆体渗透系数满足地下水平衡的要求。

不同加固方案下富水黄土隧道地层变形规律分析

以西安地铁5号线暗挖隧道为工程背景,采用降水加固与注浆加固2种地层加固措施,建立渗流-应力耦合数值计算模型,对富水黄土隧道地表沉降、洞周土体变形及力学效应进行了研究,并结合现场监测资料进行了验证。结果表明:降水加固隧道施工最大地表沉降是注浆加固的13.7倍,2种加固方案洞周土体变形规律一致,开挖10 d内变形值均达到稳定值的70%~80%左右;注浆加固下洞周土体均为压应力,降水加固开挖过程中在中隔壁及中隔板处土层出现拉应力;注浆加固下衬砌各部位受力均大于降水加固;降水加固塑性区极值是注浆加固的11.3倍,主要分布在两侧拱肩、拱腰及拱脚处;2种加固方案下地表沉降以及洞周土体变形的模拟值与监测值相近且变化规律基本一致。

郑西客运专线富水黄土隧道防排水技术

位于富水地层中的隧道,施工期间的防排水措施一直是工程界的难题。如果处理不当,会造成土体软化和泥化,导致地基土承载力降低和变形加大,对隧道结构极为不利。以铁道部科技研究开发计划重大课题为依托,结合郑西客运专线张茅隧道的短台阶七步开挖法,提出了"封闭开挖面、明流集中引排、保护地基土、喷射混凝土早强"的防排水措施。现场试验表明,该措施有效减缓了富水黄土围岩的渗水,保护了黏性土围岩,减轻了拱脚和隧底土体的软化程度和范围,减小了富水黄土围岩的沉降,保障了隧道施工的安全。

富水黄土隧道围岩大变形控制技术研究——以银百高速甜永段榆林子隧道为例

富水黄土隧道开挖施工过程中会出现隧道围岩大变形、初期支护结构破坏等工程灾害。以银百高速甜永段榆林子富水黄土隧道为依托,对该富水黄土隧道围岩变形特征进行了现场监测与分析,利用MIDAS-GTS-NX有限元分析软件对大管棚+超前注浆小导管支护、基底旋喷桩支护、拱脚钢管桩+基底旋喷桩支护、帷幕注浆加固4种加固措施对榆林子富水黄土隧道围岩加固及变形控制效果进行了数值模拟,结合该富水黄土隧道围岩变形特征现场监测与对比分析,讨论了经帷幕注浆加固的榆林子富水黄土隧道的加固效果。结果表明:榆林子富水黄土隧道围岩的变形大致可分为变形快速发展—变形持续发展—变形稳定3个阶段,隧道围岩变形值可利用指数函数模型进行预测;4种加固措施可有效地减小隧道围岩变形量达20.1%~86.5%,Boltzmann函数能够有效地预测隧道围岩的先前变形;4种加固措施对于隧道支护结构的受力情况也有明显的改善,加固后隧道仰拱填充层最大主应力减小了18.2%~35.3%,隧道初衬最大主应力减小了33.7%~76.8%;从4种加固措施的加固效果来看,帷幕注浆加固措施对于该富水黄土隧道变形及结构受力情况的控制效果最佳。该研究结果可为富水黄土隧道工程的理论研究和设计施工提供参考。

