长沙地铁越江隧道穿越岩溶地层关键技术研究

研究目的:长沙地铁3号线阜埠河站-灵官渡站区间是穿越湘江及江中橘子洲的越江隧道区间,江底存在不同程度的岩溶发育区,工程及水文地质条件复杂,实施难度大。长沙地区尚无越江隧道长距离下穿江底岩溶强发育区先例,为解决复杂岩溶水底隧道穿越技术,降低施工风险,实现隧道穿越水下岩溶地层,本文对复杂岩溶水底隧道关键技术体系进行研究,以期为类似工程建设提供借鉴。研究结论:(1)对于越江隧道,通过确定合理过江线位方案,绕避岩溶区,能有效地减小岩溶穿越区距离,降低工程风险;(2)岩溶区越江隧道采用泥水盾构掘进工法,工程风险更为可控;(3)对于岩溶处理平台采用水上钢平台,能有效地减小岩溶处理产生的环境影响;(4)岩溶注浆处理通过制定合理注浆方案、注浆参数,保证溶洞处理效果并控制投资;(5)盾构掘进过程需合理控制,工筹安排应结合试验段开展,精细化控制盾构掘进过程;(6)本文关键技术体系对其他同类地层隧道施工具有一定借鉴作用。     

穿越湘江水下岩溶发育区地铁盾构选型研究与应用

长沙地铁3号线越江隧道穿越湘江岩溶发育区,盾构施工风险高。针对沿线砾岩夹泥质砂岩复合地层、断裂破碎带和复杂岩溶地层等特殊地质条件,考虑水下高水压等因素影响,对地铁盾构选型进行研究。考虑不同施工风险,对盾构各关键部分进行设计与改进;对岩溶地层进行注浆预加固处理,分析泥水盾构对穿越复杂岩溶地层的适应性。采用改进的泥水盾构成功穿越湘江水下岩溶发育区,掘进效果良好,表明泥水盾构选型对穿越湘江水下岩溶发育区隧道的施工环境是合理且适应的。     

安六铁路岩溶区桥梁桩基建设风险探究

安六铁路六枝—冷坝段沿长江水系与珠江水系分水岭行进,线路总长37.47 km,受区域特殊地质地貌及区域丰沛降水的影响,沿山间冲沟区岩溶强烈发育,地下发育串珠状溶洞及溶蚀破碎带。从工程地质特征和水文地质特征2个方面研究地质发育机理,开展工程地质及水文地质调查。查明岩溶发育情况,认为桥梁桩基穿越串珠状溶洞及溶蚀破碎带施工风险很大。为降低岩溶施工风险,减少岩溶地质灾害,提出线路绕避、桥梁跨域岩溶强烈发育区的防灾减灾方案,以保障铁路运输安全。     

盾构隧道穿越湘江溶洞区工程风险分析及应对措施探讨

结合长沙地铁3号线阜埠河路站—书院路站区间工程,为确保盾构隧道安全穿越湘江溶洞区,通过优化具体设计方案,分别从线路平面设置,盾构机选型及设计,溶洞江面处理方案及施工工期方面进行探讨,提出合理的线路平面设计和溶洞江面处理方案,为后续设计及施工提供参考。     

15号线盾构隧道穿越13号既有线车站 安全控制关键技术研究

北京地铁15号线一期西段工程在关庄至望京西站区间采用盾构隧道的施工方法，穿越地铁13号线运营线路。从工程安全风险管理的角度出发，在风险识别和分析的基础上，对盾构穿越既有线过程中安全控制的关键技术进行研究，系统提出地下掘进参数控制、跟踪注浆以及地面加固保护方法，有针对性地提出保护地铁运营线路安全的方法和措施，并在15号线工程设计和施工中具体应用。盾构穿越既有线的研究成果可为类似工程提供技术依据和参考。     

岩溶地区地铁隧道盾构施工风险识别与评价研究

贵阳市地铁3号线盾构施工区间岩体内存在多处溶孔、垂直溶洞和溶蚀破碎带,在这种复杂地质条件下,盾构施工工期长且施工技术复杂。采用可考虑多因素的层次分析法对岩溶地区地铁隧道盾构法施工风险进行研究：首先,根据工程现场资料及专家咨询意见建立岩溶隧道盾构法施工风险评价指标体系,包括盾构掘进风险、周边环境风险、自然及地质风险3个一级指标,盾构机选型与刀盘、刀具选型和盾构进出洞加固等13个二级指标和相应风险源;然后,利用层次分析法分别计算各个风险指标权重,并结合专家打分法对岩溶隧道盾构法施工风险进行综合风险指数计算;最后,根据计算得到的风险指数确定隧道施工风险等级,并给出相对应的风险控制措施。将该风险评价模型应用于贵阳市轨道交通3号线农学院站—花溪公园站区间盾构法施工中,得到总体风险等级为Ⅱ级,该结果与现场施工情况基本吻合,说明该模型具有较好的实用性。     

