第三系半成岩地层隧道结构设计及施工研究

第三系半成岩时间短、暴露易风化、遇水易软化,此类地层隧道施工易遇到掌子面突水涌泥、拱脚下沉、初期支护结构变形侵限等问题。文中依托云南省某隧道为研究对象,通过采取补充勘探、现场调研、理论分析,以及衬砌支护结构优化等手段,对隧道结构设计及施工措施进行深入分析研究,总结适合第三系半成岩地层隧道设计及施工的理论及方法。主要结论如下：隧道可通过设置洞内泄水孔、地表深井降水有效降低地下水的水头压力,减小掌子面突水涌泥风险;隧道超前支护采用水平旋喷桩能有效控制掌子面前方加固范围,形成固结强度高、抗渗能力强的预加固体,保证施工安全;设置锁脚钢管桩、扩大拱脚的联合沉降控制方案,可有效控制隧道拱脚下沉;取消系统锚杆加强初期支护可保证结构安全。     

富水软弱地层隧道预加固技术与开挖方法研究

依托三亚隧道穿越全风化石英岩富水软弱地层工程,对该地层条件下隧道的施工技术进行研究。针对现场采用的水平旋喷桩预加固方案,通过力学参数试验掌握了旋喷桩体的物理力学特性,并建立了三维数值分析模型,对水平旋喷预加固的效果及加固后所采用的施工方法进行了比选分析。计算结果表明:采用水平旋喷预加固结合CRD法能够较好适应该地层条件下的隧道开挖。现场应用良好,可供类似工程参考。     

格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段超前预加固方案比选研究

高原高寒地区风积沙地层隧道具有失稳快、易坍塌、初期支护变形速率高，且受区域气候影响，施工进度慢、有效施工时间短等特点，为解决风积沙隧道开挖时漏沙、洞顶坍塌及支护完成后的变形控制问题，保证安全快速施工，依托格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段工程，根据水文、地质及周边环境选择隧道内水平旋喷桩、地表竖直旋喷桩及地表注浆3种超前加固方案，从安全性、经济性、施工工期及技术难度等方面进行比选论证，确定采用地表竖直旋喷桩并有效实施。现场实施和监测结果表明： 在施工条件允许的前提下，地表竖直旋喷桩超前加固能有效防止漏沙及洞顶坍塌，保证隧道工作面的稳定，且能实现超前加固与开挖平行作业，达到安全、经济和快速施工的目的。     

水平旋喷加固在富水未成岩粉细砂层中的应用

为在以富水砂层为代表的软弱地层顺利施工隧道与地下工程大断面,以兰渝铁路某隧道富水未成岩粉细砂层水平旋喷加固及支护施工为例,对水平旋喷加固机制、旋喷参数选择、机械设备配置及施工关键控制技术进行研究及应用。通过高压水平旋喷在开挖线周遍形成水平咬合桩和开挖面稳定锚固桩,有效避免了开挖过程拱顶流砂、坍塌及工作面失稳的现象,实现了富水砂层隧道大断面开挖,提高了开挖施工综合效率。     

隧道突水涌泥风险管理

介绍了隧道突水涌泥风险管理的意义及方法,讨论了隧道工程中突水涌泥风险管理的内容和流程.隧道突水涌泥主要的制约因素有地形地貌条件、地层岩性和地质构造等,评估采用定性和定量相结合的方法.风险的控制措施主要有加强地质预报、加强人员安全及事故应急处理培训以及建立有效的逃生系统等.     

