第三系砂泥岩隧道贯通段安全施工技术研究

以双丰隧道第三系富水砂泥岩地层剩余59 m贯通段为工程背景,结合第三系砂泥岩地层的特点对隧道曾发生严重的涌水突泥事故原因进行研究,并对后续施工技术重难点进行详细论述与分析。通过采取综合泄水、降水、减压施工方法与全断面超前注浆加固施工方法、超前锚固及支护施工方法、三台阶临时仰拱+中立柱施工方法等综合施工技术实现剩余段落的安全贯通。最后对施工效果进行综合评价,以期为类似隧道地层施工提供借鉴。     

牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术

双丰隧道是牡绥铁路最长隧道和重点控制性工程。隧道洞身长约2.3 km段穿越第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带的地层,其中第三系砂泥岩成岩作用差,属于极软岩;而隧道埋深较深,地形起伏不大,地下水在第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处呈现富集,具有水量大、补给来源广和空间分布极不均一的特点,导致隧道变形大,塌方、涌水涌泥的风险极高,造成施工困难。结合本地层特点研究并采用上半断面加固全断面的超前注浆加固方案,经综合效果评价和施工开挖验证,加固效果良好,有效地保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

富水砂岩、泥岩隧道泄水降水减压施工技术研究

双丰隧道穿越第三系富水砂泥岩段,由于该段地层性软,地下水丰富,施工中曾先后发生两次较大涌水突泥事故,施工难度极大。结合双丰隧道,分析了第三系富水砂泥岩地层的特点,详细介绍了第三系富水砂泥岩地层泄水降水减压的综合施工方法,并对各种方案产生的效果进行合理分析与总结,为类似隧道地层施工提供借鉴。     

牡绥铁路双丰隧道辅助坑道设计研究

双丰隧道是牡绥铁路最长的隧道和重点控制工程,其辅助坑道设置对隧道建设本身及牡绥铁路整体建设都具有重要的意义。隧道开工后因施工组织受客观条件影响,先后将设计的2座斜井由单车道变更为双车道;在2号斜井工区率先进入第三系泥岩后,开挖变形大,易发生涌水涌泥,施工受阻,通过对比研究斜井、迂回平导方案,推荐增加迂回平导辅助1、2号斜井工区施工;详细介绍斜井断面的拟定及新增迂回平导平、纵断面设计及优化和内轮廓拟定等,最终有效保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

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。     

突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理

梁府台隧道塌方冒顶段为下第三系砂岩夹泥岩与白垩系泥灰岩夹页岩的接触带,围岩总体上成岩作用差,开挖过程中因突泥涌砂造成塌方冒顶。本文从地质情况的突变性和施工的规范性等方面分析了事故发生的原因,根据实际施工条件及工期要求,制定以超前大管棚配合帷幕注浆的处理方案。大管棚对于塌方冒顶段加固效果良好,提高了塌方段围岩的整体性,改善了隧道结构的受力。帷幕注浆加固可以很好地处理本隧道出现的突泥涌砂,防止了开挖过程中出现围岩失稳,降低了隧道塌方段施工的风险。     

隧道在地质软弱带的失稳机制及超前支护效果分析

以厦深铁路梁山隧道软弱带涌水突泥段为研究对象,应用工程地质分析和数值模拟方法,揭示了开挖面失稳及地表形成陷坑的发生机制,即软弱带的物理力学性质和空间分布特征是导致开挖破坏的主要因素.提出了采用"水平旋喷预加固+大管棚超前支护"的超前支护技术加固软弱带的治理措施,并运用有限元数值模拟方法对治理效果进行了定量评价.     

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。     

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。     

隧道富水砂质泥岩与安山玢岩接触带施工技术研究

结合双丰隧道第三系砂泥岩与安山玢岩接触带特性,通过隧道结构方案的综合研究、试验段结构受力监测、洞室变形监测、数值模拟等方法,确定了不同条件下合理的支护参数、施工方法和辅助工程措施,全面控制了隧道变形;认真分析接触带的富水情况,砂质泥岩遇水软化膨胀和流变性,以及接触带地段的施工技术重点、难点,制定切实可行的接触带施工方法、施工工艺等,规避塌方风险,保证施工顺利进行和施工安全。     

湘桂铁路山乾隧道岩溶涌水涌泥原因分析及治理措施

山乾隧道是湘桂铁路永州至柳州段典型的岩溶浅埋隧道。根据初期地质调绘资料,并结合施工过程中揭示的岩溶发育程度及涌水情况,中铁二院开展了补充水文地质调查,分析了隧区地下水补给、径流、排泄条件和隧道涌水涌泥原因,并提出了设置短泄水洞+地表截排水方案和设置长泄水洞+集水通道方案。综合考虑投资、技术及运营安全,最终采用了设置长泄水洞+集水通道方案。在后期施工和运营中,隧道未再发生集中涌水涌泥,表明治理方案合理有效。     

雁门关隧道破碎带突泥处理施工技术

长大隧道施工中通常穿越断层破碎带,在裂隙水发育的断层破碎带发生突泥,将严重影响隧道施工。结合北同蒲取直线雁门关隧道破碎带突泥施工处理实际,介绍了封闭掌子面、临时套拱加固临近突泥段初期支护、施作50密排双层超前小导管及上弧初期支护、突泥段套拱施工、左右交错开挖下导并施作初期支护、施作仰拱及二衬等断层突泥处理方法,对同类隧道工程有借鉴意义。     

