钻爆法修建海底公路隧道施工关键技术

厦门海底隧道和青岛海底隧道是我国大陆地区首批开工、采用钻爆法施工的海底公路隧道,均为双向六车道,设服务隧道。结合这两条海底隧道的施工实践,对工程中涉及的TSP203超前地质预报、超前探孔、帷幕注浆技术、初期支护后注浆技术、安全控制、防止钻孔时突涌水措施、辅助坑道设置、隧道耐久性处理等内容进行介绍,总结性地提出了采用钻爆法修建海底隧道的施工关键技术,即:综合超前地质预报、海底注浆、安全控制、辅助坑道设置、支护结构耐久性处理共5项。     

胶州湾隧道穿越海底断层破碎带施工方案探讨

研究目的:胶州湾隧道需穿越海底断层破碎带,因工程地质勘察手段的局限性,决定了勘测阶段的地质资料不足.海底隧道施工又具备无限的水源,涌水的通道(断层裂隙),水压和施工扰动4大突水条件,施工中稍有不慎很可能导致沉陷坍塌、涌突水事故发生,产生灾难性后果,因此,制定切实可行的施工方案是关键.研究结论: (1) 采用超前地质预报摸清断层破碎带的位置、性质、规模及其海水连通性,为隧道施工提供预报信息.(2) 采用帷幕注浆加固是海底隧道施工的灵魂性技术,是工程成败的关键.(3) 设置防水闸门作为最后对水的防线,是海底隧道施工最重要的安全设施.(4)制定施工紧急预案,遇到问题即可迅速采取相应对策,以使海底隧道的施工做到万无一失.     

海底隧道涌水量的预测及其应用

海底隧道深埋于海水以下，处于高水压富水区，涌水是海底隧道的最大威胁。涌水量预测是海底隧道防排水设计和施工措施制定的依据。采用理论分析方法，推导了均质围岩中海底隧道注浆圈外表面、衬砌外水压力及涌水量的理论解析公式，并分析了涌水量与各量值之间的关系。通过对地下水渗流场数学模型研究，采用等效连续介质模型用数值方法分析了隧道渗流场的分布，计算出海底隧道的每延米涌水量，并与理论解析解进行了对比分析。结果表明：海底隧道的涌水量不仅与围岩和注浆圈的渗透系数的比值关系密切，而且还与隧道的半径、远场水压力、注浆圈的半径有关；数值计算所得结果与理论解析公式计算得到的涌水量基本一致；为了确保海底隧道施工及运营的安全，应采取“以堵为主，限量排放”的治水方案。     

高速铁路隧道岩溶涌水区地表注浆加固施工关键技术

金锅岭隧道进口浅埋岩溶区施工过程中出现大流量涌水,给施工带来安全隐患。通过对涌水状况及地形地貌、岩溶坑等详细调查,采用地表注浆加固措施,有效解决了大流量涌水的问题,既保证了地表加固质量,又确保了施工安全和进度。     

厦门海底隧道防排水施工技术

防排水施工技术是厦门海底隧道施工成败的核心技术之一,介绍厦门海底隧道工程防排水设计理念及防排水施工的关键技术,详细阐述厦门海底隧道的防排水措施以及施工缝和变形缝的防水处理。     

海底公路隧道施工作业台架结构及适用性分析

海底隧道施工过程中使用了多种作业台架,这些台架各有特点,设计时控制的重点也不同,一般为自制,其结构是否合理,刚度、强度等是否能够满足施工要求,既会影响到安全和施工质量,又会对施工进度产生很大影响。本文就在海底隧道施工中使用的各种作业台架进行了详细介绍,对使用中出现的一些问题和解决的措施也进行了说明。     

海底隧道施工过程中围岩稳定性的流固耦合分析

以厦门翔安海底隧道为工程背景,基于流固耦合理论,对穿越海域风化槽段施工过程中的围岩稳定性进行数值计算,研究不同施工阶段隧道围岩位移场和渗流场分布规律及支护结构的受力特征。研究结果表明:地下水的渗流作用对海底隧道的围岩变形影响很大,引起较大范围的海床沉降;超前导洞开挖对围岩渗流场的影响作用最为直接和明显,且由渗流引起的海底隧道围岩变形在向上传递过程中折减较小;海底隧道洞周变形和海床沉降主要集中在两侧导洞下部和中部核心土上部开挖过程中;海水水位变化对海床沉降、拱顶沉降、拱底回弹量及围岩塑性区分布范围均有一定影响;注浆圈加固效果直接影响海底隧道开挖后围岩位移场和渗流场的分布,且注浆加固区厚度及渗透系数存在1个经济合理值;海底隧道拱腰横向支撑节点的应力集中较大,出现较大的塑性破坏区;海底隧道支护结构受力分为3个阶段,且拱脚、横支撑支点处受力较大。     

翔安隧道工程施工技术文档的管理

翔安海底隧道为全国第一条海底通道,施工环境复杂,海底隧道建设的技术文档的管理尤为重要,介绍翔安海底隧道施工技术文档的管理,以及项目指挥部、施工单位和监理单位的技术档案管理的范围和方法,提出保证技术档案真实、准确和完整的措施.     