地铁暗挖隧道断层破碎带突水涌砂原因分析及处治技术

青岛黄岛区某地铁区间隧道穿越断层破碎带时发生突水涌砂地质灾害,为保证隧道施工安全及后续顺利开挖,对富水断层破碎带突水涌砂原因及力学形成过程进行分析。富水断层破碎带稳定性差,未进行有效加固,在开挖卸荷和爆破扰动双重作用下,岩体防突水层厚度超过临界状态,进而导致掌子面发生突水涌砂。考虑到地铁暗挖隧道施工空间狭小、材料运输不便等特点,采用以地表模袋注浆为主、洞内堵水注浆为辅的综合处治措施。结果表明:注浆加固后的掌子面湿润无流动水,浆脉清晰可见,渗漏水量小于1.5 L/(min·m),渗流通道得到有效封堵,保证隧道顺利通过突水涌砂段。     

上皮林隧道突水涌泥原因分析

本文介绍了上皮林隧道地下水水文地质特征,对隧道中形成突水涌泥的水文地质条件进行了分析,揭示了上皮林隧道突水涌泥的形成原因。本文对于山区岩溶隧道的水文地质条件分析和突水涌泥的原因分析具有借鉴意义。     

岩溶隧道突水涌泥致灾机理研究

为防治岩溶隧道突水涌泥给隧道施工造成灾难性后果,以广佛肇高速公路罗仔山隧道为例,研究管道型岩溶隧道突水涌泥致灾机理及预测计算。通过分析发生突水涌泥的灾害特征和机理,建立相关力学模型,以研究隧道突水涌泥的极限状态。研究得出:1)隧洞发生突水涌泥时围岩最小防突厚度的界限条件;2)充填体在充填介质渗透、滑移失稳时的稳定系数K,以此来判断该处是否发生突水涌泥的情况。     

龙潭特长公路隧道突水涌泥坍塌治理措施探讨

突水涌泥导致的坍塌治理是当前公路隧道建设中十分棘手的课题,治理措施既要考虑当前施工的稳定,更要考虑运营过程中复合式衬砌安全.龙潭特长公路隧道为在建的湖北宜昌至恩施高速公路上的控制性工程,左洞长度为8 693 m,隧道土建施工分为两个合同段双头掘进.出口施工至距洞口2 042 m处发生突水涌泥,导致已初期支护地段发生坍塌和变形.通过采用多种方式治理,施工顺利通过该段,为同类工程问题的处理积累了经验.     

铁路隧道疑难工程地质问题分析——以30多座典型隧道工程为例

以30多座在施工中发生与地质因素有关的工程事件为例,归纳为15类疑难工程地质问题： 高压富水岩溶、软弱围岩大变形、太古界硬质变质岩大变形、侵入岩脉蚀变风化破碎岩体塌方和突泥、富水逆掩断层破碎带大规模突泥、层状地层大规模顺层塌方、中更新统老黄土崩塌、新第三系地层突泥涌砂、泥岩页岩可燃气体燃烧和爆炸、白云岩剪涨裂缝突砂涌砂、岩溶地面沉降、含石膏地层围岩变形、断层破碎带与软岩层面组合围岩变形、新第三系粉质黏土岩（土）垂直节理坍塌变形及石英砂岩断层破碎带突水涌砂。分析各类疑难工程地质问题发生的原因,总结其工程地质特征。针对高压富水岩溶的分类、断层破碎带突水涌砂和大变形问题、高压地下水的防治、高位选线、大变形及大变形分级标准、挤压大变形和卸荷大变形、隧道顺层偏压构造的危害、5种围岩变形失稳类型的特征对比、隧道围岩压力现场实测、岩溶地面塌陷、Q2老黄土和N2黏土层垂直节理渗水崩塌、N2弱胶结地层“流变”、石膏地层隧道衬砌开裂以及非煤系地层的可燃气等14类问题进行讨论,并从依法合规性、地质不确定性、专项地质工作、工程劣质岩、修订围岩分级和纳入规范等方面提出6条建议。     

城市地铁旋喷桩施工技术

介绍了北京地铁五号线某区间暗挖隧道在富水饱和土体中施工时,在隧道地面两侧施做竖向旋喷桩,形成隔水桩墙,结合洞内施做水平旋喷桩形成隔水围幕,最终达到了“改良地层,控制变形;形成隔离,抑制水患;综合治理,保障安全”的目的。     

