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。     

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。     

歌乐山隧道岩溶富水区钻孔突发涌水施工技术

介绍了渝怀线歌乐山隧道岩溶富水区,钻孔突发涌水时的原因分析、方案制定及堵水注浆施工技术,成功实现了2．2MPa高压下的注浆堵水,提出不同涌水条件时的注浆工艺及技术参数。     

高压富水隧洞硬岩地层径向注浆堵水施工技术及应用

引汉济渭工程岭南隧洞TBM施工穿越高压富水破碎带等不良地质段,施工过程中隧道断面高压突涌水严重。为解决高压富水破碎带的大量出水问题,本文提出"钻孔分流+表面嵌缝+浅层封堵+深层加固"的裂隙径向注浆堵水处理技术,配合新型注浆材料,实现了对高压富水裂隙出水的有效封堵。结合岭南隧洞工程隧道断面出水情况,给出裂缝宽度、注浆量、注浆压力等计算公式以及注浆过程控制标准。通过对工程现场8个出水段实施径向注浆堵水技术,洞内出水量由原来的46 000 m3/d降至7 800m3/d左右,实践证明该技术方法有效,可为同类高压富水破碎地层径向注浆提供参考。     

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%。     

圆梁山隧道某高压富水区张裂隙段的施工

以圆梁山隧道高压富水区PDK353+580～+610张裂隙段的施工为例,介绍了在张裂隙处理过程中是如何确定“先注浆堵水后开挖”还是“先开挖排放后堵水”施工方案及方案确定的具体条件,确保了施工方案的合理性、可行性和经济性,为今后类似工程施工方案制定提供借鉴。     

软岩隧道突水涌泥段动态化注浆施工探讨

以兰新铁路第二双线大梁隧道软岩地层突水涌泥段注浆堵水加固为例,进行动水动态化注浆施工技术实践,根据钻孔注浆反馈地质水文情况,优化注浆方案,划分富水和弱水注浆区,通过控制注浆材料、注浆量和注浆压力等参数,达到科学、高效、可控帷幕注浆,实现＂封堵地下水、固结软弱地层＂的目标。     

寒区隧道浅埋富水区深孔注浆堵水加固工艺研究

目前,对于青藏高原地区海拔4 000 m以上寒区长大公路隧道在浅埋富水区注浆堵水工艺的研究国内还尚未见相关报导。针对珠角拉山隧道出口段强-全风化泥质砂岩地层具有强渗透性、弱胶结性和地下水发育的特点,基于袖阀管深孔注浆堵水技术,采用"先约束后发散"型注浆模式,应用水泥-水玻璃双液浆和硫铝酸盐单液浆2种浆液相互配合、周边约束孔和内部挤密孔分批次、分阶段试验注浆方案,对洞口段底层地下水封堵进行试验研究。试验结果表明:以地层堵水加固为主的分段式袖阀管深孔注浆可有效封堵隧道洞身范围内地层的地下水通道,控制隧道掌子面渗漏水,提高围岩的整体稳定性。     

富水风化花岗岩隧道帷幕注浆技术研究

富水风化花岗岩具有强度低、水稳性差,隧道在此类地层施工经常面临突水突泥灾害风险,迫切需提出有效的防治技术。以广西均昌隧道为工程案例,在详细调查隧道地质条件基础上,分析历次隧道突水突泥发生过程,在认清强风化花岗岩突水突泥致灾机理的基础上,提出采用全断面帷幕注浆技术方案对富水风化花岗岩进行治理,并结合数值计算确定帷幕注浆厚度及注浆方案,提出了帷幕厚度取5m是较为可行的方案。施工期采用瞬变电磁法、检查孔法、P-Q-t曲线法等对注浆效果进行检查,确保了工程安全顺利贯通。     

花岗岩地区铁路深大竖井治水案例及治水效率分析

为研究铁路隧道竖井建井期间主要治水方案定量化选择的科学依据,从竖井建井方案定性选择的特点入手,依据高黎贡山隧道在火成岩地区竖井注浆堵水的实践,结合2个竖井建井期间2次地面预注浆、42次工作面注浆和47次壁后注浆的实测数据,统计注浆堵水后井筒内的剩余漏水量,计算3种注浆措施后的堵水率。基于数据挖掘和决策方法,分析计算单一或多种堵水措施实施后的堵水率数学期望,提出一种满足数学期望的花岗岩地区竖井堵水定量化评价指标。计算结果表明,采用多种注浆方式组合的综合方案较单一注浆方案处理竖井涌水量的能力提高12～15倍。建议花岗岩地区竖井建井前或掘砌前应采取系统化的堵水措施,保证建井安全,改善井内施工环境。     

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。     

渝怀线歌乐山隧道局部涌水治理

系统介绍了歌乐山隧道施工至岩溶高压富水带时,利用帷幕注浆堵水对其底板大涌水进行治理的施工过程。     

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。     

注浆加固工法在齐岳山隧道F11断层施工中研究与应用

在应对齐岳山隧道F11高压富水断层施工中,综合国内外类似地层的施工方法进行比较,拟采用注浆工法进行堵水加固施工处理,由于采用全断面超前预注浆工期长的缺点,在钻孔注浆方案设计过程,根据实际地质情况,大胆进行理论创新,将原帷幕注浆“柱状加固模式”,优化为“桶状加固模式”,在保证效果的前提下,减少工程数量,并在后续施工中推广应用,最终形成以封堵较大裂隙水和加固围岩为主要目的的围岩加固注浆模式,大大地缩短了施工工期。     