吕梁山特长隧道斜井施工涌水治理

以吕梁山特长铁路隧道施工为例,阐述了在长大隧道斜井施工中的涌水治理方案,通过现场的实测数据和施工实践,实现了斜井涌水治理与快速施工的有机结合,并提出了抽排水和注浆堵水相结合的涌水治理措施.     

海底透水通道发育带隧道施工技术

结合青岛胶州湾海底隧道工程实例,分析了海底隧道的施工条件及特点,详细介绍了服务隧道及主隧道的主要施工步骤及采取的相关技术措施。     

京张高铁正盘台隧道强涌水段单次开挖瞬时涌水量预测

当前,隧道涌水量计算的研究方向多为总体涌水量或分段涌水量的预测,在顺坡排水段或涌水量不大的隧道中,不会遇到太大的问题。在强富水的反坡排水段,瞬时涌水量可能很大,有时远超隧道施工时的剩余抽排水能力,容易导致淹井,严重影响隧道施工安全,造成工期延误。因此,对于采用反坡排水的强涌水段,必须进行单次开挖瞬时涌水量的计算和淹井评估,以确保施工安全。结合崇礼铁路正盘台隧道工程实践,采用多种方法对隧道强涌水段的单次开挖瞬时涌水量进行预测,并根据预测结果确定采用带水作业的开挖长度,节省了工期,确保了奥运隧道工程按时顺利开通。     

长大铁路隧道水文地质勘察中存在的主要问题

由于勘察阶段勘探和试验工作受限或不够完善,影响到隧道涌水量预测的各主要因素难以准确确定,从而导致隧道设计预测涌水量不准确,施工中突、涌水灾害时有发生,进而严重地影响了隧道施工进度及安全。以部分已施工隧道为例,对施工阶段出现的问题与勘察阶段勘探和试验中各项工作完成的质量进行详细对照分析,找出目前长大隧道水文地质勘察中存在的主要问题,有助于今后有效进行隧道水文地质勘察,提高隧道涌水量预测的准确性,避免出现施工阶段的补充勘察及二次设计。     

海底隧道全断面注浆渗流场分析

围岩的注浆效果直接影响到海底隧道的施工安全。采用数值计算方法对固定水头的海底隧道在不同注浆圈厚度、注浆圈渗透系数以及排水方式下,隧道的涌水量和衬砌外水压力进行计算与分析。并将数值模拟的结果与轴对称解析解结果进行对比,结果表明:(1)不同的隧道防排水方式对衬砌外压有着明显的影响;(2)注浆圈的径向加固范围对隧道涌水量和衬砌外水压力产生一定的影响,但其效果并不明显;(3)注浆圈的渗透系数对隧道的涌水量和衬砌的外水压力有较大影响。     

某岩溶隧道涌水预报技术探索

研究目的：提高隧道涌水预报的可靠性和预报工作效率，减少盲目性，为现场施工地质超前预报寻找一种较为适宜的地质调查与分析的方法。 研究方法：在勘察设计资料基础上，通过对隧道穿越区域地面及洞内工程地质及水文地质的实地调查，对岩溶发育的规律及隧道涌水进行相关性研究。 研究结果：通过研究，得知深大断裂对深部岩溶洞穴与暗河发育具有控制作用，划分出了隧道穿越区内重点涌水区段；对重点涌水区段，选择与探测目的相适应的中短距离电法物探手段进行详细探测，并预测涌水规模；运用洞内地质编录信息对预报方案及相关技术参数进行修正，实现了预报体系的逐渐优化。 研究结论：深大断裂对岩溶的发育控制作用显著，大型充水溶洞的总体发育方向与断裂走向相同；中短距离的高精度电法物探手段对水的敏感性强于弹性波法物探手段，适宜进行重点涌水区段的详细探测；岩溶区隧道涌水预报工作宜采用多手段协同预报的方法，以提高预报的可靠性及工作效率；预报的过程是一个不断优化的过程。     

渝怀线武隆隧道岩溶涌水量计算新方法

以三重空隙介质理论和化学动力学水文地质理论为基础,根据武隆隧道的岩溶水文地质条件,将岩溶含水介质空隙分为三种基本类型,提出折算渗透系数KL的概念,并根据变通后的达西公式将三种空隙介质中存在的不同流态耦合于达西—非达西流控制方程,提出一种新的岩溶隧道涌水量计算方法。利用该方法进行隧道岩溶涌水量计算主要有两大优点:一是可进行分段隧道岩溶涌水量计算;二是计算中最关键的参数折算渗透系数KL容易获取。     

