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。     

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。     

高压富水区山岭隧道施工注浆堵水技术研究

为了保障高压富水区山岭隧道施工安全,现场经常采用注浆堵水措施,而目前隧道注浆堵水时地下水渗水量和支护结构外水压力变化特性尚有待于进一步研究。依托南大梁高速公路华蓥山隧道工程,基于复合式衬砌山岭隧道"堵水限排"的防排水理念,采用理论分析和数值模拟方法,分析了高压富水区复合式衬砌山岭隧道围岩注浆堵水时地下水渗流场特征,推导了高压富水区山岭隧道采取注浆堵水时隧道渗水量和支护结构外水压力的计算公式,得到了隧道渗水量及支护结构外水压力与注浆圈厚度、围岩和注浆圈渗透系数之比及围岩和初期支护渗透系数之比间的关系。研究结果表明:高压富水区山岭隧道注浆堵水时,隧道渗水量和支护结构外水压力的主要控制因素为:注浆圈厚度、注浆圈及初期支护的渗透系数;隧道渗水量和支护结构外水压力随着注浆圈厚度的增加及其渗透系数的减小而降低,综合考虑注浆堵水效果及施工成本,建议注浆圈厚度为6～8 m、围岩与注浆圈渗透系数之比为100～200时较优;高压富水区山岭隧道防排水系统设计,需要考虑注浆圈和初期支护堵水作用以及横纵向排水管排水效果,即综合防排水设计才可以减小排水量,有效降低支护结构外水压力。研究所得隧道注浆堵水的相关参数成功应用于实际工程,为高压富水区隧道工程注浆堵水设计与施工提供了一定的参考。     

超细水泥注浆在青岛地铁隧道初期支护渗漏水治理中的试验研究

微裂隙型渗漏水是城市地铁隧道建设中经常遇到的工程问题,由于岩体裂隙网络发育空间的不均一性及裂隙尺寸微小导致的可注性差,其治理难度较大。针对青岛地铁二号线花岗岩地层微裂隙型渗漏水,通过工程地质与水文地质分析总结该类型渗漏水的治理难点,通过现场试验手段优选注浆材料,对比注浆效果与P-Q-t曲线,最终优选出800目超细水泥作为最佳注浆材料;提出孔口止浆与止浆塞止浆2种孔口管封闭工艺,并针对该类型渗漏水治理提出了止浆深度及注浆终压选择方法。通过工程对比与理论分析,确定了适用于青岛地铁隧道微裂隙型渗漏水的钻孔布置方法及注浆参数。研究成果成功应用于青岛地铁隧道渗漏水治理工程中,取得了良好的治理效果,可为类似工程提供借鉴。     

注浆加固对深埋富水围岩隧道开挖变形影响研究分析

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在IV~V级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。     

水平人工冻结技术在富水浅埋暗挖隧道中的应用

软弱地层地下暗挖工程在我国一直是工程领域的难点,而常规地层处理技术如地层注浆、高压旋喷桩、深层搅拌桩、水平旋喷桩等均有其自身局限性,单一的地层处理方式无法在变化非常频繁的地层中达到良好的固结硬化效果。在富水区的软弱地层暗挖隧道中,常规地层处理技术无法满足暗挖区域的止水要求。人工冻结技术作为一种新型绿色环保地层处理技术,适用于任何富水软弱地层的固结加固处理。虽然采用这种技术费用较高,但用于一些重要的特殊工程,其施工方式绿色环保的优势非常明显。     

低渗透性土体球形孔挤密注浆压力分析

针对低渗透性土体,选用Mohr-Coulomb屈服准则,对球形孔挤密注浆情况进行弹塑性分析,推导了挤密注浆压力计算公式。文中的理论计算结果与文献工程实测数据吻合较好,验证了理论公式的正确性。该结果为低渗透性土体挤密注浆加固设计提供了一定的理论依据,对工程设计较有参考价值。     

限量排放下的隧道地下水渗流分析

以广东某在建高速公路隧道工程为例,通过地下水渗流计算分析,确定隧道富水段注浆后岩体渗透系数,最终实现地下水的限量排放。渗流计算采用连续介质模型,主要考虑泄水孔间距、隧道承压水头以及渗透系数的变化,分析孔隙水压力分布、地下水渗流路径,以及渗透系数与渗流量之间的关系,隧道富水段围岩注浆后,其渗透系数理论上不应超过2x10-5m／s控制指标的结论,可为隧道工程的安全施工提供较好的理论指导。     

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。     

富水砂层浅埋暗挖大断面地铁风道施工技术

介绍广州地铁大断面风道在拱顶处遇富水砂层的浅埋暗挖施工采用超前小导管定位注浆,形成隔水围幕,超前分区降水、分区注浆措施及临时仰拱,确保了施工的顺利与安全。     

富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆技术

以郑州航空港冀州路基坑支护工程为依托，提出一种富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆方法，采取后退式分段注浆工艺，向砂层中的锚孔影响区注射化学浆液，利用浆液的渗透胶结作用，提升砂层的抗渗性能和稳定性。采用该技术有效解决了富水砂层锚孔施工涌水涌砂问题，提升了锚索施工质量，具有施工快捷、安全环保、成本低等特点。     

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。     

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。     

含泥粉细砂层模拟注浆试验研究

通过含泥粉细砂的模拟注浆试验，分析了化学注浆的加固效果，并探讨了注浆效果与其影响因素之间的相关关系。研究结果表明:对含泥粉细砂层进行化学注浆时，注浆压力、地层渗透系数及浆液黏度是影响注浆效果的主要因素，其中注浆压力的影响最为显著。通过适当增大注浆压力，改进浆液配方，减小浆液黏度，可获得良好的注浆效果。     