地铁隧道穿越溶洞的施工处理技术

以拟建的广州地铁5号线(草暖公园站———小北站)盾构区间工程为例,介绍盾构穿越岩溶段时的施工工序流程和常用的超前地质预报手段。鉴于目前各种地质预报手段的局限性,应在设计阶段加强地质调查和勘察工作,施工前还应有针对性的详细补充勘察,以求地质预报资料的准确性。探讨了穿越岩溶的施工预处理技术以及盾构在穿越溶洞段时的相应措施。     

盾构工程在岩溶发育区的综合技术与实践

论述在岩溶发育区盾构施工需考虑突水、地表塌陷、岩溶顶板塌陷、盾构机体下垂等风险。在运营期间,车辆振动可能引发地表塌陷、管片下方溶土洞坍塌,导致车辆运行存在风险。广州地铁在岩溶发育区的多条线路采用盾构施工,大多于2010年底投入运营。结合岩溶发育区盾构工程实践,总结、思考广州地铁在勘察—设计—施工建设全过程的综合处理技术。     

洞内超前钻探注浆在盾构过溶洞区的施工技术

盾构隧道穿越香港米埔湿地自然保护区及大理岩溶洞区,由于受香港湿地公约限制,地面不允许采取任何工程加固措施。深港隧道通过洞内超前钻探并注浆加固地层,保证盾构安全顺利穿越溶洞区,在国内尚属首例。该工程的的成功实施填补了国内盾构隧道在洞内加固地层、穿越溶洞区施工技术的空白。     

综合物探技术在海域岩溶勘察中的应用

为了查明某海域岩溶的发育规模及空间形态特征,确保盾构顺利穿越海底岩溶区,有效降低海底隧道施工风险。依托大连地铁5号线某区间海域岩溶勘察工程,首先采用海域地震反射法及海域瞬变电磁法对场区岩溶发育情况进行分区,再利用跨孔弹性波CT法,查明单个岩溶发育特征、规模,最终达到高精度探测海底隧道岩溶发育规模、空间形态特征等的目的。勘察结果表明：(1)传统的水面物探方法能从宏观区域上划分岩溶发育区段,利用水域地震反射法划分2处岩溶发育区,瞬变电磁法划分36处岩溶发育区,并将整个勘察区间划分为岩溶微发育、岩溶中等发育和岩溶强烈发育3个区段;(2)受海水导电性限制,传统的水面及孔间电法类物探方法在海域岩溶勘察中不宜采用;(3)跨孔弹性波CT方法能较为精确的探测局部单个岩溶的空间形态,准确扫描出两孔之间的岩溶发育情况,在二维剖面上清晰反映溶洞与隧道洞身的位置关系。     

武汉长江隧道管片结构关键技术研究

研究目的:盾构隧道管片结构是影响工程安全、工程造价和施工速度的关键因素。武汉长江隧道具有大直径、高水压、掘进距离长、地层强透水、河床冲淤变化幅度大、地质条件复杂等难点,在国内缺少类似经验的前提下,针对该隧道特殊的建设条件,对盾构隧道管片结构的关键技术进行研究,确保结构的安全可靠,并为类似工程提供借鉴经验。研究结论:在国内首次提出了"通用楔形环、2 m环宽、九等分"的大直径盾构隧道结构新型式,并对不同厚度下管片结构的受力状态进行了比较,推荐管片厚度采用0.5 m。该结构安全可靠,经济性好,与工程建设条件具有较好的适应性。同时采用三维壳弹簧模型对该结构的内力分布特征进行了研究,揭示了大环宽管片两侧弯矩较大、中间弯矩较小的特点,故沿环宽的不同部位可以采用不同的配筋,以节省工程投资。     

隧道下穿暗河施工技术

研究目的：通过对五爪观暗河的处理，总结出一套经济合理、安全可行的隧道下穿暗河的施工方法，确保隧道施工及运营安全，为类似工程积累经验。研究方法：工程类比和现场试验。研究结果：通过采用上游注浆截流堵水使地下暗流走行于隧道之上、岩堆体内深孔注浆堵水加固相结合治理暗河方案，以及洞外堆积体内动水注浆、洞内小导管注浆、台阶法开挖、强支护，隧底钢管桩注浆加固等一系列工程措施，五爪观隧道成功下穿暗河。研究结论：在岩堆体敞开式边界条件及高富流动水状态下，根据暗河工程地质和水文地质条件，采用“分区分序、多泵联合、多浆组合、快凝早强”等关键技术，可有效解决注浆截流、抬高地下水位、隧道下穿暗河堆积体开挖支护的施工难题。     