水底隧道复合式衬砌水压力影响因素分析

富水量较大的水底隧道,隧道防排水系统对于控制隧道涌水量和衬砌外水压力十分重要。采用数值计算方法,研究固定水头下水底隧道不同注浆参数、衬砌渗透系数及隧道控制排水量对衬砌水荷载的影响,并与轴对称解析解结果进行对比验证。研究结论:(1)渗透系数增加和注浆圈厚度减小都致使衬砌外水压力的增加;(2)初衬渗透性的变化对初衬外水压力的影响十分显著;(3)数值解与解析解的结果相差不大,非圆形隧道截面可利用等效半径求解衬砌外水压力和隧道涌水量的解析解,并用于隧道防排水的初步设计;(4)隧道注浆圈参数和初衬渗透系数一定时,增大控制排水量有利于减小二衬背后外水压力。     

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道主要工程地质问题研究

东莞至惠州城际轨道交通东江隧道下穿东江,为极高风险隧道。采用地质调绘、钻探、一孔多用(数字式全景钻孔摄像、声波测井)、水文地质试验、土工试验等综合勘察方法,运用岩体完整性系数定量分析岩体的完整性,采用水文地质试验测试含水层的渗透系数,利用裘布依理论公式定量计算隧道涌水量,采用室内试验测试软土力学指标,利用岩石抗压试验定量计算泥岩和泥质粉砂岩的软化系数。依据上述测试成果,研究了东江隧道突涌水、软土大变形、软岩变形、流砂、基坑开挖引发周边地面及建筑物变形、惠州断裂等主要工程地质问题,提出了相应的防治措施建议。研究结论为:东江隧道主要工程地质问题突出,但是可以采取相应的工程措施进行处理。     

深埋山岭隧道帷幕注浆段衬砌外水压力研究

通过建立深埋山岭隧道的渗流模型,分析外水压力对支护体系的荷载影响,推导出帷幕注浆段衬砌外水压力的计算公式以及隧道内最大涌水量公式,并就理论公式结合工程实际情况展开探讨。同时,对太行山隧道帷幕注浆段外水压力进行现场测试。测试数据表明,由于监测时间较短、测点选择等原因,虽然帷幕注浆段衬砌外水压力较小,但考虑到后期外水压力的增加,为确保隧道运营期安全,需加强高压富水段外水压力持续监测。     

齐岳山隧道高压裂隙水注浆堵水技术

研究目的:齐岳山隧道出口平导PDK366+295～+155和正洞DK366+296～+148段为中厚层石英砂岩,隧道纵方向竖向间隔3～10 m为20～90 cm厚的页岩、煤线夹层,超前探孔单孔涌水量为10～500 m3/h,水压力为2.1～3.2 MPa。针对高压裂隙水,采用何种注浆液进行注浆施工,才能达到良好的堵水效果进行研究与分析,提出可采用的注浆材料和注浆液,保证隧道的安全开挖。研究结论:通过现场平导9个循环和正洞5个循环的现场实践,对高压裂隙水采用普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双浆液的注浆堵水措施,堵水效果很好,堵水后隧道渗漏量可达到4.9 L/min.m。当隧道断面不大时(如平导),可采取周边注浆堵水,堵水范围为隧道开挖轮廓线外3～5 m;当隧道断面大时(如正洞),采取全断面注浆堵水,堵水范围为隧道开挖轮廓线外5～8 m。     

铁路隧道钻爆法施工废水治理关键技术研究

为进一步提高隧道施工废水处理技术水平,围绕其水质、设计水量以及处理工艺等关键技术开展了研究。对西南、华南及西北地区典型铁路隧道开展了广泛调研和水质检测,结果显示:施工废水中悬浮物是主要污染物,且pH值7呈碱性,COD、石油类则为非主要污染物。据此将废水处理工艺优化为沉砂、调节pH、混凝、沉淀、过滤,不再保留气浮处理流程,经现场试验验证,经该工艺处理后的隧道施工废水出水水质能够符合《污水综合排放标准》(GB8978—1996)规定的一级排放标准。明确了隧道施工废水由施工作业废水和隧道施工涌水组成、且以后者为主的观点,较为系统地阐述了隧道衬砌、注浆等对涌水量的影响,推荐以水文地质预测正常涌水量为基准,并根据隧道防排水设计、隧道正洞施工分段划分、辅助坑道设置和工期等条件,提出隧道施工废水水量计算方法。