富水超大断面隧道开挖方法比选研究

韶新高速公路的松山隧道穿越富水区域,开挖过程中出现了明显的涌水现象。基于该隧道地质的资料,利用有限元软件FLAC 3D分别模拟全断面法和上下台阶法2种开挖方法。研究结果表明:当水压较小时,宜采用全断面开挖法;当水压力较大时,宜采用上下台阶法施工。研究结论对富水超大断面隧道开挖方法的选择具有一定的参考意义。

城市超浅覆大断面暗挖富水隧道衬砌施工技术研究

衬砌施工是隧道工程中一项必不可少的施工项目,超浅覆大断面暗挖富水隧道衬砌施工对防水性和稳定性要求较高,施工难度较大,为此提出了城市超浅覆大断面暗挖富水隧道衬砌施工技术研究。在隧道洞室拱顶喷注双层混凝土,并布设格栅钢筋网,对隧道拱顶支护,隧道全环布设土工布+乙烯+醋酸乙烯共聚物,施作隧道防水层,利用全液压二次衬砌台车在防水层上通过模板安装、满堂支架布设以及混凝土喷注完成隧道二次衬砌施工,以此完成城市超浅覆大断面暗挖富水隧道衬砌施工。实例分析结果表明,衬砌施工后隧道衬砌耐水压力大于最小限值,衬砌裂缝长度、宽度以及深度均小于最大限值,符合相关规范,隧道衬砌具有良好的密封性、防水性和稳定性,采取的施工技术能够有效保证城市超浅覆大断面暗挖富水隧道衬砌施工质量。

大断面深埋隧道穿越富水断层灾变研究

大断面深埋隧道穿越富水断层施工具有很大风险,一直是工程界的关键科学问题。通过现场试验和三维各向异性非线性流固耦合模型,研究了富水断层隧道支护体系受力特征、空隙水压、能量积聚、变形特性和力学响应。斗篷山隧道F3断层掌子面水压现场实测为1.50 MPa,排水后衬砌外水压力降至0.1 MPa,隧道高水压问题主要集中在掌子面开挖。拱腰锚杆受力较小,建议取消拱部系统锚杆,只打设拱部锁脚锚杆,及早封闭成环;围岩压力以拱部为主,掌子面前方出现高水压积聚,应超前排水释能降压。待挖核心土能量先增大再减小,峰值位置为失稳潜在区域,断层超前预加固有效距离为一倍洞跨。二次衬砌变形范围为地层变化处前、后10 m,应对该影响地层加固处理,加大此范围衬砌配筋。研究成果可为富水断层隧道及类似工程的修建提供参考。

富水大断面黄土隧道开挖流固耦合效应分析

兰州市轨道交通1号线东岗站后配线区间大断面隧道洞身黄土层含水率达到28.5%左右,饱和度达95%以上,施工中会诱发初期支护沉降变形过大、围岩长时间难于稳定等复杂问题。文章根据室内土工试验数据,建立三维有限元模型,基于流固耦合和不耦合效应,分析对比了富水大断面黄土隧道采用CRD法和双侧壁导坑法施工时的初期支护受力和变形特征、地表沉降及孔隙水压力场分布特征。结果表明:在该地层条件下,考虑流固耦合作用较不考虑流固耦合作用,地表沉降、初期支护竖向和水平位移无论是增长速率还是最终值都要大,后期无明显减小,且更接近现场实测值,但两者作用下的初期支护受力变化不大;基于流固耦合效应,采用CRD六部法在地表沉降和隧道变形控制效果方面更加有利,两种工法初期支护受力数值近似,但分布形式不同;流固耦合作用下,地下水水力梯度较大的地方主要位于隧道边墙和仰拱,施工时易发生渗漏,同时应做好拱部喷混凝土密实和回填注浆等,防止渗流场发生转移。

