富水岩溶地区隧道涌水预测与施工处置技术研究

针对贵州某隧道施工过程中遭遇一处连通地下暗河的大型溶洞引起隧道内大规模涌水的灾害进行研究,结合水文地质情况对涌水量进行预测和分析后,现场先对岩溶水进行初步释压,后采用水泥砂浆分步回填隧道上伏溶腔以封堵岩溶出水口;进一步采用集水管引排岩溶水的方式对剩余地下水进行二次加强处理,同时将集水管与隧道外侧的泄水洞相连,二者构成一套完整的引排水系统的处治手段。采用堵排相结合的原则有效地达到涌水处置目的,确保了隧道的安全施工,可为类似地层的隧道施工提供有益的借鉴。

富水砂层地铁盾构隧道渣土混合改良的流塑性与渗透性

[目的]盾构在富水砂层中掘进时,易产生刀盘扭矩过高、磨损严重以及螺旋运输机喷涌等问题。为了保证施工的安全性,需对渣土进行改良。[方法]以西安地铁16号线某盾构区间工程为依托,根据砂土地层自稳性差、摩擦性高、渗透率高的特点选取渣土改良剂。通过渣土坍落度试验、渗透试验、现场试验相结合的方式,采用泡沫单独改良、泡沫及膨润土泥浆混合改良两种方案开展富水砂层渣土改良试验研究。[结果及结论]实际盾构掘进施工中,在考虑安全、高效、经济的前提下,结合室内试验所得数据,确定采用膨润土泥浆、泡沫混合改良的方案。当膨润土与水质量比为1/8,发泡液质量分数为3%时,改良剂性能满足施工要求;泡沫单独改良渣土受含水率影响大,含水率越高,泡沫最佳注入率越小。中砂的最佳改良方案是BIR(膨润土泥浆注入比)为10%,FIR(泡沫注入率)为20%~25%;砾砂的最佳改良方案是BIR为10%,FIR为35%~40%。工程实践表明,渣土混合改良效果良好,盾构掘进参数平稳。

考虑水盆效应隧道道床上浮力学特征及计算分析

围绕富水隧道道床上浮底鼓工程问题,本文探索将水盆效应引入隧道无砟道床上浮底鼓病害的研究中。首先,基于应变能和能量理论,结合结构层间接触力学条件,开展隧道道床应力和变形量推导,以验证水盆效应与道床上浮关联的合理性。其次,构建道床变形挠曲线方程和应力和最大变形量公式,得到基底0.5 m水头高度可以引起粘结失效道床上浮底鼓,并通过设定上浮临界水头值划分上浮三阶段:1)初期入渗汇水阶段;2)局部积水阶段;3)水盆上浮阶段。最后,建立不同排水状态下道床横向及纵向上浮量计算公式,形成基底水流量差、压力速率分别与上浮速率及上浮量的关系曲线,形成隧道道床上浮的最小水头高度的计算方法,以助力道床上浮控制的研究和治理措施的改进。

侧部承压溶洞与深埋隧道间隔水岩体安全厚度研究

为保证深埋隧道安全通过侧部高压富水溶洞区段,在隧道突水发生机制分析与隔水岩体最小安全厚度划分的基础上,结合突变理论、鲁宾涅特方程及相关工程经验对隧道边墙岩体安全厚度进行研究,导出最小安全厚度计算公式,建立突水判据,分析相关影响因素对隧道边墙隔水岩体最小安全厚度的影响规律。结果表明:隔水岩体最小安全厚度H_(min)与围岩力学参数弹性模量E、内摩擦角φ呈正相关,与溶洞水压力q_(w)、岩梁跨度L及隧道埋深h呈负相关;各因素对H_(min)影响程度由大到小依次为h、φ、E、L与q_(w),其中h与φ影响程度相近,E在超过3 GPa的情况下H_(min)变化趋于平缓,E的影响程度与L相近;结合有限元模拟结果和工程实例分析,验证了H_(min)理论计算公式及突水判据的准确性与可行性,对相关工程建设具有指导意义。

