隧道工程饱水充填型溶洞处理技术研究

研究目的:宜万铁路马鹿箐隧道"+978"大型富水溶洞充填物为饱水淤泥质粉质黏土夹碎石、块石及孤石,颗粒细、含水量高、强度低、施工风险大。通过本研究,拟找到一个安全可靠、结构合理的支护体系。研究结论:(1)超前帷幕注浆能够起到改良土体、堵水的效果,对充填型溶洞加固效果显著,可以大幅度降低充填物含水率、改善物理力学指标,为顺利开挖创造有利条件,是溶洞处理有效的手段;(2)溶洞段采用双层喷混凝土支护形式的初期支护,有效控制了围岩变形,分担了大部分围岩压力,大大降低了传递至二次衬砌上的荷载;(3)鉴于岩溶水的季节性很强,在雨季地表强降雨的补给下,溶洞内水位会短时间内急剧上升,因此隧道二次衬砌应预留抵抗高水压的安全储备,以保证运营安全。     

隧道穿越大型充填型溶洞的工程地质勘察技术研究

总结宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填型溶洞的综合勘察经验,介绍隧道穿越大越大型充填型溶洞时各种勘察方法的综合应用,查清充填溶洞的工程地质及水文地质条件,以便确定充填溶洞的处理方案。通过EH-4确定岩溶异常的发育范围及空间形态,深孔钻探验证岩溶异常的形式及溶洞内充水、充泥情况,并确定溶洞内充水、充泥数量以及水压力大小,通过地下水化学分析确定突水来源及地下水补给来源,通过水文观测确定了地下水的补给量,为宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填溶洞的处理提出了分级泄水的处理方案。     

隧道穿越大型充填溶洞超前支护方案研究

岩溶隧道在穿越高压富水溶腔时频发突水涌泥灾害,给施工安全和周围环境造成严重威胁。根据渝怀铁路某隧道穿越溶洞实际情况,分别对“超前小导管+帷幕注浆支护”和“管棚+帷幕注浆”2种超前支护方案进行数值模拟分析,对围岩变形特征和塑性区进行对比分析,结果表明:(1)管棚超前支护对控制拱顶围岩沉降、拱底围岩隆起以及周边收敛变形更有利;采用管棚超前支护比超前小导管支护围岩变形明显降低。(2)采用管棚超前支护比超前小导管支护的塑性区发展深度有效降低,更能保护围岩的稳定性。采用管棚超前支护成功通过了该隧道大型充填溶洞的高风险段,可为类似工程提供借鉴。     

宜万铁路龙麟宫隧道穿越大型半充填溶洞综合处理技术研究

宜万铁路龙麟宫隧道DK231+700～DK231+800段大型半充填溶洞纵向长100 m,横向宽100 m,溶洞规模宏大、各段形态各异,隧道整个洞身均位于溶洞内。设计采用立柱支顶与锚喷网结合的溶洞防护方案,防止了溶洞顶板大面积剥落、垮塌,为下部安全施工提供必要条件;根据溶洞与隧道的不同空间关系,采用了复合地基+整体结构、单压式结构及框架结构等特殊隧道结构;针对隧底溶洞充填物承载力偏低的问题,采用了换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆加固的措施,提高了承载力,减小了工后沉降。经过2年多的连续监测,溶洞顶板、隧道结构均处于正常工作状态,说明处理方案安全、可靠。     

野三关隧道穿越高压富水块石充填大型溶洞施工技术研究

主要论述宜万铁路野三关隧道施工穿越大型高压富水块石充填型溶洞的施工技术方案,根据超前地质预报精确超前探测溶洞的位置形状,通过迂回绕避先行越过溶洞腔体,回头对溶腔采用释能降压措施,解除溶洞出现不可预料的突水突泥石安全风险,然后对溶腔溃口进行封堵,主溶腔处采取加强初期支护措施治理溶洞,隧道衬砌结构紧跟顺利穿越大型溶洞,对隧道通过有复杂充填物大型溶洞施工具有系统指导意义。     

基于均匀化方法的破碎千枚岩隧道稳定性分析

隧道穿越高地应力破碎千枚岩段时,容易造成围岩压力和能量的释放,导致隧道支护结构产生大变形破坏。当前的隧道围岩稳定性分析多将围岩与支护结构分开研究,分别求解特征曲线,但是锚杆注浆支护的原理是增强围岩的强度,与围岩成为一个整体共同承载地应力,不能单独作为支护结构考虑。以兰州-张掖三四线铁路XQ2标段新乌鞘岭隧道为研究背景,通过均匀化方法对锚杆注浆加固下的隧道围岩进行等效化处理,并基于约束-收敛理论计算出等效围岩特征曲线及支护特征曲线。结果表明,原支护结构强度不能有效地控制围岩变形,将隧道稳定性分析结果与现场监测数据进行对比,发现新方法能够很好地反映工程实际情况,为锚注加固作用下的破碎千枚岩隧道稳定性分析提供一种相对简便的定量计算方法。     