水泥水玻璃注浆加固黄土隧道富水软弱段试验研究

针对黄土隧道富水软弱段围岩强度低、自稳能力差,极易发生地质灾害的现状,在室内测定了水泥-水玻璃浆液不同配比下的凝结时间以及注浆加固时影响土体无侧限抗压强度因素的基础上,通过现场模拟试验,对水泥-水玻璃浆液配比、注浆压力、浆液扩散半径等技术参数和注浆加固后复合土体的强度进行了研究。结果表明:水灰比取1∶1、水玻璃浓度取30~35°Be'及水泥水玻璃体积比取1∶1制备的浆液凝胶时间较为合理;当土体含水率为20%、密度1. 8 g/cm3、水玻璃浓度35°Be'及浆液掺入比为15%时,其无侧限抗压强度最大;现场模拟试验表明:注浆压力在0. 4~1. 0 MPa时,浆液的扩散半径为0. 4~0. 9 m,加固后土体的力学性能有了较大的改善,其极限荷载为300 k Pa,变形模量为21. 48 MPa。

富水段TBM法施工隧洞超前堵水方法

TBM法施工隧洞富水洞段的掘进,一直是工程界的难题,不仅存在重大安全隐患,还严重影响工程进度。论文以新疆某TBM法施工隧洞工程为例,针对掘进至富水洞段频发突涌水灾害、涌水量较大的问题,提出先进行超前探水预报,然后结合超前探水预报在施工过程中采取超前预注浆堵水的方法,快速有效地减少了富水洞段的涌水量,顺利通过了富水洞段。实践证明,采用超前堵水方法可以有效保障施工顺利进行,安全有效通过富水洞段,效果明显。

长大引水隧洞富水段综合灌浆防水技术

结合引绰济辽输水工程引水隧洞富水段工程案例,介绍了掌子面超前高压灌浆、地表高压灌浆和新型聚氨酯灌浆材料(OPU)封堵隧洞出水点等综合阻水方式,对涌水点进行封堵后,掌子面前方及洞身围岩实现有效固结,达到了隧洞涌水治理的目的,阻水、固结效果良好。

桃树坪隧道富水粉细砂地层挑高段设计方案优化

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层,施工难度很大,尤其是斜井进正洞的挑高段施工风险更高。通过对四种方案在施工工序、支护形式及体系转换等方面的比选,最后选择采用导洞爬高进入正洞双侧壁导洞高度进行导洞施工、后进行中间部分施工的设计方案,顺利完成了隧道施工。文章详细介绍了四种比选方案及方案实施效果。

富水岩溶大断面铁路隧道超前支护加固方案研究

为进一步研究富水岩溶铁路隧道超前支护方案的加固效果,文章以天坪隧道富水岩溶段为背景,采用FLAC3D数值计算软件建立岩溶大断面铁路隧道模型,对于大管棚加小导管注浆综合超前支护以及小导管注浆超前支护加固方案进行了优选分析。分析结果表明,大管棚加小导管综合超前支护相比较小导管注浆超前支护加固效果更加稳定:(1)衬砌结构位移变化方面,拱顶沉降最大值减小15.7%,上台阶水平收敛最大值减小19.4%;(2)掌子面挤出变形方面,中台阶上部掌子面挤出变形有所改善,其中上台阶水平收敛掌子面挤出变形量减小4.58%,中台阶水平收敛掌子面挤出变形量减小4.83%;(3)初期支护结构应力状态方面,最大压应力减小4.53%,最大拉应力减小15.6%。(4)相比较小导管注浆超前支护方案,大管棚加小导管综合超前支护方案更加适合富水岩溶大断面铁路隧道施工,研究成果可为类似隧道工程设计及施工提供参考。

富水砂卵石地层双层衬砌类圆形断面矿山法地铁隧道适应性研究

针对富水砂卵石地层条件下矿山法隧道下穿既有地铁盾构隧道,首先从工期要求与既有工程经验方面进行总体方案设计,明确矿山法隧道近距离下穿既有隧道的优势;随后基于规范要求与富水砂卵石地层特性,提出施工变形控制标准;最后对初期支护+双层衬砌结构型式下的沉降变形、结构内力等进行深入分析,并与常规初期支护+二衬结构型式进行对比分析,明确双层衬砌结构型式的优势。研究结果表明:类圆形断面在减小隧道开挖轮廓与改善结构受力性能等方面具有明显优势,同时本工程双层衬砌构造型式,围岩荷载主要由二次衬砌承担,永久结构(三次衬砌)承担的荷载较小,永久结构在承载力与稳定性,尤其是安全储备方面具有明显的优势。

