第三系高压富水砂泥岩地层隧道技术研究——以牡绥铁路双丰隧道为例

牡绥铁路双丰隧道洞身穿越长段落、大埋深、富水的第三系砂泥岩地层。为解决隧道降水、超前加固、结构设计及施工方法等技术难题,控制隧道变形,防止涌水、涌泥及坍塌等工程风险,通过现场试验和数据分析,建立了"立体探查、泄水降压、超前加固、支护紧跟、全面监测"的技术路线;确定了地表、洞内超前、洞内径向全方位立体探查与泄水降压的方法,形成了隧道开挖轮廓内外差异化的超前预加固工艺;提出了微台阶开挖、支护紧跟的施工方法;通过监测成果,对隧道结构安全性进行评价。结果表明:第三系高压富水砂泥岩隧道采用全方位立体泄水降压方法及开挖轮廓内外差异化超前预加固工艺,并采用微台阶法开挖、支护紧跟的施工方法,可有效控制隧道变形,确保隧道施工安全。     

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。     

高黎贡山隧道敞开式TBM穿越高压富水软弱破碎蚀变构造带施工技术

为解决敞开式TBM在高压富水软弱破碎蚀变构造带不良地质条件下围岩变形、钻孔困难、支护困难、刀盘被卡、护盾被卡、突涌掩埋设备等工程难题,结合大瑞铁路高黎贡山隧道2台敞开式TBM在滇西南极端复杂地质条件下的施工情况,以PDZK221+481处高压富水软弱破碎蚀变构造带处治为例,从初期支护加固措施、钻孔技术、超前加固措施、侧壁导坑泄水降压措施、TBM卡机脱困技术、不良地质掘进支护措施等关键技术方面进行研究。总结出对于此类不良地质,可采用高位小导洞探测地质、侧壁导坑超前泄水降压、原位超前管棚及注浆加固、盾体区域扩挖释放护盾脱困、掌子面化学注浆加固后清理刀盘周边释放刀盘脱困、初期支护加强等综合处理技术通过,同时提出侧壁导坑断面形式及支护措施、管棚工作室断面及支护措施、超前加固支护措施等。     

宜万铁路齐岳山隧道高压富水断层施工关键技术

摘要： 通过宜万铁路齐岳山隧道F11断层施工,对冻结法、泄能降压法、注浆加固堵水法等施工方法进行比选;经过科研实践总结,优化方案为分水降压和信息化跟踪注浆组合工法,采用泄水洞或平导等附属洞室突水后作为分水降压通道,降低水压,减少突水、突泥风险;再采用信息化跟踪精确注浆加固隧道范围内围岩,快挖快封安全快速通过。解决了岩溶地区隧道高压富水断层快速施工难题,可在类似工程中推广应用。     

富水砂层中盾构隧道联络通道施工技术

在富水砂层中进行联络通道施工,施工难度和风险很大,为提高围岩稳定性、减小施工对周围环境的影响,通过对常用的降水、冷冻、旋喷和注浆等地层加固方法进行技术和经济方面的对比,最终选择了注浆和降水相结合的加固方案。在联络通道施工中采取了洞内超前预注浆、洞外地表管井降水以及洞内轻型井点降水的加固方案,在水仓基坑施工中采取了周边小导管注浆以及坑内轻型井点降水的加固方案。施工过程中对隧道和地表变形进行了监测,由监测结果可知,开挖引起的隧道和地表变形均较小,说明采取的超前预注浆和洞内外降水措施是安全可靠的,可以有效降低联络通道的施工风险。     

富水流砂区间隧道注浆加固技术研究

隧道开挖过程中富水流砂层易引发涌水涌砂及围岩失稳等地质灾害,针对青岛地铁区间隧道富水流砂层注浆堵水加固治理难题,结合帷幕注浆第四强度理论及工程爆破施工影响确定注浆加固圈厚度,设计注浆材料、注浆压力、注浆量等注浆参数;分析注浆加固效果及存在问题。研究表明,富水流砂层注浆堵水加固效果明显,围岩稳定性较好,但也存在地面隆起及管线破坏、掌子面跑浆、注浆加固效果不均等问题,根据现场情况及时采取有效措施,实现隧道安全开挖,对类似水害治理设计及施工具有一定借鉴意义。     

水平旋喷技术在软岩富水地铁隧道中的应用及优化

青岛地铁一期工程M3线试验段区间隧道K15+838.35～+660埋深8.15～13.1 m,穿越VI级富水砂层,地面环境复杂,施工风险极高。在地面不具备降水及垂直加固的条件下,为达到控沉防塌的效果,保证地面建筑物及洞内施工安全,应用洞内环向水平旋喷桩超前支护技术,同时,采用一系列相配套的超前支护技术及加固措施,弥补了水平旋喷桩在砂层及碎石层中不能咬合的缺陷,确保了富水软岩地铁隧道的开挖支护安全。     

隧道软弱围岩中双层小导管超前支护的施工技术

在隧道工程施工过程中,经常会遇到软弱围岩地层,为了避免出现开挖失稳的情况,一般会使用双层小导管超前支护技术进行注浆加固。以三阳隧道为例,从施工准备、小导管设计、注浆施工、注浆异常处理等几个方面对双层小导管超前支护施工技术进行了探讨。     