兰州地铁1号线黄河隧道盾构施工难点及应对措施研究

兰州地铁黄河隧道为国内首条交通工程类下穿黄河隧道,地质条件极为独特。为解决盾构连续性长距离在大粒径高压富水弱胶结高硬度的砂卵石地层中如何安全顺利掘进下穿黄河,采用理论分析与现场施工反馈紧密结合的方法,研究盾构下穿黄河施工难点及应对措施。研究表明:土压盾构在穿黄施工中相继遇到刀盘卡机、刀具磨损、螺旋机喷涌、固结泥饼、地面塌陷等问题;泥水盾构相继遇到掘进困难、卵石积仓滞排堵管、破碎机故障频发、刀盘刀具管路磨损、泥浆击穿河床等问题,通过设备改造,优化掘进参数,做好区间降水、工法辅助、泥浆制配、渣土改良、刀具改进、气压稳定等工作,有效解决盾构在砂卵石地层中掘进的相关问题,确保黄河隧道顺利建成。     

满足客运专线预制梁通行的隧道扩孔研究

研究目的:根据哈大客运专线施工组织安排,大连附近的2座短隧道断面因通行运梁车而需扩孔,因此需要对扩孔隧道断面内轮廓的确定及施工工艺进行深入研究,以解决扩孔隧道的设计施工的关键技术问题。研究结果:针对国内客运专线隧道工程首次考虑运梁车通行的工程需要,探索出了一条有针对性的扩孔隧道设计施工思路。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。     

地铁隧道下穿河流施工遇富水软弱地层的控制技术

以青岛地铁某隧道下穿河段工程为依托,在对地质条件及工程资料进行深入分析的基础上,提出了包含超前深孔注浆、地面复合锚杆桩及洞内小导管补偿注浆等多种注浆加固措施的联合控制方案。通过数值模拟及现场监测,研究了地铁隧道区间下穿河流施工时所遇富水软弱地层的结构及其地表变形特性。结果表明:注浆施工会导致软弱地层膨胀隆起,诱发左、右隧道区间正上方的地层出现“M”型的正曲率变形,地表变形范围约为隧洞跨度的2倍;注浆压力和注浆量对地表隆起的速率和变形量有一定影响,必须及时结合监测资料动态调整注浆工艺和关键参数。该联合施工控制方案具有良好的加固控制效果,能够改善施工作业面前方的地质特性,可有效控制隧道结构及其上部地层的变形。     

西安地铁3号线地下区间工法研究

以西安地铁3号线实际工程设计为背景,结合西安地铁1、2号线的区间工法应用情况,对不同工法的适应性及施工效果进行对比,着重论述3号线地下区间工法选择中的原则、控制因素及处理方法,并对盾构实施的部分关键技术进行探讨,以完善3号线地下区间的工程筹划方案。     

越江隧道现浇混凝土 二次衬砌监理质量控制措施

武汉市轨道交通8号线越江隧道,是国内城市轨道交通中首次采用现浇砼复合二次衬砌的越江隧道,现浇混凝土复合衬砌结构,工艺复杂、工序繁多、特别是在隧道掘进过程中各工序之间交叉作业多,隧道内交通压力大;合理、科学的施工组织是做好施工质量的关键,做好内部结构的质量控制,既是工程本身的要求,也为今后越江隧道工程积累相关的经验。     

地铁隧道通过浅覆土砂卵石地层段开挖面失稳盾构机脱困技术

以长沙地铁二号线盾构机过某砂卵石地层段时开挖面失稳,出现地表塌陷为实例,针对埋深较浅、砂卵石层较厚的地质特点,采取地表注浆加固与盾构机内部处理相结合的方法,较好地起到了固岩、堵水、减少扰动的作用。同时,运用监控量测的手段,及时优化施工,使隧道通过坍陷地段,盾构机成功地从砂卵石地层中脱困。     

超前管棚支护在隧道工程中的应用

超前管棚支护是隧道施工中穿越软弱、破碎围岩的一种有效的加固施工方法。介绍了超前管棚在不良地质隧道施工中的受力原理与模型、管棚设计与施工要点及适用范围等内容,并结合工程实例,论证了超前管棚技术在隧道施工中的应用价值。