木寨岭隧道大战沟斜井高地应力软岩大变形施工技术

高地应力软弱围岩段施工不可避免地产生大变形,为合理选择支护措施,有效控制软岩隧道变形,进行专门的研究试验是非常必要的,为解决大变形问题,结合专家意见并根据现场实际采用9个试验段来探索变形施工技术,由试验段可知高地应力软岩大变形施工应放抗结合。随着斜井埋深的增加、地应力的增加,初期支护强度、刚度应相应增加,否则容易出现坍塌;二层支护（套拱）的方法能有效控制变形;超前小导洞,超长水平大钻孔高地应力释放技术的应用,有一定效果。     

木寨岭隧道大变形控制技术

介绍兰渝铁路木寨岭隧道斜井施工期间高地应力软岩地段的大变形情况,并对变形情况结合地质条件、支护结构的合理性、工艺控制等因素以及监测数据进行分析,通过现场施工实际及理论分析提出有效、合理的支护措施;同时,指出下阶段高地应力软岩施工技术研究方向,为下步施工提供指导,也为类似工程提供借鉴。     

兰渝铁路特殊复杂地质隧道修建技术

兰渝铁路位于青藏高原隆升区边缘地带,地质环境极为复杂特殊,存在第三系富水粉细砂岩、高地应力软岩、大直径TBM长距离快速掘进等施工难题,采用室内外试验、理论计算和现场实践相结合的方法,对特殊复杂地质隧道修建技术进行多方面的创新和探索,得到以下成果:1)通过数值分析和现场试验,对第三系砂岩物理力学性质、微观结构和复杂的水稳特性等进行研究,采用地表深井和洞内真空轻型井点相结合的综合降水体系,首创富水粉细砂隧道全断面水平旋喷超前预加固施工工法,攻克第三系流砂难题; 2)提出高地应力软岩设计阶段变形潜势和施工阶段动态调整的分级方法,针对变形机制提出主动应力解除与被动控制相结合的变形控制技术,首创运营期间自动化实时监测系统,构建软岩隧道设计、施工、运营管理的成套技术体系; 3)提出TBM设备参数设计原则,研发同步衬砌、多级级联皮带机出碴系统,首创分阶段通风技术,解决大直径TBM安全快速长距离施工的难题。兰渝铁路特殊复杂地质隧道修建过程中取得的技术成果,填补了多项空白,推动了隧道修建技术进步。     

亚洲铁路第一长隧——大瑞铁路高黎贡山隧道

大瑞铁路高黎贡山隧道全长34 538 m,为亚洲铁路第一长隧。隧道区域地质构造发育,沿线工程地质条件差,具有“三高”（高地热、高地应力和高地震烈度）、“四活跃”（活跃的新构造运动、活跃的地热水环境、活跃的外动力地质条件和活跃的岸坡浅表改造过程）的特征。工程主要不良地质有高烈度地震、 活动断裂、高地温、岩爆、软质岩变形、放射性地层、有害气体等。工程重难点为高温热害问题突出,软岩大变形,隧道涌水量大,软弱破碎围岩地段TBM施工易卡机,安全风险极高、组织管理管控要求严 ,通风效果要求高等。围绕高地热,活动断裂地层,深竖井、复杂地质条件下TBM研制等问题,已立项并实施隧道高地热环境施工关键技术、复杂地质条件新型TBM研制及应用、铁路隧道超深竖井施工关键技术和深埋特长隧道高地温地段混凝土技术。     

高黎贡山隧道1号竖井工作面预注浆循环段高分析与应用

为解决深大铁路竖井建井工作面超前预注浆快速堵水施工问题,以大瑞铁路高黎贡山隧道1号竖井风化花岗岩地层采用工作面预注浆方式加固堵水为例,根据井检孔和开挖揭示的地质情况,针对性地制定"探注结合"的工作面预注浆方案。通过现场试验,总结分析深大竖井工作面预注浆设计、钻孔效率和各种注浆段高等对注浆效果和施工效率的影响,得出高黎贡山深大铁路1号竖井掘进中工作面预注浆加固堵水的合理循环段高为60 m。合理段高的设置使综合施工进度提高6.3%～15.8%,可保证工作面预注浆堵水效果,还可提高建井的综合施工效率、节约施工成本。     

