富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道施工技术研究

[目的]富水卵漂石地层盾构下穿既有地铁线路施工过程中,易导致既有地铁线路上方土体不规则沉降超出控制范围,进而可能引发地下水喷涌和地面塌陷问题。为此,需要对富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的施工技术进行研究。[方法]以新建成都地铁17号线凤溪大道站盾构下穿既有地铁4号线为案例,在阐述工程概况的基础上,选取了4个地面沉降测点和4个深层土体沉降测点,分析了盾构掘进过程中地层的沉降变化规律。采用MIDAS GTS软件建立了三维有限元模型,对采用38 m超长管棚与斜向注浆相结合的加固施工进行模拟,对4号线隧道预加固效果进行了分析。基于此,明确了地面跟踪注浆的时机,进一步分析了地面跟踪注浆的效果。[结果及结论]该加固措施有效提高了4号线结构底部土体的整体性,改善了4号线结构的受力状况,有效控制了4号线的结构沉降。

软弱破碎岩层浅埋隧道地表注浆加固

以于都1号隧道工程项目为依托,在穿越地层断裂带、周边围岩松散、自稳定性能差、埋深约39~58 m、长度155 m软弱围岩段,研究软弱地层中浅埋隧道地表注浆加固技术措施,对注浆前后岩层进行取芯对比、超前钻探及掌子面地层揭示对比、地下水量对比等,表明地层加固效果良好。

水泥基灌浆料与混凝土粘结面抗剪性能试验研究

在工程加固中,新旧材料粘结面是结构的受力薄弱部位,针对以上问题,该文研究了水泥基灌浆料与混凝土粘结面的抗剪性能,试验设置了5个分组,每个分组制作3个试件,粘结面的处理方式是在一定的开槽基础上进行植筋,其中植筋率有所不同,通过实验数据对比分析不同植筋率对界面抗剪能力的影响。实验结果表明,随着植筋率的提高,界面抗剪能力不断提高。

裂隙弱面注浆加固后的抗剪切特性及破坏特征

基于天然岩体内原生裂隙易造成工程围岩失稳的背景,采用自制砂浆体裂隙弱面模拟均质性较好岩体内部裂隙弱面,并以注浆加固后的裂隙弱面为研究对象,开展其抗剪切特性和破坏特征的研究。结果表明:法向压应力增大时提升了裂隙弱面滑动的阻力,导致注浆加固后的裂隙弱面抗剪切能力增强,表现为抗剪切强度增大;注浆材料强度、材料粘黏力的增大也可促使裂隙弱面的抗剪切能力增强,其增长趋势不受砂浆体强度和法向压应力大小的影响,但会受注浆材料粘黏力的影响;注浆加固后裂隙弱面受剪切力作用时,剪切破坏面多出现在弱面的两侧,且常以弱面滑移破坏、注浆体破断、砂浆体剪切断裂的形式存在,其中注浆体破断是材料内部晶体错动断裂的宏观表现。研究结果不仅为改善岩体内部裂隙弱面注浆加固工艺提供了一定的理论参考,也为注浆材料的研发提供了思路。

白沙河水电站大坝渗漏治理技术

白沙河水电站自运行以来,大坝渗流量一直高于国内同等规模面板坝,影响工程正常运行。综合检测、检查及渗漏成因分析后,采取了周边缝集中渗漏点水下灌砂及灌浆、基础水下帷幕灌浆、接缝表层止水更换等治理措施。从目前运行情况来看,治理效果良好。笔者对治理技术进行了总结,为类似工程渗漏治理提供参考。

双线盾构隧道施工稳定性分析

为研究双线盾构隧道先后开挖对结构稳定性以及两者相互作用的影响,本文以厦门市翔安行政中心站——浦边站为工程背景,采用有限元软件Midas-GTS建立模型,分析双线隧道先后开挖对盾构管片、箱涵结构以及地表沉降的影响,对比隧道加固前后箱涵结构的关键点沉降变化规律。研究结果表明:1)双线隧道开挖完成后,左右线隧道正上方处箱涵结构沉降最大,分别为6.74、6.14 mm,箱涵结构正下方处的隧道管片变形最小;2)箱涵结构限制了土体的竖向位移,使土体产生横向变形,导致开挖后沉降槽宽度增大至30 m,最终地表沉降呈现“U”形;3)在隧道下穿箱涵范围内对隧道进行环向注浆加固,可保证箱涵结构的稳定。本文成果可为今后双线盾构隧道施工提供一定借鉴。