某隧道底板大规模突水原因分析与处治技术

某隧道在穿越破碎盐溶角砾岩与完整石膏夹层接触带时,由于充足的地表水源和良好的补给通道,引发隧道底部3 800 m3/h的大规模突水,给周边环境和施工安全造成严重破坏和威胁。如何有效的处治隧道底部如此大的突水,控制施工风险和保证隧道结构稳定成为最关键的技术问题。经过多种方案对比研究,通过“先引后堵、先径向加固再底板封堵、先易后难局部集中处理”的总体步骤,实现了隧道底部突水由快速流动状态到相对静止状态的转变,为隧道底部注浆堵水提供施作条件,再通过径向注浆和深孔底板注浆降低围岩的渗透系数和提高隧道结构稳定性,控制地下水流失,不给通车运营留下质量和安全隐患。     

中天山隧道超高水压富水破碎带施工方法研究

为解决南疆吐库二线中天山隧道出口钻爆法反坡施工中突遇的超高压涌水施工难题,采取超前地质预报和隧道涌水量、水压及连通性测试,预测前方地质情况以及涌水变化规律。针对掌子面前方超高水压富水破碎围岩,结合现场施工情况,对超前注浆堵水、涌水掌子面直接排水、隧道进口施工降压泄水洞等方案进行比选,最终确定了超前注浆堵水施工方案,成功突破了中天山隧道6.3 MPa超高压富水破碎段施工,确保了隧道的施工安全。     

厦深铁路大南山隧道F2-1断层突泥涌水处理技术

厦深铁路大南山隧道在开挖至F2-1断层破碎带DK262+411时出现了突泥涌水,涌水量约为60m3/h,段内围岩主要为花岗岩、石英岩、辉绿岩等组成的断层角砾岩,遇水泥化,围岩稳定性差,根据现场情况设计了止浆墙,并采用上半断面布孔的全断面注浆技术对该段进行了注浆堵水和加固处理,顺利安全地通过了该断层。     

大瑞铁路老红坡隧道穿越接触带单侧涌泥处理技术

大瑞铁路老红坡隧道穿越可溶岩与非可溶岩接触带施工单侧发生涌泥大变形地质灾害。通过分析变形开裂及地质成因，正洞内采用迂回导坑方案探明涌泥体范围，采用洞内扩挖工作洞室，在隧道单侧轮廓外施作超前水平注浆+高压水平旋喷桩加固及超前水平长大管棚的方案进行处理，并对该段支护及衬砌结构调整加强。依据现场工况，采用三台阶法分部、分段拆换作业，在钢架拱脚增设临时仰拱或临时横撑控制收敛变形，及时施作格栅钢架模筑衬砌，变形稳定后再施作永久二次衬砌。该技术在大瑞铁路老红坡隧道单侧突泥涌水地质灾害处治施工实践中得到了成功应用，取得了良好效果。     

黄土隧道地表塌陷原因分析与施工对策研究

基于兰渝铁路工程某大断面黄土隧道的工程背景,分析在黄土地层不良地质段发生地表塌陷、初期支护严重变形、拱顶沉降及洞内收敛过大等现象的原因;同时根据地表塌陷段的地质情况,结合数值模拟分析,提出地表旋喷桩注浆加固地层、洞内超前注浆预支护以及提高初期支护强度的综合处置方案,很好地实现了隧道安全施工的目的。针对黄土地层大变形及地表塌陷区采取的施工控制技术可供今后类似隧道借鉴和参考。     

低应变反射波法水平旋喷桩质量评定研究

富水粉细砂地层中的隧道大断面施工,需要施作超前水平旋喷桩护壳及掌子面超前核心土旋喷桩加固后才能保证安全开挖,因此确保水平旋喷桩桩身质量十分重要。采用低应变反射波法对掌子面上台阶5根水平试验桩的波形进行分析、解译,检测了桩身有无断桩、缩颈、离析等缺陷及相应缺陷的位置,并与开挖后桩体质量对比,证明应用低应变反射波法进行隧道内水平旋喷桩桩身完整性检测是一种快速、无损的方法,且其检测结果可靠。