在软弱围岩中TBM法隧道预加固技术

主要研究了TBM在软弱围岩中的施工技术，并通过现场试验，分析了一些主要技术参数，为TBM在软岩中快速施工积累了资料。     

兰渝铁路两水隧道高地应力软岩大变形控制技术

兰渝铁路两水隧道地质条件极为复杂,洞身围岩为千枚岩及炭质千枚岩,属极软岩,受高地应力影响,施工时发生了挤压性大变形,变形和破坏极为严重。以现场测试和理论分析为手段,结合隧道变形特征,探索和研究了适合两水隧道的软岩变形控制技术,并得出以下结论:1)软岩隧道的变形特性及稳定性(塑性区)取决于地应力、围岩的力学特性、开挖断面等,且与围岩的支护条件密切相关;2)通过采用加大预留变形量、加大支护刚度、多重支护,优化施工方法、适时施作二次衬砌等手段有效地控制了大变形,较好地解决了两水隧道高地应力软岩施工问题。在此基础上,提出了软岩隧道大变形分级标准及其对应的支护参数。     

喜马拉雅山区域深埋软硬互层地质条件下敞开式TBM施工方法研究

针对敞开式TBM在深埋软硬互层围岩地质条件下遇到的技术难题,以喜马拉雅山区域某深埋水工隧洞为背景,分析了深埋软硬互层围岩地质条件下软岩对TBM掘进的影响及表现特征,提出了针对性的解决措施并成功实践。研究发现:由于岩层软硬相间变化频繁,造成软岩灾害在空间上随机分布;在大埋深高地应力洞段,软岩地层一般具有遇水崩解软化效应显著、变形快、"泥裹刀"现象严重、向外鼓胀崩解、难以出渣及塌方频发的特点,严重制约TBM快速掘进。通过实例分析总结了软硬互层围岩地质条件下顺利通过软岩的施工方法,采取分区段动态调整施工对策以适应深埋软硬互层复杂地质条件,可为国内外类似工程提供借鉴。     

宝兰客专渭河隧道1号竖井设计

宝兰客专渭河隧道全长10016 km,设置3竖井2斜井辅助施工,1号竖井深544 m,开挖断面230 m2,属于深大竖井,地层上软下硬,选择安全合理的结构型式及施工方法意义重大。结合实际地质情况及受力分析,采用钻孔咬合桩加喷锚支护的联合支护型式,逆作法施工,并设置内衬墙,保证了竖井施工安全;竖井回填加设钢筋混凝土隔板,确保正洞隧道结构受力安全。     

米仓山隧道深大竖井建井新法

为解决目前公路行业面临的大直径竖井建设缺乏相关规范支撑和竖井主要采用复合式衬砌及单行掘砌作业带来的工序复杂、建井速度慢、缺乏相应施工机械配套和安全性较差等难题，通过吸收煤矿深大竖井主流支护与掘砌技术，结合公路运营情况考虑送风井与排风井分设或通过中隔墙合设的布置方式，在公路行业现有支护与掘砌技术的基础上，对米仓山隧道通风竖井进行多方案研究，最终选定单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业单井布置方案，并采用该方案安全快速地建成净直径9 m、深431.8 m的深大竖井。工程实践表明： 1)在同等通风面积下双井工程量要小于单井工程量，但由于其配套施工设备造价高，单井造价要低于双井造价； 2)单层模筑混凝土衬砌与短段掘砌混合作业方式在进度和施工安全等方面优于复合式衬砌及掘砌单行作业方式，可作为公路深大竖井建井新方法。研究结果可为今后深大竖井的修建提供技术支撑和为规范的修订积累经验。     