董志塬富水黄土隧道地表降水开挖与隧底软基加固技术研究——以银西高铁驿马一号隧道为例

为解决富水黄土隧道掘进过程中遇到的掌子面渗涌水、洞周土体软弱剥落、初期支护变形坍塌与隧基软弱等技术难题,以银西高铁驿马一号隧道为例,对高铁富水黄土隧道首次采用地表降水开挖与隧底软基注浆加固开展深入研究,并对该措施的降水疏干与软基加固效果进行分析、验证。研究结果表明:1)在富水黄土隧道地表降水设计时,按经验参数确定的涌水量与实际涌水量常存在较大差异,结合掌子面实际涌水量或参照局部深井疏干试验后的参数进行设计,是确保设计方案与实际吻合的关键。2)实践表明,对穿越深厚富水软塑黄土层隧道开展地表超前降水疏干是可行的,地表降水能提前疏干洞身周边土体,提高围岩稳定性,便于洞内施工作业,较采用单独的洞内排水方式疏干洞身周边土体,更为有效、时间更短。3)在富水软塑黄土隧道中采用钢管桩加固隧基,与隧道掘进交叉作业干扰大,在软塑层中成桩困难,加固、堵水效果差;而采用袖阀管注浆加固隧基,对掘进施工干扰小,堵水和加固软塑土体的效果更佳。

富水黄土隧道的开挖监控及变形判别

隧道设计时黄土隧道往往被当作软弱围岩处理 ,这严重忽视了黄土隧道的特性。现在缺少与黄土隧道有关的围岩变形判断方法。通过将黄土隧道初期支护的实际测量结果与计算机有限元计算数据进行比较 ,利用有限元模拟隧道达到极限状态时的变形状态 ,确定黄土隧道所能达到变形范围和安全指数 ,找出符合黄土地区隧道围岩变形的合理判断方法和监控手段。

30t轴重铁路双线富水黄土隧道塌方处理及施工

以山西中南部30 t轴重铁路临汾地区富水黄土双线隧道为例,从隧道设计、塌方处理、安全开挖、沉降控制、隧底加强等方面,阐述了隧道施工的技术措施,并归纳了黄土隧道在施工中的注意事项,可为今后类似工程施工提供参考。

富水黄土隧道坍体处理

结合具体工程实例,分析了富水黄土隧道坍体的情况及原因,介绍了该土家湾隧道坍体的处理方案及措施,重点就坍体施工开挖与衬砌进行了探讨,积累了富水土质坍体的处理经验。

富水黄土隧道地下水处治技术研究

为解决富水黄土隧道在施工过程中出现的各种病害,基于穿越富水黄土地层的乔原隧道工程,通过理论计算和分析,得出了衬砌水压力与围岩渗透系数之间的关系,在此基础上提出了利用二重管无收缩双液注浆法和防股流涌水型防排水结构形式结合的处治方法,在现场得以应用并取得了良好的效果。研究结果表明,利用"荷载-结构物模型"把渗透力的作用问题等效为孔隙水压力表面力的作用问题,从而可通过建立关于水压力的等式,得出水压力的折减系数;通过控制注浆圈渗透系数,可将衬砌水压力控制在合理的范围内;采用二重管无收缩双液注浆法和防股流涌水型防排水结构形式,既可减小地下水排泄量、保护地下水环境,又避免了过大水压力对隧道衬砌结构的危害。

WSS注浆加固技术在富水黄土隧道中的应用

为深入分析WSS注浆加固技术在富水黄土隧道中的适用性及其效果,采用数值模拟、现场观察、室内试验等研究手段,对注浆加固效果进行全面分析。研究结果显示,在富水黄土隧道中,应用WSS注浆加固法可有效避免掉块、渗漏水、塌方等病害的发生,具有较好的经济效益和社会效益。

甘肃省通定高速富水黄土隧道安全建造技术研究

富水、软弱地段黄土隧道施工一直是隧道施工中的技术难题。本文以团结隧道为背景,结合富水黄土隧道施工难度大,安全风险高的特点,介绍了井点降水在富水黄土隧道中的应用;通过现场比较单侧壁导坑法和微台阶七步开挖法在Ⅵ级围岩黄土隧道中的适用性及优缺点,积极对施工工法进行了转换,从而达到了提高施工效率和经济性等多重效益。