富水粉细砂层隧道开挖坍塌的加固技术研究及效果分析

针对富水粉细砂层隧道开挖引发典型坍塌问题，采用现场勘查、理论分析、室内试验和数据监测等手段，对桃树坪隧道塌方处地表和双向开挖掌子面提出科学治理方案。通过注浆填充率、P-Q-t曲线及注浆效果分析。结果表明:由于坍塌处地层有一定的吸浆能力，虽注浆量逐渐减少，但其抗压逐渐增大，地层得到挤密性加固。注浆后砂层自稳能力明显增强，在稳定性增强的情况下，塌方后的支护体系比塌方前的支护体系增强很多。管棚的数量相对于原管棚设计根数有所减少，但是单根的强度比原设计的管棚单根强度有所增强，管棚施工间距超出设计间距10 cm，可通过超前密排小导管预注浆补强。     

砂性地层盾构隧道壁后注浆浆液扩散室内试验

为了探明盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理,基于对壁后注浆过程的分析,设计由试验模型箱、注浆系统、浆液配制系统、测试及数据处理系统组成的模型试验系统,试验前首先对水泥浆液的特性进行测试,然后通过该模型试验系统分别对3种不同级配的砂样地层（对应不同分维数）进行牛顿流体、宾汉姆流体、幂律流体的壁后注浆室内试验。根据试验结果分析注浆过程中浆液流速、土体密度及含水率的变化规律,并结合理论计算分析浆液的充填率λ,超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂,浆液损耗系数λ₃,浆液在土体中的渗透系数及压密系数m的变化规律。结果表明：盾构隧道壁后注浆过程中,水灰比大小对浆液的流速、渗透扩散时间影响较大,砂样分维数对地层可注入时间的影响较为明显;浆液的充填率λ与水灰比大小有关,浆液损耗系数λ₃ 与水灰比呈正相关关系,不同砂样的超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂ 的数值变化不大;浆液在砂样中的渗透系数及压密系数m与砂样的分维数呈负相关关系;3种不同的流体注浆结束后,管片周围土体的密度与土体所处的深度成反比,随着深度的增加,土体密度的变化率减小且纵向上的离散性降低;周围土体的含水率与土体所处的深度成正比,随着深度的变化,含水率的变化率亦减小且在纵向分布上趋于某一确定值。     

百店隧道第三系富水砂层快速施工关键技术研究

以山西中南部铁路通道百店隧道第三系富水砂层快速施工技术为例,根据砂层的物性参数及成因,采取理论和现场试验总结,合理优化注浆工艺,针对超前注浆加固方式、钻孔泄水降压,局部补充注浆及快速开挖封闭技术进行重点研究,提出"超前周边注浆+掌子面加筋注浆+加固体外超前泄水降压+开挖过程中补充注浆+快挖快封"的快速施工关键技术,不但能有效控制开挖过程涌水、流沙、工作面坍塌失稳现象,还可在一定程度上提高综合施工效率,节约施工成本。通过实践证明,具有较好的经济和社会效益,值得类似工程借鉴。     

考虑土体渗透性径向变化的砂井地基数值模拟分析

土体渗透性是影响砂井地基固结的重要因素。为研究复杂条件下砂井地基的固结性状,通过编制用户子程序在ABAQUS中建立了渗透系数沿径向变化的砂井地基固结计算数值模型,对固结过程中的孔压分布及固结性状进行了研究。结果表明:渗透系数在径向上的变化情况会对砂井固结性状产生很大的影响。假定涂抹区渗透系数为常数时固结速率最慢;假定涂抹区渗透系数呈抛物线变化时固结速率最快;而假定涂抹区渗透系数呈线性变化时固结速率介于以上两种情况之间。此外,砂井地基的固结性状还受排水条件和土层特性等因素的影响。     

盾构隧道壁后注浆试验与浆液扩散机理研究进展

盾构隧道壁后注浆具有控制地层变形、确保管片受力均匀等作用,但壁后注浆施工中也常出现隧道上浮、管片破损、螺栓剪断等现象,壁后注浆效果与注浆施工参数的控制密切相关。为达到预期注浆效果,深入研究壁后注浆过程中浆液的扩散机理,提出合理的壁后注浆施工控制策略具有重要现实意义。基于目前国内外学者在盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理方面所开展的工作,从现场实测、模型试验、理论分析3个方面进行梳理总结,分析现有研究的进展和不足。在现场实测方面,目前常用的监测手段是探地雷达无损检测法和埋设仪器法;室内模型试验包括整体模型试验和局部模型试验,整体模型试验主要用于模拟盾构掘进过程中的同步注浆施工,局部模型试验主要用于分析浆液固结变形以及压力消散过程;在理论分析方面,当前主要从盾尾间隙特征、浆液流体特性以及浆液-土体相互作用机理研究浆液扩散过程,浆液扩散过程可概括为充填、渗透、压密和劈裂4个阶段,充填注浆浆液的扩散模型主要是环形充填扩散和扇形充填扩散,渗透注浆浆液的扩散模型有球面渗透扩散和柱面渗透扩散,压密注浆浆液的扩散模型有球形压密扩散和柱形压密扩散,劈裂注浆过程很少考虑;在数值计算方面主要侧重于研究盾构壁后注浆对管片受力和地表沉降的影响。最后,分别从盾构隧道断面形式、理论模型的地层适应性、统一扩散理论模型、浆液扩散微观机理等方面展望了盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理研究的发展趋势。