某高铁隧道岩溶水文地质特征及施工病害分析

研究目的:贵南高铁朝阳隧道穿过区域性的水利背斜构造,可溶岩分布于背斜两翼,洞身位于岩溶水水平循环带。隧道施工过程中,可溶岩段发生较大规模的涌水涌泥现象,并伴随出现泉水漏失、地面塌陷等环境地质问题。隧道掘进的风险评估、岩溶水及泥砂的引排工程设计、环境保护设计,都需要在分析涌水涌泥、泉水漏失及地面塌陷的相关性的基础上进行岩溶水文地质条件综合评价。研究结论:(1)隧道内的涌水涌泥均发生于岩溶水主通道附近,涌水涌泥规模与降雨量密切相关;(2)隧道施工排水完全截断了隧道进口端立新水库和出口端鱼胆水库的补给水源,造成水库干涸;(3)隧道施工排水部分截断了进口端鱼村大泉补给水源,造成泉水减流;(4)岩溶地面塌陷发生于隧道涌水水源补给区(洞丢村)岩溶谷地内,洞身开挖排水降低地下水位导致地面塌陷集中产生;(5)本研究成果对岩溶发育区隧道工程勘察具有指导意义。     

富水隧道全风化花岗岩和蚀变大理岩段涌水涌砂加固治理技术

贵广铁路东科岭隧道DK554+400~+456段处于全风化花岗岩、蚀变大理岩区接触带,隧道施工遭遇了长期的涌水涌砂等病害。结合东科岭隧道施工期间的涌水、涌砂概况及病害成因,治理采用堵排结合,即洞身全风化花岗岩段采用袖阀管注浆、仰拱底部蚀变大理岩部位采用钢管桩注浆加固,同时设置泄水洞等措施,成功解决了涌水涌砂加固治理难题。     

马桑哨隧道穿越暗河处理综合施工技术

结合沪昆铁路客运专线马桑哨隧道穿越暗河的工程实践,介绍了隧区地层岩性、地质构造、水系和岩溶发育特征。根据隧区水文地质条件,分析了隧道遇到暗河系统的发育规模、涌水特征、稳定性等;根据该暗河系统的工程水文地质条件及与隧道的空间关系,对增设泄水洞方案、注浆封堵方案进行了对比和甄选;并详细介绍了复杂岩溶地质条件、穿越暗河地段容易引发隧道岩溶突水、突泥风险,以及施工过程中为预防涌突水而采取的工艺、方法等,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

铁路隧道排水方法与工程实践

为解决隧道洞身施工及运营过程中可能遇到的排水问题,以叙永至毕节铁路、西安至成都高铁、改建成都至昆明铁路隧道工程为工程依托,采用理论分析与工程实践相结合的方法,对隧道洞身排水设计方法进行总结分析。研究结果表明,隧道洞身排水应根据不同环境条件进行设计,基于不同环境条件,提出5种排水系统设计方法,分别为盲管+沟槽排水方法、侧沟连接排水方法、集水廊道排水方法、过水涵洞排水方法及泄水洞排水方法。盲管+沟槽排水方法适用于一般地段,侧沟连接与集水廊道排水方法适用于地下水单侧集中出水地段,过水涵洞排水方法适用于隧底施工揭示岩溶过水通道地段,泄水洞排水方案适用于隧道沟槽排水能力不能满足需求的地下水强烈发育地段。5种排水方法各有优缺点,隧道排水设计应根据环境条件、投资大小、排水效果等综合比较,选择其中最合适的排水方案。     

双丰隧道第三系砂泥岩地层涌水涌泥原因分析及处理措施

针对牡绥线双丰隧道穿越第三系砂泥岩的涌水涌泥问题,通过专项勘察、超前地质预报及室内试验、原位试验等方法,研究了涌水涌泥段的地质构造、水文地质情况及第三系砂泥岩的工程特性,并分析了第三系砂泥岩地层的失稳模式和涌水涌泥机理。结果表明:受开挖扰动地下水大量渗入,致使砂泥岩结构破坏并失稳;拱顶支护不足以支撑砂泥混合物与抗拒动、静水压力而产生变形,最终在薄弱处发生涌水涌泥。采用超前注浆加固及锚杆支护、泄水减压、三台阶临时仰拱+中立柱支护等措施治理后效果良好,双丰隧道得以在涌水涌泥段安全贯通。     

京张高铁正盘台隧道立体式多径路排水方案研究

长大富水隧道施工过程中涌水风险高,工期紧张,对排水能力要求高,辅助坑道设置方案及排水方案对隧道施工及运营有着重要影响。根据正盘台隧道的工程特点及涌水涌渣情况,结合排水需求,合理地选择辅助坑道设置方案,采用辅助坑道为正洞,增开工作面,实现"长隧短打",同时充分利用辅助坑道进行可控式排水、洞内储水仓、中心排水管分流等创新设计。多辅助坑道与正洞排水系统一起形成了立体式多径路的排水系统,有效降低了涌水淹井风险,保障了隧道工期,减轻了正洞防排水压力,可为类似工程的排水设计提供参考。     