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。

富水砂层盾构下穿高速铁路控制技术研究

以西安轨道交通地铁10号线东风路站—学府路站区间下穿大西、郑西客专高速铁路土压平衡盾构施工为背景,基于盾构试验段数据研究土压平衡盾构在富水砂层中下穿掘进参数及控制措施。根据现场盾构下穿既有高速铁路路段的隧道埋深与地质条件,通过200m盾构试验段,确定盾构下穿施工具体掘进施工参数。其中控制掘进速度为35~40mm/min、出土量54~60m^(3)、二次注浆压力0.4~0.5MPa、下穿注浆量7.8~8.5m^(3)/环和土仓压力1.0~1.2bar,下穿过程中同步注浆、二次注浆要及时跟进。

强富水区山岭隧道穿越断层破碎带施工技术研究

为降低隧道穿越断层破碎带施工中的涌水突泥风险,该文依托古兜山隧道实体工程,采用“TSP+地质雷达+超前地质钻孔”的地质超前预报技术,探明隧道掌子面前方的地层状况和富水程度,提出富水区隧道穿越断层破碎带施工关键技术。提出隧道洞口明挖法与隧道洞内光面爆破技术及洞内围岩段的双侧壁导坑法、单侧壁导坑法、三台阶七部法的开挖方式;采用S-Ⅴb型隧道衬砌结构型式与全断面帷幕注浆、加强泄水等技术相结合的支护方式,其中的整体承载结构为初期支撑系统和二次模筑衬砌的组合结构。该施工关键技术可有效避免古兜山隧道施工的突水涌泥现象,可指导类似工程的施工。

富水隧道虹吸式反坡排水施工技术

开云高速龙缸隧道为富水隧道,两端掘进,出口工区为反坡排水,施工过程中单洞最大出水量达9 072.0 m3/d,根据现有反坡排水技术,需要设置集水井与排水泵站,从而导致长期反坡排水产生高额处治费用。该文研究一种利用虹吸原理,设置可移动集水箱、虹吸水管和洞外沉淀池构成的自动虹吸排水系统,可显著降低富水隧道反坡排水的处治成本,可为同类富水隧道施工提供参考和借鉴。

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。

高铁隧道进口斜井反坡排水施工方案与管控

为有效消除水害对隧道施工的安全威胁,必须采取合理有效的施工技术。该文以某高铁富水隧道为例,结合其水文地质条件复杂、涌水量大等情况,制定相应的斜井反坡排水施工方案,根据总体方案确定科学合理的设备选型和排水系统构建,并提出相应的排水管理和方案实施管控措施,确保隧道施工安全。该文旨在为类似隧道施工提供参考。

富水区隧道穿越断层破碎带施工应急预案研究

为降低富水区公路隧道穿越断层破碎带施工中涌水、塌方等突发事件的危害,保证施工人员的安全,该文依托古兜山隧道实体工程,建立富水区隧道施工中突发事件应急预案体系。对富水区公路隧道穿越断层破碎带施工过程中可能的突发事件进行分类,建立富水区隧道突发事件应急预案。研究表明,富水区隧道施工过程中发生涌水事故时,应及时疏通横通道,布设抽水泵将涌水抽出洞外,减少洞内水流量;出现坍塌事件时,应当及时处理伤亡人员,并及时运走废土;发生爆炸事故时,应迅速灭火及时疏散工作人员,救治伤员,清理现场,避免造成二次伤害;发生大型机械设备故障情况后,要及时处理伤亡人员,并尽快判断其位置和损伤范围,及时开展救援,转移机械设备,抢修故障机械。

富水残积土输水隧洞水平旋喷桩和超前小导管组合支护技术研究

为了研究水平旋喷桩配合超前小导管组合支护设计参数对不良地质输水隧洞预加固效果的影响,依托广西黄章水库富水残积土输水隧洞,研究了超前小导管管径、注浆加固圈厚度、外插角、环向间距、水平旋喷桩桩径、桩间距对富水残积土地层输水隧洞拱顶竖向沉降、拱腰水平变形以及掌子面变形的影响规律,并采用局部敏感性分析方法研究了支护参数的敏感性。研究结果表明:隧洞内的拱顶竖向沉降、拱腰水平收敛、掌子面位移与超前小导管和水平旋喷桩相关参数有关;小导管外插角对拱顶竖向沉降影响最大,注浆加固圈厚度次之,小导管环向间距的影响最小;小导管注浆加固圈厚度对拱腰水平位移影响最大,小导管外插角次之,小导管管径的影响最小。利用超前小导管+水平旋喷桩组合支护对富水残积土输水隧洞进行支护时,应综合考虑各参数影响,寻求最安全经济的支护参数,确保隧洞施工安全性。

综合超前地质预报技术在复杂地质富水隧道中的应用

以某隧道工程为例,考虑到复杂地质富水隧道施工条件的特殊性,研究了TSP、地质雷达、瞬变电磁和CFC超前地质预报技术在其中的应用要点。通过对探测资料与实际施工情况的对比分析可知,综合超前地质预报结果准确,探测资料对隧道工程施工活动有指导意义,综合超前地质预报技术具有可行性,可供借鉴。

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.