富水软弱破碎带大断面隧道施工渗流影响及控制效果分析

依托大断面铁路隧道工程为背景,通过数值模拟并结合现场实测方法研究了隧道不同埋深条件下拱顶沉降、水平收敛、整体围岩应力和塑性区分布规律,并在此基础上,对隧道在富水条件下的孔隙水压力进行了探讨。结果表明:拱顶沉降、水平收敛位移与水位高度呈正相关,埋深对水平位移影响较小,但影响范围增大;且随着隧道埋深的增加,拱顶沉降和水平收敛位移将在与破碎带间隔10 m左右开始呈“瀑布式”增长;围岩应力随埋深和水位高度呈线性增长,其最大值集中在拱腰处,最大达到1.34 MPa,增长速率受水位高度影响更大;塑性区主要分布在隧道两侧,但随着埋深增加,拱顶也出现少量塑性区,这对拱顶的稳定是十分有利的;隧道周围孔隙水压力与埋深和地下水位高度呈正相关。该项研究可为提升大断面隧道穿越断层破碎带施工提供有益的借鉴和参考。

莲花山1号隧道富水全强风化花岗岩地段施工技术探讨

莲花山1号隧道进口段485 m为富水全强风化花岗岩地层,采用双侧壁导坑法开挖。施工过程中,通过采用合理的分部开挖、加强超前支护、洞内引排水及洞外井点降水,有效降低了全强风化花岗岩遇水崩塌的危险性,保证了施工安全与进度。介绍莲花山1号隧道在富水全强风化花岗岩地层中的施工技术,总结大断面隧道在此类地质条件下的施工方法,为同类工程施工提供参考。

径向和帷幕注浆与抗水压衬砌综合技术在老东山隧道中应用

老东山隧道洞身穿越一大型水库,为确保隧道施工安全,减少对地表环境的影响,以"以堵为主、限量排放"为基本原则,采用径向和帷幕注浆与抗水压衬砌施工技术进行综合治理。通过介绍该综合整治技术,为今后同类工程的施工提供了可借鉴的经验。

广昆铁路秀宁隧道不良地质段综合施工技术

秀宁隧道为双线大断面铁路隧道,全长13 187 m,是在建广昆铁路的控制性工程。隧址地段的工程和水文地质条件极为复杂,施工非常困难。主要不良地质有隧道出口滑坡、富水断层破碎带、富水岩溶、高地温、高地应力、放射性、煤层瓦斯及有害气体、软岩大变形、岩爆等。结合秀宁隧道隧址地层的地质条件,从隧道掘进、施工通风、安全生产等方面介绍秀宁隧道的主要施工方法和对策;另外对超前地质预报及工程难点与对策也作了说明。秀宁隧道的施工实践对类似地区长大隧道的施工有较好的参考价值。

浅埋富水隧道施工大变形原因分析与应对措施

为解决富水条件下隧道洞口浅埋段大变形问题突出、施工难度大的问题,依托在建福州市董奉山隧道项目,对隧道断面大变形的破坏特征及原因进行了详细分析,并提出针对性应对措施。结果表明:洞口浅埋富水地段受地层、地形、水环境及施工等因素影响,大变形以拱顶沉降为主,且在开挖后较短时间里变形急剧增加;隧道大变形表现为“急剧增长-缓慢增长-趋向稳定”3阶段变化规律,急剧增长阶段主要集中在下台阶开挖之前,其围岩变形量约占整个沉降变形的75%~80%。根据大变形分析情况提出:开挖前采用“超前帷幕注浆+井点降水”的辅助加固措施,改善掌子面前方围岩施工环境;开挖中采用钢架型号加强、中下台阶大直径锁脚及上台阶大拱脚等措施,可较大程度地控制隧道大变形发展,保证洞内施工安全。相关经验可供类似工程借鉴。

富水土质隧洞危险洞段处理措施及变形分析

基于库尉输水隧洞的现场监测资料并结合其施工情况,分析了涌水洞段变形突增、掌子面塌方及地下水浸泡时相应洞段的加固措施和变形特征,提出对富水土质隧洞特别是渗水量较大的洞段应加强现场监控量测,对潜在或已存在的危险洞段及时妥善进行加固处理,并结合现场变形监测数据检验加固措施是否有效,保证隧洞围岩的稳定和施工安全。