白象山铁矿河床下开采地表沉降数值模拟分析

针对设计采用嗣后充填采矿法的白象山铁矿的主矿体位于青山河床下的状况,为了保障矿山安全生产,采用数值模拟方法,对矿体、围岩及断层进行建模,对断层采用岩体弱化的方法建立模型,对于重点研究的地表和对结果有影响的断层进行细化网格的划分,并依据设计的连续倾斜进路尾砂充填法对模型进行开采与充填,分析地表沉降情况。通过计算分析,确定了位于地表河流中部即横坐标为400 m处的最大沉降值0.23 m。根据模拟结果,提出了对存在安全隐患的断层注浆加固的处理方法。经过再次运算得出最大沉降值减小到0.15 m,研究结果验证了采矿方法的安全可行性与注浆加固方法的安全有效性。

半硬半软岩隧道塌方的力学特性及处理方法分析

由于蛟岭隧道出口横断面一半为硬岩,结构完整,而另一半为软岩,为风化岩层,且较为破碎,所以在隧道开挖时,硬岩一侧刚度较大,变形较小,自稳能力大;软岩一侧与之相反,遇水软化,流变性明显,所以在软硬岩交界面处,产生滑移,导致塌方,从而在软岩一侧采取了地表加固和掌子面管棚注浆的处理,形成了与硬岩接近的强度,使隧道周围形成一个承载环,并对处理段进行了监测,监测数据分析表明处理后迅速达到稳定。

分岔煤层下分层再生顶板地面预注浆加固区域研究

分岔合并煤层受上分层采动影响,造成下分层顶板破碎,支护困难,严重影响下分层安全高效开采,常采用注浆加固技术对再生顶板进行提前改造,以提升顶板完整性。注浆加固区域对注浆效果有直接影响,为了给地面预注浆加固区域选择提供科学依据,以淮北矿区许疃煤矿分岔合并煤层为研究对象,采用理论分析与数值模拟,计算了上分层开采顶底板破坏高度及深度,获得了下分层再生顶板结构特征;基于数值模拟计算了采空区不同位置空隙率及渗透系数大小,获得了空隙率及渗透系数空间分布规律,最终确定了采空区不同位置注浆特征及其范围。结果表明:上分层开采顶板垮落带及断裂带(“两带”)发育高度21~28 m,底板破坏深度约10 m,下分层再生顶板由上分层底板破坏带、垮落带及断裂带三部分组成,岩体结构属碎裂-散体结构,完整性差;采空区垮落带空隙率在开切眼、终采线及两帮巷道处最大,可达50%以上,而向采空区中部及上方断裂带逐渐减小至10%以下,平面上呈“O”型分布,垮落带与断裂带渗透系数可相差3个数量级以上,采空区平面上可划分为注浆极易区、中等区及一般区,确定了平面上煤层间距小于10 m范围内巷道两帮、开切眼及终采线等位置是主要注浆区域,垂向上垮落带为主要注浆区域。研究结果可为类似近距离煤层下分层再生顶板地面注浆加固钻孔布置及注浆区域选择提供依据。

高速铁路路基沉降病害成因分析及对策

路基沉降治理是采用路基通过技术修建的高速铁路运营面临的主要工务难题。受天窗时间长度的限制,注浆加固成为目前治理路基沉降的首选方法。本文探讨了传统水泥注浆加固路基存在的主要问题,自主研发了低黏度的改性高聚物注浆材料作为高铁路基加固材料,并采用该材料进行了注浆加固路基试验。结果表明：结石体变形模量为160~190 MPa,可与处于同一数量级的填土实现匀刚度协同工作。

基于盾构隧道施工力学特性的注浆加固方案比较分析

为了研究隧道注浆加固对盾构施工力学特性的影响,以昆明轨道交通5号线软弱地层盾构隧道下穿采莲河施工为例,运用Abaqus软件建立隧道施工三维计算模型,通过改变注浆范围及注浆压力等参数,提出6种注浆加固方案并对这6种加固方案下地表沉降和管片内力变形进行对比分析。研究结果表明:在该工程地质条件和施工因素下,选择上、下半断面分别局部注浆,并控制注浆压力0.1~0.2 MPa时注浆补偿效果最佳,此时地表沉降较未注浆时减小54.3%~66.9%,同时管片拉应力及内侧上浮量均满足控制要求;考虑注浆加固效果对地层弹性模量的直接影响,对其进行了敏感性分析,当注浆圈弹性模量由80 MPa增至100 MPa时,地表沉降减小了14.78%。故施工中应严格控制注浆质量,保证注浆加固范围及注浆压力在要求范围内,提高施工安全。

深井高压地面预注浆水泥基浆材料改性研究

为了满足深井巷道高压地面预注浆技术对加固材料性能的要求,解决普通单液水泥浆易沉淀、扩散性差、初凝时间短等问题,结合工程应用情况,对新型水泥基注浆加固材料性能进行改性研究,以提高其稳定性、延长初凝时间。以水灰比1∶1浆液为研究对象,进行了缓凝剂、稳定剂筛选复配试验,选定了2种复合外加剂,使改性浆液的黏度达到25 s以上,初凝时间最长超过32 h,结石体的微观结构较改性前更为致密,28 d抗压强度与单液水泥浆基本一致,应用于深井巷道地面预注浆加固取得了良好效果。

顶管施工的环境影响有限元研究

建立了简化考虑顶管管节的地层模型,对某工程的施工过程进行了三维有限元分析,得到了地表在纵向和横向的变形曲线.研究了开挖面正面推力、周围土体摩擦力、注浆加固等影响因素对土体变形的影响,得到了一些对顶管施工有指导作用的结论和建议.

