西宁至成都铁路特殊地质问题及选线研究

研究目的:西宁至成都铁路位于青藏高原东北缘,地质条件复杂,不良地质极其发育,并首次面临高压气藏以及红层砂岩水稳性、大范围软岩大变形等特殊地质问题的挑战,需开展针对性的研究工作,优化线路方案,降低工程风险。研究结论:(1)高压气藏为基底大理岩受热分解产生的CO2,受鼻状隆起构造控制,因此线路方案应绕避查明的隆起构造;(2)基于岩性、水文条件的水稳性评价结果表明,白垩系民和组、第三系贵德组等红层砂岩水稳性差,线路应进行绕避或以最小距离通过;(3)基于初始地应力、岩石特征、地下水与隧道轴向等,对潜在大变形风险进行了分析并优化线路方案,最终推荐方案以轻微～中等大变形为主;(4)本研究对存在类似地质问题的铁路、公路等工程的勘察、设计及选线具有借鉴意义。     

西宁至成都高速铁路拉脊山选线研究

西宁至成都铁路穿越祁连山脉余脉拉脊山地段,该区域弱成岩工程水稳性地质问题非常突出,尤其是铁路勘察阶段遇到的高压CO2气体,国内尚属首例,可供借鉴的工程经验十分有限。如何科学、经济、安全、合理地进行地质选线及工程设置,成为控制铁路前期线路方案的重难点。本文通过开展地质专题勘察,查明不良地质分布的特征及特性,并借鉴兰渝铁路的施工经验,平面上绕避高压气体的影响,减少通过弱成岩的段落,纵断面上尽量抬高线位,避免弱成岩遇水崩解的发生,有效解决了线路平纵断面的设计难题,可供类似特殊复杂地质条件下线路方案的选择参考借鉴。     

西宁至成都铁路拉脊山越岭段主要工程地质问题及地质选线

新建西宁至成都铁路拉脊山越岭段位于祁连地槽褶皱系东南部,地形地质条件复杂。详细分析拉脊山越岭段的主要工程地质问题,通过现场调查及深孔钻探等方法,鉴别中-新生代不同胶结、结构特征砂岩水稳性的差异,提出越岭段的地质选线原则:(1)隧道应尽量避开饱水弱胶结厚层状砂岩,尽量走行于泥岩中;(2)线路宜短距离、大角度且以简单工程类型通过活动断裂带;(3)线路应绕避巨型、大型滑坡及错落;(4)隧道应尽量避免走行于向斜核部等储水构造部位;(5)线路应避开小煤窑采空区范围。并研究比较中、东、西方案,得出东方案地质条件较优的结论。     

西宁盆地第三系地层对工程的影响

对西宁盆地第三系地层的分布特征、岩性特征以及化学成分进行探讨,分析了地面工程及地下工程的地基稳定性、边坡稳定性、地下洞室稳定性的影响因素,认为西宁盆地第三系地层,特别是硫酸盐化学沉积层具有独特的性质,在建筑材料及工程施工中需采取有针对性的措施。     

高速铁路在黄土高原沟壑区绕避滑坡方案分析

研究目的:黄土高原沟壑梁峁区黄土梁蜿蜒起伏,冲沟发育,沟谷深切至第三系地层,使上覆黄土层失稳,形成我国黄土地区分布大面积的巨型滑坡密集地区,滑坡危害严重,直接威胁高速铁路的安全。本文以宝兰客专为例,对绕避滑坡群的线路方案进行深入分析,确保施工运营安全。研究结论:(1)纵面绕避滑坡的方案和工程措施应依据大量详实的综合地质勘察和外业调查基础资料,实现大大降低隧道施工和运营风险的目的;(2)类似隧道工程中采用纵面绕避滑坡的方案和措施时,应结合地形、地质情况尽量缩短隧道反坡长度,提高隧道最低点高程,解决好洞内防排水问题;(3)隧道下穿滑坡时,应充分考虑在极端异常气象、气候等自然条件作用下,位于隧道上方部分滑体失稳下滑的可能性,以及因人为因素,特别是在隧道工程实施过程中,因工程措施不当造成的局部失稳变形引起的工程滑坡;(4)本文首次提出在黄土高原沟壑区修建隧道以纵面绕避形式穿越黄土高原巨型滑坡群,对今后该区域类似地形、地质、工程条件下的线路选线和工程设置具有很强的指导意义。     

玉磨铁路采空区段地质选线研究

研究目的:玉溪至磨憨铁路沿线矿产资源丰富,采空区对线路走向影响较大。本文通过对沿线采空区地质概况、开采情况进行详细调查,并参照相关理论对其稳定性进行分析,重点对影响控制线路方案的铜矿和盐矿采空区段进行地质选线研究,探究合理的方案,为玉磨铁路选线提供重要参考依据。研究结论:玉磨铁路牙骨铜矿、磨黑盐矿及磨歇盐矿采空区分布于不同段落,具有不同采空特点。通过地质选线研究得出以下结论:(1)牙骨铜矿采空区开采年代久远,难以查明采空情况,建议采用绕避采空区的他郎河下游方案;(2)磨黑盐矿采空区地表沉陷明显,可研设计方案位于移动盆地内,且矿区地下水侵蚀作用等级高,建议线路避绕;(3)磨歇盐矿采空区避绕方案长度变化小,虽然桥隧比增加,但仍为地质选线推荐方案;(4)采空区往往稳定性较差,治理难度较大,工程风险大,线路方案应尽量绕避;(5)本文分析结果可以为类似环境条件下采空区地质选线提供一定的参考。     