富水岩溶地层大断面公路隧道注浆堵水技术

重庆市双碑公路隧道主要穿越富水岩溶地层,结合该隧道的水文地质条件,对注浆材料和注浆设备进行了比较优选,同时进行了浆液配合比试验,获得了适合双碑隧道的浆液初凝时间和配合比。结合工程实际,对注浆参数、注浆操作技术、注浆结束标准等注浆施工工艺进行了阐述。实践证明该注浆技术可以有效地解决双碑隧道穿越富水岩溶地层堵水问题。

富水流砂地层隧道围岩止水加固方案及变形分析

通过理论分析和数值模拟方法,对深圳地铁4号线穿越大脑壳山富水流砂地层的洞内长管结合短管注浆、地面帷幕墙结合洞内导管注浆、地面旋喷分段止水帷幕及袖阀管注浆结合洞内导管注浆、地面高压旋喷桩分段止水帷幕结合洞内导管注浆等四种止水加固方案进行了分析。结果表明,方案四的隧道顶部沉降和应力皆小于前两种方案。综合考虑工期和造价,最终选用方案四。方案四无漏砂涌水现象发生,最终变形符合规定。实测表明,注浆加固开挖后隧道顶部沉降在富水V级围岩中的稳定时间较普通V级围岩要长一倍,对二次砌衬施作时间的判断有较大意义。

富水砂层大断面暗挖隧道施工地层演化

对于施工环境复杂的暗挖隧道工程,科学合理掌握施工地层演化过程是安全施工的前提。以北京地铁12号线光熙门站—西坝河站区间富水砂层大断面暗挖隧道工程为研究背景,借助FLAC^(3D)有限差分软件,对工程设计施工方案进行模拟,得到了施工过程中地层孔隙水压力、地层沉降损失演化过程,并与现场监测数据进行对比验证,为工程施工规避风险源提供参考。结果表明:施工掌子面孔隙水压力集中位置主要在暗挖隧道上方注浆形成的“注浆拱”拱顶以及断面未注浆范围;隧道施工过程中,沿施工掘进方向在施工掌子面前、后10 m到掌子面位置范围内,是发生涌水关键位置;地层沉降值经历了由沿中轴线对称分布到集中在中轴线位置处的变化过程,最后沉降值沿中轴线对称分布,导洞1施工掌子面处地表沉降值稳定在12 mm左右;初期支护拱顶沉降以及拱脚水平收敛均分别在45、30 d达到稳定;现场反馈的施工信息与模型计算地层演化过程相吻合,计算结果可为富水砂层大断面暗挖隧道施工方案的选择提供参考。

富水圆砾地层斜向并行隧道上部盾构掘进对下部管片力学状态的影响

受地下空间限制,盾构区间双线隧道不可避免地存在斜向上下并行的空间关系。依托昆明地铁4号线小菜园—火车北站区间段盾构隧道工程,采用现场实测、数值模拟等方法,研究富水圆砾地层上部后行盾构隧道施工对下部先行盾构隧道管片力学行为的影响规律。研究结果表明:富水圆砾地层上部后行盾构隧道掘进过程中,下部先行隧道管片靠近侧的竖向位移大于背离侧的竖向位移,导致下部先行隧道管片发生顺时针旋转;在上部后行隧道开挖引起的地层应力释放作用下,两隧道中心连线方向上存在对下部先行隧道管片类似“斜向拉力”的外部荷载作用;下部先行隧道管片竖向位移和环向附加应力大致经历缓慢变化、快速增长和趋于平稳3个阶段,其中,快速增长阶段位于上部后行隧道刀盘与下部先行隧道目标管片前后水平距离2.9倍管片外径的范围内;在上部后行隧道盾构刀盘到达下部先行隧道目标管片竖向对应的上部隧道管片位置时,目标管片竖向位移增长最快;上部后行隧道掘进对地层所产生的应力扰动并不会显著改变目标管片所受弯矩状态。建议针对富水圆砾地层斜向并行隧道,对上部隧道与下部隧道之间的地层从先行隧道洞内深孔注浆加固,以降低后行洞开挖引起的地层扰动和先行洞的变形。