改性脲醛树脂在高黎贡山隧道1号竖井注浆堵水中的应用

为解决富水花岗岩、高角度裂隙发育、高承压水等复杂地质条件下铁路隧道竖井施工安全及工期问题，在采用普通水泥和超细水泥等水泥基材料注浆效果不能满足施工需求的情况下，通过试验和方案对比后采用改性脲醛树脂材料进行注浆堵水，其浆液注入量、注浆孔剩余水量、井壁漏水量较普通水泥和超细水泥均有较大优势，能够更好地保证注浆效果，大大降低竖井施工淹井的风险； 同时，使用改性脲醛树脂注浆可以减少单孔复钻复注次数，节约钻孔、注浆时间。该材料成功用于高黎贡山隧道1号竖井建井施工中，有效解决了600 m以下深度竖井施工注浆堵水难题，杜绝了淹井风险，确保了竖井施工安全到底，使控制性工程工期得到了有效保障。     

董志塬富水黄土隧道地表降水开挖与隧底软基加固技术研究——以银西高铁驿马一号隧道为例

为解决富水黄土隧道掘进过程中遇到的掌子面渗涌水、洞周土体软弱剥落、初期支护变形坍塌与隧基软弱等技术难题,以银西高铁驿马一号隧道为例,对高铁富水黄土隧道首次采用地表降水开挖与隧底软基注浆加固开展深入研究,并对该措施的降水疏干与软基加固效果进行分析、验证。研究结果表明:1)在富水黄土隧道地表降水设计时,按经验参数确定的涌水量与实际涌水量常存在较大差异,结合掌子面实际涌水量或参照局部深井疏干试验后的参数进行设计,是确保设计方案与实际吻合的关键。2)实践表明,对穿越深厚富水软塑黄土层隧道开展地表超前降水疏干是可行的,地表降水能提前疏干洞身周边土体,提高围岩稳定性,便于洞内施工作业,较采用单独的洞内排水方式疏干洞身周边土体,更为有效、时间更短。3)在富水软塑黄土隧道中采用钢管桩加固隧基,与隧道掘进交叉作业干扰大,在软塑层中成桩困难,加固、堵水效果差;而采用袖阀管注浆加固隧基,对掘进施工干扰小,堵水和加固软塑土体的效果更佳。     

暗挖隧道下穿跨河桥部分桥桩的影响分析及对策——以北京地铁14号线北工大站-平乐园站区间为例

为研究在不降水情况下暗挖隧道下穿跨河桥桥桩的影响并确定设计与施工方案,以北京地铁14号线北工大站-平乐园站区间(以下简称北-平区间)为例,根据暗挖隧道下穿桥桩后结构变形特点建立有限元模型,进行计算分析后进一步细化设计方案（暗挖断面架设临时仰拱）; 采用全断面深孔注浆对土体进行预加固,同时兼做堵水措施。施工过程中对桥桩变形进行全过程监测,并与有限元模型计算结果进行对比。目前该隧道已经通过竣工验收,桥梁结构稳定,最终变形收敛至稳定值。结果表明： 暗挖隧道通过架设临时仰拱+注浆堵水下穿桥桩是可行的; 有限元模型可预测隧道下穿桥桩的变形,可为今后类似工程提供参考。     

富水全强风化花岗岩隧道注浆加固参数研究及其效果评价

全强风化花岗岩强度低、水稳性差,在富水条件下易崩解成流塑体流失,隧道穿越此类地层常面临严重的突水突泥风险,全断面帷幕注浆作为软弱富水地层预加固最为常用的技术方法之一,其注浆参数如注浆量(浆液充填率)、帷幕注浆厚度是决定地层注浆加固效果的关键技术指标。本文以多次发生突水突泥灾害的典型富水风化花岗岩地层隧道为工程依托,采用室内试验、理论分析等研究方法开展帷幕注浆量、注浆厚度研究。室内试验结果表明浆液充填率达到48%以上,注浆加固体强度、渗透性特性改善显著,其中粘聚力较未注浆提高3倍,达到200k Pa以上,内摩擦角提高10倍,达到30°,渗透系数从10~5cm/s量级降至10~8cm/s量级。同时结合理论分析与类似工程,得到注浆加固圈厚度可取5~8m。由此确定隧道帷幕注浆技术方案,并采用检查孔法、P-Q-t曲线法等对其注浆效果进行评价,验证该方案的可行性。     

富水砂卵石地层盾构隧道长距离穿越机场飞行区技术研究

为确保国内首次在富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区，以及成都地区首次采用冻结法实施联络通道的隧道工程顺利实施，通过工程类比、专家论证、优化设计、数值计算与现场监测数据分析相结合等手段，提出长距离隧道整体工程筹划优化设计、盾构配置优化、克泥效工法、陆地声呐法空洞探测、联络通道预注浆与冻结法复合截水等一系列组合技术措施。实践结果表明： 1）采用盾构工法，优化线路平、纵断面设计，增设中间风井以大幅减少盾构单次掘进距离至1 km左右，并辅以严格的沉降控制组合措施等，可以成功解决富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区的重大技术难题； 2）本工程提出的先在洞内使用双液浆注浆预堵水，再采用冻结法加固的复合截水方案，在富水砂卵石地层可以达到良好的截水效果。     

明月山隧道涌突水处理设计与施工

明月山隧道水文地质条件复杂,岩溶地下水发育,施工过程中发生大的涌突水,掌子面最大流量达15万m3/d。设计采用先在突水点设止浆墙,然后再对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行堵水,施工实践表明该处理方式是成功的,目前,隧道施工已顺利通过突水地段。本次注浆堵水的成功为隧道涌突水的处理积累了经验,可供类似工程借鉴与参考。