宜万铁路下村坝隧道大型半充填溶洞处理技术

宜万铁路下村坝隧道施工中揭示大型半充填型溶洞——"+615"溶洞,溶洞处理难度大,技术要求高,为确保施工及运营期隧道安全,在查清溶洞发育地质特征的基础上,研究安全可靠、经济适用的综合处理方案。根据溶洞发育规模、工程及水文地质条件综合考虑隧道工程修建技术特点,经理论计算、工程类比,对"+615"大型半充填溶洞提出了"拱部回填砂浆稳定危岩、隧底桩基承台结构跨越溶洞、洞身加强型复合式衬砌结构"相结合的综合处理技术。结果表明,工程实践效果较好,隧道结构安全可靠。     

贵瓮高速公路建中隧道施工难点及治理措施

溶腔、洞室和软弱破碎带是岩溶地区隧道施工的难点和重点。贵瓮高速建中隧道在施工过程中出现了围岩与设计情况不符以及溶洞塌方等问题,严重影响了施工进度。为此,通过对国内典型岩溶隧道设计施工案例进行分析借鉴,结合建中隧道的工程地质条件,在围岩与设计情况不符段进行方案修改,加强支护;在溶洞塌方段进行掌子面封闭、深孔注浆、回填混凝土等治理措施。经采取上述措施后,拱顶沉降和隧道周边位移均小于控制标准,效果良好。     

软岩隧道初期支护技术措施探讨

软岩隧道的设计施工,由于围岩自身强度及外界因素(遇水软化,风化剥蚀)影响,隧道施工难度及施工风险较大。结合呼准线托克托至周家湾段增建第二线线下工程薛家湾隧道,介绍软岩隧道滑坡段施工采用初期支护应用的基本原理,在设计和施工时除遵循新奥法,还应加强支护,控制围岩松动变形,采用超前支护、初期加强、及时封闭、地质预报、紧跟二衬等措施,保证施工安全,达到了设计要求。     

野三关隧道大型高压富水充填溶腔运营期深化处理技术

宜万铁路野三关隧道在建设期间采用“释能降压、注浆加固、超前支护、结构加强、综合治理”的原则安全处理并顺利通过DK124+602大型高压富水充填溶腔。开通运营近10年来,隧道结构总体稳定,但也发生了强降雨期间溶洞内岩溶水不能及时排放、反灌正洞致中断行车的现象。为进一步降低隧道安全风险,加强排放强降雨期间“+602”溶腔内可能形成的短时高压水,精准实施新增高位排水支洞方案,深化处理溶腔并于2020年汛期取得实效,有效引排了高位岩溶水,确保了宜万铁路的运营安全,为类似工程问题处理提供了借鉴。     

不良地质状况下华蓥山隧道施工技术

华蓥山隧道地质条件复杂,存在溶洞发育、瓦斯含量高、油气涌出、以及涌(突)水等问题。对不同地质情况分别采取不同的措施:对探明的溶槽或溶洞进行"封、堵、排"处理;溶槽或溶洞处理完之后,才能进行正洞掘进,掘进时施作超前支护,同时采取短进尺、弱爆破,紧跟初期支护;油气层施工以"重视探测,严禁火种,加强通风,及时封闭"为原则,合理安排揭煤顺序,同时采用气密性混凝土施作二次衬砌来封闭瓦斯和油气,施工中引进射流技术,采用大直径、长管路压入式通风,并对瓦斯和隧道围岩进行监测。隧道贯通误差远小于规范要求,表明采取的施工技术措施合理可行,可供类似工程参考。     

黔桂铁路北崖隧道5#溶洞处理措施

介绍了黔桂铁路扩能改造工程北崖隧道出口端开挖进尺到DK167 248时,出现5#溶洞坍塌,为使隧道在溶洞充填物内安全通过,防止隧道坍塌,采取的清理溶洞顶部表层、开挖斜坡与坡面防护、开挖与支护、隧底压浆处理等4项处理措施。     

宜万铁路鲁竹坝2号隧道的主要工程问题及其处理措施

鲁竹坝2号隧道是宜万铁路上岩溶发育和地质条件较为复杂的隧道,隧道通过地段分布规模较大的半充填型管道形态岩溶;局部地段含炭质页岩;出口通过浅埋的瓦斯地层,这些都为施工带来难题。重点探讨大型半充填性溶洞、富水区炭质页岩地段初期支护变形和瓦斯地层浅埋段隧道结构等处理措施,取得良好的效果。     