富水风化花岗岩铁路深大竖井涌水治理施工技术——以大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

为解决富水风化花岗岩地区修建超深铁路竖井建井过程中涌水淹井问题，以大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道1#竖井建井施工为例，针对1#竖井地质条件复杂、地层富水高压、工作面狭小、抽排水难度大等特点，借鉴类似工程和现场试验总结，对竖井工作面“探注模式”、狭小空间钻孔施工、注浆控制及钻注段高优化、掘砌等技术进行研究。提出在富水花岗岩地区铁路超深竖井修建过程中采用“有掘必探、以堵为主、堵排结合”的施工原则和“工作面预注浆+井筒壁后注浆”涌水治理方式，不但能有效控制建井过程中开挖面涌水量，还可在一定程度上提高综合施工效率。     

预应力锚索支护技术在高地应力大跨径隧道挑顶施工中的应用——以渭武高速公路木寨岭隧道为例

为解决高地应力软岩环境下斜井进正洞交叉口挑顶施工难题,以渭武高速公路木寨岭隧道2#斜井进正洞为工程背景,对原挑顶设计方案进行优化,基于高强预应力支护理论,提出以小孔径预应力锚索支护技术为核心的挑顶方案,取消原设计方案中的托梁和支撑梁,实现"以索代撑"。对小孔径预应力锚索支护结构和施工工艺、挑顶支护设计和实施方案进行研究,并采用该方案对木寨岭隧道2~#斜井进行挑顶施工,围岩变形监测结果表明该方案安全有效。     

关于高原铁路某隧道敞开式TBM开挖直径的探讨

为探讨高原铁路某隧道不良地质条件下敞开式TBM开挖直径是否适应的问题,结合已建、在建工程存在的问题及施工数据,分析TBM法隧道初期支护变形侵限的原因,且通过对比分析工程地质数据、衬砌参数,认为不良地质条件下TBM护盾收缩及初期支护体系形成支护能力周期长是造成初期支护侵限的主要原因。预测当TBM开挖直径为10.2 m时,该高原铁路隧道TBM段Ⅲ级围岩中等及以上岩爆段、Ⅳ级围岩（节理密集带）、Ⅴ级围岩（蚀变岩）存在初期支护侵限的风险。提出如下建议： 1）设计TBM开挖直径时考虑护盾收缩量; 2）在强烈岩爆段、节理密集带、蚀变岩等情况下,采用钢管片施作初期支护以提供临时支撑,缩短支护能力形成周期,并将TBM开挖直径适当增大为钢管片安装预留空间。     

山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策

如何在软弱围岩地质条件下安全快速地修建长大隧道是当前隧道工程界面临的重要课题之一,尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时,常常形成大变形等地质灾害,严重影响施工安全和进度。通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机制及变形控制基本理念进行分析,并结合相关工程实例提出软岩隧道支护结构安全稳定性评判标准及施工应采取的相应对策。认为:1)软弱围岩隧道由于支护参数、施工方法选择不当,支护结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力时,往往会出现结构大变形和破坏;2)软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载,二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载,软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构强度;3)超前支护与加固技术可提高围岩的自承能力并减小作用在支护结构上的荷载,且应当成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向;4)在高地应力山岭隧道方面,应进一步开展施工阶段地应力测试,以利于针对性地选择施工方法和支护参数。     

特长公路隧道斜井、竖井设计技术与经验

为解决特长公路隧道斜井、竖井设计中方案比选多、工作繁琐及技术要求高的难题,结合龙潭隧道、大坪山隧道、乌池坝隧道斜井和竖井设计实践,总结和研究斜井、竖井的布置,斜井、竖井方案的比选,斜井倾角与提升方案的选择,斜井与联络风道相交设计及竖井施工方案等关键技术。主要得出如下结论:1)斜井、竖井的布置应利用地形、地质条件,灵活设计;2)斜井、竖井方案比选需改变"竖井通风阻力小,优于斜井"的惯性思维;3)不应仅考虑施工便利而选择缓坡斜井,增加建设成本和运营通风费用;4)斜井与联络风道相交宜采用分岔布置式,虽结构复杂,但风流顺畅;5)反井法具有降低劳动强度和施工成本,提高机械化施工水平的优点。     