帷幕注浆技术在隧道穿越富水断层破碎带施工中的应用

文章以某隧道工程为研究对象,探讨了全断面超前帷幕注浆技术在高危险性、富水性断裂带施工中的应用。通过进行有效的隧洞突水控制,确保了隧洞的施工安全。文章总结了隧道穿越高危险性断裂带施工中的全断面超前帷幕注浆工艺及相关参数,从止浆墙施作、止浆岩盘注浆加固、止浆墙抗压试验等方面提出了技术要点,以供参考。

盾构法施工在富水砂层条件下穿越既有地铁隧道变形研究

以郑州地铁某线路下穿既有线路工程为依托,采用midas GTS有限元软件数值计算、现场监测、隧道壁后雷达探测相结合的方法研究盾构法施工在富水厚砂层条件下穿越既有地铁隧道变形的特征,并提出有效控制措施。结果表明:数值模拟和现场监测结果基本吻合;适当提高掘进过程土舱压力和掘进速度对控制竖向变形有积极作用,研究结果可为类似地铁盾构隧道安全施工提供参考。

水工隧洞富水高地应力洞段挤压变形处理

水工隧洞施工安全风险高,在施工过程中,要妥善预测各种不良地质情况,尤其水资源丰富的西南地区,并采取有效的处理措施保证施工正常进行。文章以滇中引水工程为例,介绍了大理Ⅱ段施工3标隧洞遇到的富水高地应力洞段的挤压变形状况,结合工程实际情况,将堆渣反压回填、止浆墙、径向固结灌浆、超前预固结灌浆、超前大管棚施工等施工方法有机结合,有效解决了富水高地应力洞段变形突发性强、风险性高、进度缓慢等问题,取得了较好效果,可为类似水工隧洞工程提供借鉴。

富水环境下引水隧洞二次衬砌防水技术创新

富水隧洞施工过程中的防水施工技术很大程度上决定了隧洞建设项目的效果,如果施工中出现二衬混凝土脱落、裂缝,或者止水带平直度很差,都会导致隧洞渗漏水,为工程运行带来不利影响。本文结合吉林中部城市引松供水工程隧洞施工实例,分析了二次衬砌拱部纵向退管带模注浆工艺、自粘反粘式防水板、新型止水带夹具等新工艺、新技术在解决隧洞二衬裂缝、渗水、漏水、脱空、止水带平直度差等常见工程问题上的作用。

富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术研究

随着交通路网覆盖范围逐渐向遍布喀斯特地貌的云、贵等西南地区纵深扩展,势必会遇到大量富水喀斯特隧道穿越大型地下溶洞、溶槽及暗河等不良地质工程。以往采用的注浆封堵工艺工法一方面由于隐蔽工程施工而难以控制施工质量,另一方面也会在一定程度上破坏溶洞地下水径流平衡及周围生态环境。文章以G7611都香高速翠屏隧道穿越大型地下溶洞工程施工为例,系统介绍了溶洞扩挖及支护、溶洞基底清淤及回填等富水喀斯特隧道穿越大型溶洞施工关键技术。

富水强风化花岗岩公路隧道壁后注浆堵水补强试验研究

以富水强风化花岗岩公路隧道初期支护施作后混凝土开裂渗漏为工程背景,根据相关文献资料和工程局部注浆加固技术应用经验为基础,开展了隧道局部注浆加固堵漏试验,设计了5组双液浆材料配比工况,通过施工准备、注浆加固和异常情况处置,对注浆加固后的止水效果进行了检验。结果表明:注浆压力为3 MPa,浆液材料配比采用水泥∶水∶水玻璃=1∶1∶1.8的双液浆即可满足局部注浆堵漏效果,实际使用效果良好,采用该配比的注浆材料可以实现隧道的快速堵漏,保障隧道的安全掘进。