隧道穿越第三系粉质黏土工程特性及支护措施研究

针对山西中南部铁路通道石楼隧道穿越第三系粉质黏土段的实际情况,结合国内外研究成果及相关规范,在对支护结构安全及稳定性分析的基础上,对隧道穿越粉质黏土的工程特性及支护体系进行了总结。隧道施工开挖过程中,洞壁围岩土体位移显著且持续时间长,围岩成洞性较差,裂隙发育,应采取加强初期支护、加强锁脚锚管、采用大拱脚、拱架底部设置槽钢等措施,避免钢拱架拱脚悬空,保证支护结构安全可靠。     

黄金隧道塌方冒顶结构计算及特殊设计

赣(州)韶(关)铁路黄金隧道,因地理位置特殊、地质条件复杂,偏压、富水、溶洞发育,施工难度大。针对隧道埋深70 m,却发生了塌方、冒顶,根据工程类比、结构计算及经济比选后,确定对塌方冒顶段的处理措施。通过对塌方邻近段及坍塌体采用围岩注浆加固、超前管棚注浆、超前小导管注浆、双层初期支护、环形开挖预留核心土法等支护措施,对地表陷坑进行处理,并结合超前地质预报、监控量测等手段,成功通过了塌方冒顶段。     

溶洞分布部位对隧道稳定性影响的数值分析

定量研究不同分布部位的溶洞对隧道围岩位移场、应力场、塑性区分布规律及支护结构受力特征的影响,从而确定对隧道稳定性最不利的溶洞分布部位。以宜万铁路某岩溶隧道为工程背景,利用有限差分软件FLAC3D研究隧道周围无溶洞以及溶洞位于隧道侧部、顶部和底部4种工况下隧道围岩稳定性及支护结构受力性状,得出溶洞位于隧道侧部时对隧道稳定性最不利。     

拉纳山隧道大塌方整治技术

通过对川藏公路拉纳山隧道进口洞身断层带塌方原因分析,提出塌方整治技术方案。施工中加强对隧道围岩的量测,及时掌握地质构造变化的规律,当隧道施工遇到断面过渡段围岩应力集中的部位时,应采取较强的支护措施,满足洞室在"缩口"和"扩口"部位围岩变形的要求;在塌方处理过程中,导管注浆是重要环节,只有砟体和围岩固结强度达到设计要求时才能进行后续工序,同时要保证浆液质量、注浆量和注浆压力,并对固结效果及时进行检查和控制。通过上述方案施工,取得了满意的效果。     

关角隧道板岩大变形机制分析及防治措施

青藏铁路西宁至格尔木段增建第二线关角隧道埋深大,穿越高地应力区及软弱围岩区,所通过区域断裂构造极为发育.板岩段岩体软弱破碎,施工中发生了不同程度的大变形,变形量大、变形速率快、持续时间长、变形破坏不均匀.从围岩岩性、构造应力、地下水条件等分析,关角隧道板岩段大变形主要为围岩塑性流动变形,在有地下水出露区段表现为膨胀变形.对变形段采取封闭工作面、径向注浆、横撑加固、拆换处理等措施,对未开挖段采取加强初期支护、采用双层支护、优化初期支护曲率等措施,确保了隧道安全顺利贯通.     

宜万铁路鲁竹坝2号隧道“+960”溶洞治理技术

宜万铁路鲁竹坝2号隧道施工中遭遇纵向长250 m、横向宽60 m、高58 m的特大型半充填溶洞,根据溶洞工程、水文地质条件及隧道工程修建技术特点,本着"宁强勿弱、一次根治、不留后患"的处理原则,在理论分析与工程类比的基础上对该溶洞采用了护墙支顶、加强隧道结构、桩基承台结构、隧底钢管桩注浆加固及混凝土回填等多种岩溶处理技术,工程实践取得的效果较好,可为相似工程提供参考。     

兰渝铁路两水隧道双层支护试验研究

针对兰渝线两水隧道穿越炭质软岩、设计施工难度大、初支变形不满足稳定性条件、衬砌较早施作而引起开裂等问题,开展双层支护研究工作。通过现场试验对试验段初期支护围岩变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力和混凝土应力等监测。得到初期支护隧道围岩与结构的力学及变形特性,分析其随时间的变化特点和沿隧道横断面的空间分布规律。研究结果表明：围岩压力、钢架应力和喷混凝土应力随开挖进程存在急剧变化阶段,易受施工扰动影响,敏感性随时间逐渐降低,结构应力沿隧道横断面的空间分布呈现“上下大,两侧小”的分布规律。研究结果对建立科学合理的软弱围岩隧道支护结构设计方法具有一定的指导意义。