某铁路隧道涌砂病害的原因分析及整治思路

研究目的:某铁路隧道位于西南可溶岩地区,施工过程中未发现异常情况,但开始运营后的第1年和第3年雨季分别遭遇了因涌砂覆没道床而中断行车的病害;为有效根治病害,通过研究涌砂过程,探查涌砂点岩溶发育情况,补充隧道附近水文地质测绘,详细分析岩溶及岩溶水地质环境,联系降雨量因素论述涌砂病害的产生原因及整治思路。研究结论:(1)雨季极端暴雨通过岩溶裂隙及管道下渗后,地下水位抬升并高于隧道,有压地下水携带岩溶裂隙中充填的砂土涌入隧道形成涌砂病害;(2)类似位于岩溶水季节变动带的隧道,在洞周岩溶裂隙发育且填充泥砂的情况下因水位抬升导致的洞身涌砂病害,宜采用能有效降低暴雨后洞身地下水位且维护方便的泄水洞方案处治;(3)本研究成果可供西南岩溶地区修建铁路、公路隧道工程时地质勘察人员及设计人员参考。     

大路梁子隧道治水综述

针对大路梁子隧道洞内涌水特点,对石灰岩地段岩溶裂隙水及岩溶突水采取了"以堵为主、限量排放"的治水原则,对"宽富带"构造裂隙水采取"以排为主、排堵结合"的治水原则后,隧道涌水减小,保证了施工安全。隧道贯通后,采取泄水洞进行系统引排,减轻了水沟的排水压力,提高了后期运营的可靠性。     

宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术

别岩槽隧道全长3721m,隧道岩溶及岩溶水极其发育,因而,该隧道被列为宜万线8座一级风险隧道之一。在隧道施工过程中,先后遭遇F3断层突发性涌水、富水暗河岩溶大厅、充填黏土性溶洞、F1高压富水断层,以及背斜核部及两翼的岩溶渗流水等不良地质。针对这些不良地质,施工中采取径向注浆、超前帷幕注浆、大管棚超前预支护、迂回导坑、泄水支洞和泄水洞等一系列技术措施,取得较好的治理效果。     

京张高铁正盘台隧道施工通风方案研究

正盘台隧道施工过程受工期紧张、大规模涌水、文物保护、生态保护等因素影响,需要设置泄水洞、支洞、横通道等辅助坑道,施工工作面增加较多,对隧道的施工通风提出更高的要求。根据现有辅助坑道条件,结合施工组织各阶段特点,通过理论计算及现场施工组织配合,研究和制定出正盘台隧道符合现场实际条件的施工通风最佳方案,实现隧道施工人员工作环境的极大改善。     

大管棚排堵排技术在隧道涌水涌泥段施工中的应用

结合江西省吉莲高速公路B5标钟家山隧道YK92+093涌水涌泥地质灾害处治,阐述了大管棚排堵排技术在隧道涌水涌泥处治中的应用,可供类似地质隧道施工参考。     

化马隧道涌水处理浅析

化马隧道涌水为高压宽张岩溶裂隙水,具水量大,压力高,涌水连续、贯通性好、补给水头稳定等特点。通过详细地质勘探、水文地质条件分析及准确地质超前预报,掌握了涌水的特点和性质,提出了采用迂回导坑绕避结合泄水洞排水的处理方案,顺利通过了隧道涌水段。     

客运专线铁路大断面隧道断层涌水、涌泥处治技术研究

某山区客运专线铁路隧道施工中遇到韧性剪切带夹泥化夹层,岩体软弱破碎,泥化夹层呈软塑状,地下水丰富,造成掌子面涌水、涌泥,危及施工安全。为有效加固软弱泥化夹层段落,保证隧道安全、稳定、快速的施工通过,结合施工期间的涌水、涌泥概况及成因分析,对超前帷幕注浆和周边水平旋喷桩进行比较后,最终采用了"正面封堵、高位截排"的综合处理原则,即掌子面采用超前帷幕注浆加固,并通过分析法、检查孔法对注浆加固进行效果检验,同时在线路一侧设置一处高位泄水洞引排水。采取以上处理方案后,可以满足该段落安全稳定的开挖要求,取得了较好效果。     

深埋公路隧道特大高压涌水段施工方法

毛坝1号隧道右线YK297＋293特大高压涌水段的涌水特点为水头压力大、持续时间长、涌水量大;研究了涌水产生的机理,制定并实施了泄水减压结合小导管预注双液浆的施工方案,快速有效通过特大高压涌水地质灾害洞段,效果显著。     

宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

宜万铁路横穿南北向的齐岳山山脉,设计总长10 528 m的齐岳山隧道。隧道进口至宜万铁路终点万州站航空直线距离40 km,高差约900 m,地面坡降达0.023。隧道进口段穿越齐岳山背斜,为灰岩地层,占隧道长度的47%,岩溶、岩溶水极其发育;出口段为碎屑岩地层,节理裂隙发育,富含高压裂隙水。区内发育有15条断层,其中F11断层规模宏大。隧道灰岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、灰岩地段断层破碎带等极可能发生涌突水突泥等地质灾害。针对坡降大、岩溶发育、穿越规模宏大的F11高压富水大断层等3个不利条件,通过对单面坡和人字坡方案从安全、投资、运营等多方面考虑,最终确定了单面坡方案。齐岳山隧道工程实践证明,选线方案是正确的。施工过程中,针对极其复杂的岩溶及岩溶水、高压富水大断层、砂岩段高压裂隙水,研究并采取了注浆堵水、注浆加固、先排后填、泄水洞排水、释能降压、信息化注浆、绕行规避等多项施工技术,成功地解决了隧道施工难题,丰富了高压富水岩溶及断层区隧道修建技术。齐岳山隧道建设过程中,建设单位充分发挥了核心主导作用,组织参建各方决策方案、现场落实方案、建立系统的安全体系,这是齐岳山隧道获得成功的关键所在。     

泄水洞超小净距下穿高速铁路隧道设计

研究目的:针对泄水洞超小间距(1.9 m)下穿高速铁路既有运营线隧道的沉降控制难题,以兰渝线龙凤隧道泄水洞下穿既有龙凤隧道设计为例,通过理论分析、数值计算和现场试验段施工等方法,达到泄水洞施工中严格控制既有隧道沉降、保障既有隧道和线路安全的目的。研究结论:(1)通过采取"倒人字坡"设计,能增加两隧间净岩柱厚度,同时不影响泄水洞的施工和使用功能;(2)通过采取长管棚加小导管注浆预加固岩溶破碎地层,以及喷早高强混凝土、全环型钢钢架加强支护、注浆回填钢拱架背后的空隙等措施,能很好地控制既有线沉降,保障运营安全;(3)现场试验段施工能较好地验证设计参数和施工工艺;(4)本设计可对其他类似下穿铁路运营线工程设计提供借鉴。     

隧道仰拱涌突水原因分析及治理措施研究

针对大量隧道出现仰拱涌突水的情况,结合工程实例,从隧址区岩性、水文条件和地质构造三方面对病害原因进行了分析。结果显示:出现仰拱涌突水的隧道大部分围岩为灰岩等可溶岩;水文条件为地表水源丰富,并存在温泉水;地质构造中以褶皱居多,褶皱区的构造节理裂隙和断层破碎带为岩溶水垂直循环提供了通道,且褶皱区存在较高的地应力,从而形成了高压富水的环境条件。针对不同的地质构造以及涌水与降水之间的联系程度,可分别采取注浆堵水、地表处理、泄水洞排水等相应的治理措施。     

岩鹰鞍隧道逆冲强涌水断层高位泄水施工技术

针对怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道F4断层带涌水涌砂的隧道施工难题,主要运用FLAC3D进行数值模拟,根据实际地质情况确定断层带的隧道力学参数,结合现场设计方案建立以岩鹰鞍正洞、排水支洞以及迂回导洞在内的三维计算模型,确立了只进行正洞开挖与先修建排水支洞和迂回导洞再进行正洞开挖两种不同的计算工况。无排水支洞与有排水支洞两种工况计算的结果表明,先开挖排水支洞和迂回导洞再进行正洞开挖有利于隧道围岩的稳定性,保证施工安全。根据计算结果设计完成泄水分压,迂回绕行的施工方案。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

大梁隧道突水突石机理分析及处理措施研究

研究目的:大梁隧道施工中通过向斜翼部奥陶系灰岩与板岩接触带时出现突涌水,水量达2 300 m3/h,在处理突涌水过程中又出现了3次较大规模的突水突石,严重地影响隧道施工安全。因此,必须查明隧道突涌水带的水文地质条件,分析突水突石产生的原因,以采取科学合理的处理措施,确保施工安全。研究结论:(1)突涌水带岩体破碎,裂隙充填有粉末状物质,堵塞了地下水径流通道,使地下水位升高、水量聚集,在水动力平衡条件破坏后,产成突水突石;(2)迂回平导宜设置在地下水补给径流方向的下游侧,以降低施工风险;(3)高位泄水洞宜设置在地下水补给径流方向的上游侧,终点底面高程宜高于正洞拱顶6~10 m;(4)本研究成果对高压富水隧道水文地质条件分析及突涌水处理具有一定的实用意义。