极高地应力软岩隧道贯通段变形控制方案研究——以兰渝铁路木寨岭隧道为例

为了解决极高地应力软岩隧道越岭核心贯通段大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下结论:1)确定了越岭核心贯通段的长度;2)提出了越岭核心贯通段"4层初期支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)得到了贯通段多层初期支护结构变形控制效果;4)说明贯通段施工及变形控制方案可行。     

一种改进的硬质岩深竖井反井施工技术及竖井围岩压力取值探讨

以福建漳（州）永（安）高速公路官田隧道通风竖井为工程依托,针对该竖井径深比较小的特点,对传统的钻机反井正向扩大法进行了工艺改进,使用空气潜孔锤代替传统反井钻机钻头,合理控制钻压并使用减压式钻进,有效地减小了导孔的倾斜度,并减小了钻头的磨损,实现了竖井的快速施工,形成一套用于径深比较小（小于1.3%）的深竖井反井施工技术;同时引入自动监测和无线传输技术对硬质岩深竖井的水平围岩压力进行测试,测试断面埋深在180~320 m,实测围岩压力为0.01~0.03 MPa,是JTG/T D70-2010《公路隧道设计细则》中秦巴列维奇公式计算值的24%~46%,而且跟埋深无直接关系;建议今后在竖井设计中对围岩压力取值适当优化,并通过更多的试验样本和工程实践进一步完善。     

高黎贡山隧道大规模突涌综合治理技术

为快速解决大瑞铁路高黎贡山隧道出口端TBM掘进D1K224+200～+230里程段后出现的突泥涌水地质灾害、隧道塌方冒顶、TBM被关在掌子面、皮带传送机中断等问题。根据隧道工程地质条件和施工开挖过程情况,分析隧道突涌原因,借鉴国内富水全风化花岗岩突涌处治经验,提出在隧道洞身地表河道改修、塌坑回填、深孔加固,确保洞顶稳定和防止水流下渗,同时在突涌体两端施作注浆加筋挡墙,为洞内清淤和TBM恢复掘进提供安全保障,形成了"高位锁口、泄水降压、两头夹击、支护加强、快挖快封"的施工技术措施对溃口进行处理,成功解决了富水风化花岗岩隧道溃口的突涌塌方冒顶的技术难题。     

堡镇隧道围岩变形破坏特征及支护措施探讨

针对宜万铁路堡镇隧道存在的软岩地质高地应力问题,结合地质勘察资料和现场监测资料,对堡镇隧道围岩的变形破坏特征进行了深入探讨;并根据该隧道软岩大变形、高地应力的特点,提出了基于预支护技术的衬砌支护措施。工程实践表明：这种综合应用管棚、型钢拱架、锚杆等的预支护措施适合于软岩大变形地段的隧道施工。     

浅埋段软岩隧道施工工法优化模拟应用分析

隧道洞口浅埋段施工易受地表水及不良地质条件影响,隧道大变形或掌子面溜塌事故频发,施工安全风险极高。为解决洞口浅埋段软岩隧道变形控制难题,建立三维数值模型,对不同施工工法的围岩变形及其优缺点进行对比分析,确定采用三台阶临时仰拱法,并通过现场应用验证了优化工法的可行性。结果表明:该工法可在中、下台阶增设临时仰拱,隧道初期支护及时封闭成环,支护结构受力得到改善,对变形控制效果较好。虽相比CRD法在控制隧道变形方面略有不足,但综合各方面因素,优先考虑选择该工法,并采取了分阶段支护参数加强措施。经现场施工实践验证,采用该工法配合分阶段补强支护措施,初期支护变形增长速率很快减小并趋于稳定,可有效控制隧道初支大变形,保证施工安全和进度。