淤泥地层暗挖矩形隧道密贴雨水箱涵施工关键技术

为解决富水淤泥质地层和粉质黏土层中大跨径矩形暗挖隧道密贴下穿雨水箱涵施工难题,提出采用水平旋喷桩和全断面帷幕注浆结合的技术加固隧道及周边土层,以提高地层刚度。隧道采用分步开挖法,分上下、左中右6步开挖,超前支护采用小导管注浆方案,并分段进行临时支撑拆除和二次衬砌施工,施工过程中对隧道和箱涵变形进行监测。结果表明: 通过水平旋喷桩和全断面帷幕注浆加固改良土体,施工过程中的箱涵变形在可控范围内,且整个施工过程中隧道初期支护结构变形较小（6.8 mm）,说明施工采用的超前加固和开挖支护措施是安全可靠的,可以有效降低类似地质条件下暗挖隧道的施工风险,对类似工程有一定的借鉴意义。     

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。     

超前预注浆技术在高压富水岩溶隧道中的优化应用

为避免在高压富水岩溶隧道施工过程中发生突水突泥,改善施工环境,加快施工进度,依托我国沿海地区某岩溶隧道,分析原全断面超前注浆加固方案在施工中存在的问题,从开孔设计、注浆材料、注浆参数等方面对原方案进行优化,提出并应用基于上半断面开孔的外堵内固精细化超前注浆技术,结果表明： 1）上半断面开孔方式能避免反复拆装钻孔工作台架,可节约工期4天/循环; 2）基于“一孔多用”和“边注浆边检查”两大原则,后序检查孔可及时检查前序注浆效果,在满足设计要求的前提下,可实现快速开挖; 3）采用硫铝酸盐单液浆,既能确保堵水效果,又能实现快速开挖。通过现场应用,每个注浆循环加快工期61.11%,每延米节约注浆材料47.79%。     

我国几类特殊地质条件铁路隧道修建问题与对策概述

特殊地质条件隧道处治是隧道修建的主要难题，为总结经验供类似工程借鉴，本文针对几类典型铁路隧道特殊地质条件隧道修建问题与对策进行研究。1）岩溶主要问题为岩溶发育无规律、易产生突水突泥，主要对策为高位选线、畅排、泄压、水文评价与动态设计等； 2）富水破碎带主要问题为围岩稳定性差、易产生突水突泥，主要对策为超前排水泄压、超前支护与加固地层； 3）高地应力软岩主要问题为易产生大变形，主要对策为主动控制围岩变形、支护宁补勿拆、快挖、快支、快封闭等； 4）岩爆主要问题为无规律性和随机性，主要对策为改善围岩物理力学性能、围岩应力条件、加固围岩； 5）第三系含水砂层主要问题为水稳性差、降水和注浆困难，主要对策为地表和洞内联合降水、扰动置换压密型注浆加固、超前支护等； 6）高地温主要问题为恶化作业环境、降低生产率，主要对策为洒水、通风、放置冰块、机械制冷和劳动保护等； 7）瓦斯等有害气体主要问题为存在气体燃烧、爆突、爆炸风险，主要对策为通风、监测与检测、防爆设备配备、安全生产管理等。     

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。     

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。     

铁路隧道穿越瓦斯煤系地层的旋喷围桩防突工法探析

为确保铁路隧道能够快速安全地穿越瓦斯突出煤系地层，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的防突规定及旋喷桩工艺特点，从“堵”“排”结合的角度，提出一种旋喷围桩快速防突的新型施工方法。首先，依据防突原理，针对超前综合防突和工作面综合防突，开展了“堵”“排”结合的旋喷围桩防突工艺研究； 然后，以叙毕铁路欧家湾高瓦斯隧道防突为例，进行了旋喷围桩防突工法中关于围桩桩径与瓦斯释放孔数量的多方案设计；最后，依据施工定额，结合工程量统计数据，从施工成本和施工时间方面将旋喷围桩防突工法与传统抽排防突措施进行比较。研究结果表明： 1)封闭的高强度旋喷桩加固了防突区域轮廓周线上煤层的地质结构，隔离了围桩内外的煤体，截断了煤与瓦斯突出向围桩外扩展的途径； 2)仅对围桩内突出煤层实施地质钻钻孔和瓦斯排放，使消突范围大大减小； 3)与传统抽排消突方案相比，旋喷围桩防突工法桩内释放孔数量减少为原设计的1/5～1/3时，地质钻钻孔总工程量可减少13%～22%，施工成本按基价计仅增加1.7%～10.5%，既安全高效，又简单易行。     

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。     

玉蒙铁路秀山隧道涌水涌砂地段施工技术

以新建铁路昆明至河口线玉(溪)-蒙(自)段秀山隧道平导PDK34+570涌水涌砂为例,探讨隧道在涌水涌砂等复杂地质条件下,以涌砂体加固施作止浆墙、注浆、管棚施作等施工技术,结合超前地质预报和围岩监控量测技术保证隧道安全施工的方法。     

湘江隧道大跨、浅埋段超前预注浆加固技术

针对长沙营盘路湘江隧道大跨段存在岩土交界面、板岩地层遇水崩解、稳定性差、埋深浅的施工难题,采用超前预注浆技术分部对隧道进行加固,通过注浆过程控制及效果检查确保注浆加固效果,并分析和总结了在全-强风化板岩、砂卵石地层中通过注浆技术堵水防渗,从而保证隧道开挖安全。     

中风化泥质粉砂岩层江底联络通道施工技术

为了解决江底盾构区间联络通道矿山法施工涌砂涌水风险技术难题,以南昌地铁1号线秋水广场站至中山西路站盾构区间赣江江底3#联络通道施工为例,通过现场施工经验总结及注浆方案改进,成功完成了3#联络通道的开挖与支护。施工证明,该施工技术在处于江底的中风化泥质粉砂岩层中是适用的。