干燥粉细砂隧道超前预加固与施工研究

大西铁路客运专线上白隧道穿越干燥粉细砂地层,施工难度及风险很大。通过现场密排小导管和深层咬合桩预加固效果对比试验,得出深层咬合桩预加固可有效控制开挖中的流砂及涌砂。同时,对粉细砂地层及深层咬合桩固结体进行直剪试验、三轴试验及侧限压缩试验等室内试验,得到地层及固结体的各项物理力学指标,且认为三轴试验所得各指标更为真实、可靠。在此基础上,对干燥粉细砂地层隧道开挖方法进行数值模拟和现场试验测试,提出合理的施工方法建议。研究结果为上白隧道施工提供技术支持,也可供类似工程参考。

干燥粉细砂地层大断面隧道全断面开挖施工工法

为解决隧道内天然含水率小于3%的干燥粉细砂层,特别是针对隧道全断面均为密实的干燥粉细砂地层,在上白隧道施工中通过对掌子面全断面施做超前密排旋喷咬合桩进行预加固,形成帷幕墙后,再采取多台阶预留核心土顺次开挖工法、控制掌子面正面砂层位移、控制支护脚部下沉等施工方法,成功解决了大断面砂层隧道开挖掘进时流砂、滑砂的施工难题,可供类似工程借鉴。

干燥粉细砂地层水平旋喷固结体物理力学性能试验分析

把隧道开挖切断的水平旋喷加固桩运回实验室加工成试件,进行了重度、劈裂抗拉试验、无侧限抗压试验、直剪试验、单轴和三轴抗压试验,经分析得出:干燥粉细砂地层的水平旋喷固结体的重度变异性较大,粉细砂固结体的平均抗拉强度0.87 MPa,平均抗压强度12.76 MPa,抗拉强度是抗压强度的1/15,二者的变异性相近。固结体的平均变形模量为7.18 GPa,变异性较大,但泊松比较稳定。直剪试验得到的黏聚力比三轴试验大17.1%;而直剪试验得到的内摩擦角比三轴试验小18.1%。因三轴试验剪切破坏面非人为固定,更接近固结体的真实情况。随着围压的增大,固结体的三轴强度也增大,且与围压呈线性关系;随着围压的增大,固结体的塑性变形能力增强。

干燥粉细砂地层大断面隧道施工力学行为分析

大西客运专线上白隧道全长1 717 m,全隧洞身范围均穿越不同厚度的干燥粉细砂层,最大开挖断面187.08 m^2。施工中,针对隧道全断面为干燥粉细砂地层提出了超前水平旋喷咬合桩预加固技术和多台阶预留核心土顺次开挖法,采用三维数值方法从隧道变形、支护结构受力及塑性区分布等方面揭示了全断面为粉细砂层隧道的施工过程力学行为,取得了大量有价值的数据和信息,对指导该隧道的施工具有重要作用。

干燥粉细砂层大断面斜井转入正洞施工技术

大西铁路客运专线干庆隧道3号斜井转入正洞施工中,成功运用了梯形断面弧形巷道垂直挑顶直接转入正洞的施工方案。就干燥粉细砂层地质,针对不同部位综合采取了密排超前小导管注改性水玻璃加固砂层施工技术、多台阶分部开挖法、侧壁超前旋喷咬合桩加固砂层施工方法、强刚度特殊结构门架技术和控制支护脚部下沉施工技术,分别阐述了其施工工艺流程和技术要点。该技术可对类似地质条件下的隧道施工和控制流砂、涌砂甚至砂层滑塌等现象提供指导和借鉴。

干燥粉细砂上覆新黄土大断面隧道施工技术

介绍大西铁路客运专线上白隧道超前密排斜向咬合旋喷桩、多台阶留核心土分部开挖、控制支护脚部下沉、控制掌子面挤出位移及掌子面后方位移等综合技术,论述成功解决下半断面为干燥粉细砂地层隧道的施工技术方法。

旋喷咬合桩处理隧道干燥粉细砂地层初支变形施工技术

大西铁路客运专线上白隧道全长1717m,最大开挖断面187.08m2,最大开挖跨度16.4m。该隧道最大特点为全隧均穿越水平干燥粉细砂地层,由于施工难度大、安全风险高,于2011年被原铁道部列为极高风险隧道。其中出口正洞掌子面在前期对各种处理措施采用试验性施工阶段发生了初期支护大变形,上白隧道出口开挖过程中由于漏砂导致初期支护发生沉降大变形,最大沉降量67cm,平均沉降量49cm,19m范围的初期支护拱架侵限需要进行换拱处理。在采用传统注浆先加固后换拱的处理方案未能成功后,利用以反向施做旋喷咬合桩为核心的综合施工技术,成功解决了干燥粉细砂层等不良地质大断面隧道发生初期支护大变形后的换拱施工技术难题,取得了良好的经济效益及社会效益,颇值类似工程借鉴。

干燥粉细砂地层高铁隧道施工方案及关键技术研究

干燥粉细砂地层隧道施工难度大,安全风险高。结合中兰客专盘岘山隧道工程,分析了该隧道干燥粉细砂层的特性、施工难点;通过现场长期的施工探索和方案比选,最终决定干燥粉细砂地层隧道采用掌子面超前水平旋喷桩加固+边墙斜向旋喷桩加固、三台阶临时仰拱加竖撑的施工方案;并对超前水平旋喷咬合桩预加固施工技术、三台阶临时仰拱加竖撑施工技术、斜向咬合桩施工技术等三大关键技术进行了阐述;实现了盘岘山隧道粉细砂层的顺利穿越,取得了良好的经济效益和社会效益,对类似地层施工具有一定的借鉴意义。