西寨隧道涌水涌泥整治技术

通过介绍西寨隧道不同条件下 2例涌水涌泥病害整治措施 ,提出在特殊条件下处理隧道涌水涌泥病害的新思路。     

高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究

为总结高速铁路隧道岩溶灾害及其防治关键技术,结合沪昆高铁、重庆枢纽及成贵高铁的典型实例,分别从综合超前地质预报、深埋隧道高水压富水区综合防控、强岩溶化洞段围岩成套加固和隧底大(巨)型溶洞跨越4个方面对目前高速铁路隧道岩溶中涌水突泥、强岩溶化洞段围岩失稳及隧底大(巨)型溶洞三类灾害的致灾机理及防治技术进行总结和分析。结果表明:(1)综合超前地质预报是预防岩溶隧道涌水突泥灾害发生的有效手段;(2)对高速铁路岩溶隧道高压富水区,可采用超前帷幕注浆、径向注浆堵水的综合防控技术;(3)强岩溶化洞段可采用圬工回填、钢管群桩、微型桩、旋喷桩等围岩加固技术;(4)对岩溶隧道底大(巨)型溶洞,可采用空心柱混凝土回填、桥梁跨越、桩基框架结构、桩筏结构等综合处理技术。     

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。     

胡麻岭隧道第三系富水砂岩地表深井降水研究

胡麻岭隧道为兰渝线重点控制性工程,隧道中部通过长4 250 m的第三系弱胶结含水粉细砂岩,在地下水作用下,掌子面开挖扰动后工程性质迅速恶化,基本呈散砂、稀糊状,局部还伴有涌水涌砂现象,施工受阻。针对这种情况,洞内开展了集水井降水、井点降水、分步超前降水、边墙侧向深井降水、轻型井点(真空降水)、水平旋喷、注浆固结、冷冻固结等研究试验,确定采用洞内深井与轻型井点相结合施工降水方案。但受岩层地下水水头高、渗透系数小、洞内降水作业工序繁杂及降水后达到开挖条件的周期长等影响,施工进度滞缓,因此研究地表深井预降水。通过对工程场地水文地质条件、施工现状、工法等综合分析,进行现场水文地质试验,分析计算采用地表深井预降水的井间距离及设计深度。     

长大单坡隧道涌水段综合治理施工技术

通过重庆地区万开高速公路铁锋山2号隧道的施工,提出了长大单坡下坡隧道高涌水地段综合治理施工方法,采用地质超前预报探明涌水段位置和涌水规模,对涌水量大的破碎带采用超前深孔预注浆和超前管棚预注浆止水,并在初期支护后采用周边径向注浆防水。结果表明,该综合治理施工技术能有效地控制进入隧道水量,保证施工安全顺利进行。     

太中银铁路岗城隧道突泥塌方处理

研究目的:岗城隧道位于陕西省横山县,为一单洞双线隧道,全长4 575 m.施工中发生突泥塌方,涌泥约1 000 m3,塌方处隧道埋深94 m,地表最大沉降5.137 m,针对突泥塌方段的特点,对于岩层加固进行了"大管棚+上半断面超前预注浆"法、夯管法和冻结法的比选,推荐采用"大管棚+上半断面超前预注浆"法施工.研究结论:(1) 岗城隧道突泥塌方处理方案选定合理;(2) 岗城隧道涌泥涌砂塌方地段的超前支护注浆加固是治理塌方涌泥有效的方法.(3) 岗城隧道突泥塌方处理证明了做好地质超前预报是安全施工的必要手段.     

风化泥岩地层隧道围岩稳定及质量控制

泥岩地层具有饱水软化、脱水风化开裂的工程特性,在泥岩地层进行隧道施工极易引发围岩失稳,给施工进度和施工安全带来极大挑战。本文首先通过单轴和三轴等室内力学试验获取泥岩的物理力学参数,再对现场采用的红外探水和TST超前地质预报监测方案和实用性进行分析;然后基于泥岩力学试验结果和支护结构对泥岩隧道开挖围岩稳定性进行数值模拟,并分析管棚对围岩稳定的控制效果;最后结合围岩压力和钢架应变监测结果对现场围岩稳定进行验证与评价。结果表明,围岩压力值稳定在20.50 kPa附近,而钢架应变则保持在260左右,现场采取的泥岩地层控制措施有效。研究结果可为泥岩及类似地层的隧道围岩稳定控制技术提供参考。     

西成客运专线福仁山隧道地质勘察

通过对西成客运专线福仁山隧道地质条件的分析,研究总结了福仁山隧道可能存在的地质问题。根据地应力测试结果,该隧道埋深300～500 m围岩中存在中-高地应力,埋深大于500 m的围岩中存在高地应力,局部地段存在极高地应力,有发生中等岩爆的可能。在洞身大理岩岩溶发育及部分隧道浅埋地段,产生突、涌水(泥)的可能性较大。隧道通过断层破碎带、褶皱核部、地层接触带、长大密集节理带等地段时,施工时极有可能出现坍塌等围岩失稳现象,针对以上问题,在设计及施工中应加强超前支护且及时衬砌,并加强排水措施。