岩溶路基注浆加固质量无损检测方法应用研究

新建铁路长沙至昆明的贵州关岭车站区间段岩溶路基,必须进行注浆加固。为检查加固效果,注浆加固处理后,采用电测深法和瞬态面波法综合检测,并辅以钻孔取芯验证,检测效果较好。实践表明,在路基注浆质量检测工程中,直流电测深和瞬态面波综合法检测是不错的方法组合,应用效果较好。

木寨岭隧道出口边仰坡加固

木寨岭隧道出口施工期间监控量测数据显示地表沉降连日出现异常现象,且在洞口仰坡面上出现多处裂缝,采取了隧道接长明洞和对洞口段边仰坡进行加固并对已开裂部位进行处理等措施,以达到加固目的。

盾构隧道穿越桥梁桩基加固效果的对比研究

采用大型三维有限元软件对盾构隧道侧穿桥梁桩基施工进行数值模拟,分别对土体采取注浆加固措施和未采取注浆加固措施两种工况下盾构掘进对地表沉降、桩基变形及受力情况进行对比分析。结果表明:①盾构隧道侧穿桥梁桩基时将产生沉降和倾斜,桩基周围土体的沉降会对桩基产生拖拽作用,使之下沉,降低其承载力;②桩基以水平方向变形为主,桩基下半部分背离隧道方向位移,上半部分朝隧道方向位移;③采取注浆加固措施可有效控制地表沉降,减小桩基变形,改善桩基受力。

地表注浆在隧道复杂地层加固中的应用

针对天汕高速公路广福隧道出口段易发生坍塌、冒顶的现象,从注浆材料、双液浆配比试验、注浆孔位的布设、注浆顺序、注浆工艺要点等方面阐述了地表注浆加固方案,并对施工中应注意的问题及安全措施进行了分析,从而保证了工程安全和工程质量。

有机保温板薄抹灰外墙外保温系统修复改造研究

结合有机保温板薄抹灰外墙外保温系统的特点,通过具体修复工程案例介绍,研究了注浆法和表层加固法在既有建筑修复改造工程中的应用。

复杂水文地质条件下矿井水害综合防治技术研究

针对大石河通过导水通道引起矿井采空区积水增加的现状,为了解决采空区积水引起的煤矿安全生产问题,在掌握矿井水文地质条件的基础上,分析了矿井涌水增加的原因及地表水对矿井的危害,并利用多功能注浆材料采用地面帷幕注浆和煤柱加固的方法对导水通道封堵和提高煤柱防水能力,消除由于地表水引起的矿井突水隐患。在施工过程中优化施工工艺和设备,并采用瞬变电磁和钻孔窥视检验治理效果。研究结果表明:地表水与小煤窑采空区沟通,形成持续高压水,严重影响工作面安全回采。根据工程需要研发了多功能注浆材料,该材料能够适用水灰比(6.0~0.8)∶1.0,凝结时间为4~41 min,抗压强度为0.84~18.70 MPa,且可通过调节水灰比满足不同施工需求,帷幕注浆和煤柱加固的综合治理方法可在阻断导水通道的基础上加固煤体,提高煤柱防水能力,防止突水事故的发生。对比帷幕注浆加固前后瞬变电磁探测结果发现,加固区域电阻率大幅提高,视电阻率由5Ω·m提高至40Ω·m,富含水区范围缩小,钻孔窥视结果表明注浆加固能够较好加固破碎煤体,浆液能够填充煤体裂隙,胶结情况良好,通过注浆加固消除了矿井突水隐患,保证了工作面安全回采。

注浆效果对地铁隧道施工沉降的影响分析

为了研究矿山法隧道注浆效果对围岩安全变形的影响程度,了解注浆在富水段所应起到的止水、加固作用,并分析注浆手段、注浆参数和工艺水平等因素对注浆效果的好坏所起到的影响,现以地铁2号线的一段复杂地质段隧道施工过程为研究背景,采用数值方法模拟隧道围岩加固不同效果,结合实际开挖过程,分析不同加固效果下沉降的差异,并对控制沉降的手段进行对比。结果显示在易发生流浆的富水软弱围岩段使用双液浆和严格把控注浆工艺管理水平产生良好作用,以数值计算和实际开挖效果能够得到这样的结论:采用合适的注浆手段和严格的管理制度能够在开挖过程中控制水土流失并达到最佳的加固效果。