富水黄土、泥岩隧道塌陷段施工技术

富水黄土、泥岩分层隧道塌陷段由于受拱部黄土易失稳、坍塌影响,施工开挖极为困难。阐述了在通过地质雷达有效超前预报的情况下,采用密集超前管棚和临时拱架形成悬托结构能有效抑制隧道拱部富水黄土塌陷,施工中合理预留核心土尺寸和掘进进尺,配合监控量测数据,仰拱及时闭合,做好临时排水能有效解决此类地质情况下隧道施工难题。

不同埋深对富水黄土地层隧道开挖破坏的有限元分析

目前高速铁路建设在富水黄土层隧道开挖问题,没有形成黄土特性的完整设计方法。本文采用有限元法对不同埋深情况下的黄土隧道围岩发展进行对比分析,以得出黄土隧道埋深对围岩变形的影响。对实践的中黄土隧道开挖问题有着重要意义。

施工方法对黄土隧道围岩结构相互作用的影响

研究目的:因黄土自身特性,以致于黄土隧道施工时往往会出现围岩变形较大且支护结构受力情况复杂的现象,因而黄土隧道施工时一般采用分部开挖法。为了探明不同的分部开挖法对黄土隧道围岩结构相互作用的影响,现以某富水黄土隧道为工程背景,采用有限元软件Midas GTS分别对CRD法、CD法及三台阶七步开挖法进行数值模拟,分析比较三种施工方法下的围岩位移、应力及弹性反力系数k,并通过实测数据与既有理论对数值计算结果进行检验。研究结论:(1)不同的施工方法对富水黄土隧道的围岩位移、应力以及弹性反力系数k值大小确有一定的影响;(2)通过实测数据与既有理论的检验,证明了数值模拟计算结果的合理性,因此,表2中的围岩弹性反力系数k的取值,可为今后类似工程设计、施工等提供参考;(3)本研究成果有助于理解富水黄土隧道围岩结构相互作用的特点,并可应用于富水黄土隧道计算分析相关领域。

帷幕注浆在富水大跨度黄土隧道中的应用

针对目前富水大跨度黄土隧道施工中出现大变形、易于塌方等工程难题,结合银西高铁已建成驿马1号隧道富水黄土地段现场帷幕注浆试验和室内试验结果,分析帷幕注浆在富水大跨度黄土隧道围岩加固及改善稳定性方面的应用效果。结果表明:帷幕注浆压力随注浆时间呈"急剧增长—缓慢增长—轻微下降—急剧增长"的四阶段变化趋势,洞内帷幕注浆能够有效填充注浆范围黄土层内孔隙并挤压密实,减缓黄土渗透性,降低围岩含水状态,明显改善注浆范围内围岩的物理力学性质,物理力学参数平均增幅可达10%~35%。帷幕注浆可以有效减小洞内围岩变形量约20%~70%,能够减轻掌子面土体溜滑、拱顶塌方等灾害。通过帷幕注浆,增强了开挖面的自稳性,提高了围岩的可塑性,提升围岩强度与整体稳定性。研究成果不仅指导现场施工,同时对优化黄土隧道的支护体系提供了依据,对同类特征隧道施工具有借鉴意义。

干阳沟隧道0号斜井挑顶方案比选和优化

以新建铁路山西中南部铁路通道干阳沟隧道0号斜井工程为例,详细介绍了富水黄土隧道斜井挑顶正洞3套施工方案的具体步骤和施工控制难点、要点,通过多方面对比,最终选定了导洞法施工方案,并在施工中取得了良好效果,为今后类似隧道挑顶施工积累了经验。

隧道复工与安全风险防范

2013年,我们总结过去几年参与中南通道的建设历程,根据《新建山西中南部铁路通道剩余工程指导性施工组织设计》,对中南通道ZNTJ-6标隧道复工安全风险进行了条分缕析,介绍了隧道项目安全风险控制基本要求、隧道复工条件检查项目及高风险隧道复工安全评估要求,制定了有针对性、前瞻性、计划性的具体监控措施,并严格按照监理程序控制各隧道复工,取得了增强安全意识、实现安全复工与复工安全的监理工作成效。