西安至十堰高速铁路主要工程地质问题及防治对策

西安至十堰高速铁路呈西北-东南向穿过陕鄂两省境内的秦岭山脉,地质构造复杂,特殊岩土和不良地质发育,对线路方案起控制性作用。本文通过分析线路沿线的主要工程地质问题,提出了针对性防治对策:对地形复杂、规模巨大、集中分布的不良地质地段,应尽量完全绕避;隧道进出口、桥梁墩台及路基工程应避开斜坡不稳定、不良地质发育或可能发生重大地震次生灾害的地段;尽量绕避岩溶区或以最短距离穿越,对岩溶危害要避重就轻,以安全高度跨越岩溶区;尽量避让地震及地震次生灾害严重地段;尽量避开断裂带,当无法绕避时应以大角度简易工程通过断裂带。本文分析成果可为类似线路工程的地质选线和设计提供参考。     

沪昆客专黄果树至北盘江段地质选线方案研究

研究目的:在建沪昆客运专线黄果树至北盘江段位于克地亚坝陵河与北盘江深切的山区,地形地质条件异常复杂,线路方案选择受地质条件的制约较为严重.因此,开展沪昆客专黄果树至北盘江段地质选线技术研究不仅可以最大程度避免线路穿越高瓦斯地层、密集采空区以及岩溶强烈发育地层所带来的工程安全隐患,而且对于地形地质条件复杂的其它山区客专地质选线工作具有一定的指导作用.研究结论:通过对线路各方案的环境地质条件、主要工程地质问题的深入调查、分析,建立起了地质选线评价的GRC模型,确立了地质选线评价指标体系及各指标体系的权重值.利用GRC模型对必选方案进行了评价,CK、C4K、C19K方案分别得分73.3、74.3、73.5分,因此,CK为最后选定线路方案.该方案绕避了大规模的滑坡、错落、坍塌等不良地质体及丙坝煤矿矿区,同时还最大限度地绕避了岩溶强烈发育地层.     

汶川地震对道路工程选线的影响

研究目的:研究如何在工程建设的源头--选线阶段通过合理的选线,从而达到科学地减震防灾的目的.研究结论:(1) 在高烈度震区特别是断裂带附近选线时,当以路基通过时应尽量平行通过且不能位于断裂带内,当需要跨越断裂带时尽量垂直通过,隧道洞门边仰坡不应垂直断裂带布置;(2) 选线应尽量绕避危岩落石分布广泛的地段;(3) 线路宜避开断裂带,难以绕避时,应在断裂带较窄处以简易工程垂直通过,可以低矮路基、短桥矮桥等工程通过;(4) 线路通过峡谷时应考虑堰塞湖、不稳定斜坡体、滑坡、岩堆、泥石流等潜在不利因素的影响,合理选择线位标高;(5) 当工程毗邻的自然坡体稳定性较差,影响到工程安全时,应进行加固和绕避不稳定体的方案比选;(6) 线路通过高烈度震区时尽量多设隧道,少做桥、路结构物;(7) 不设或少设陡坡傍山桥、路结构物,不设或少设小半径曲线,特别是不良地质重灾群发区域.     

宝中铁路增建二线六盘山越岭地质选线

研究目的:宝鸡至中卫铁路增建二线须穿越的六盘山地区地层结构特殊,断裂构造发育,滑坡泥石流等不良地质较多,地质非常复杂,研究这些控制线路方案的特殊地层、不良地质及区域地质构造,提出具有针对性的地质选线建议供方案研究参考。研究结论:越岭地段一般地层复杂,不良地质发育,区域性地质构造比较集中,线路方案受地质条件控制。确定线路越岭方案前必须对线路可能通过区域进行大面积地质普查,初步查明区域内地层、不良地质及区域构造的分布及发育情况,然后进行多方案技术、经济比选。通过研究工作,线路避开了特殊地层及不良地质发育地段,绕避了区域大断层,明显改善了越岭区长隧道的工程地质条件和技术条件。     

大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层设计关键技术研究

大西客运专线干庆隧道通过我国中西部地区广泛分布的第四系、第三系等新生代地层,此套地层以粉质黏土、砂层、黄土为主,地层分布随机,且砂层富含上层滞水性质囊状水,在施工过程中多次涌砂涌水。针对大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层施工技术难题,研究提出隧道掌子面稳定措施和超前预加固措施,有效解决涌砂涌水问题,确保施工安全。     

重载铁路隧道穿越富水砂层综合施工技术研究

重载铁路隧道长段落穿越第三系富水砂层,隧道开挖后,在地下水渗流作用下,富水砂层颗粒随水流失、粉质黏土含水率增大,诱发掌子面砂层、粉质黏土等变形失稳,局部甚至发生涌砂、突泥、突水现象,严重影响施工进度。为此,根据地层性质及成因分析,采用理论与现场试验相结合的动态设计,确保施工安全。设计中采用了对围岩超前预注浆加固封堵地下水、掌子面玻纤锚杆注浆提高核心土的整体稳定性,拱部超前大管棚预支护控制围岩变形,长导管泄水降压降低周边砂层的含水量,施工过程"快挖、快支、快封闭"的原则,从而实现安全开挖,快速通过的处理方案,可为类似工程提供借鉴。     

富水复合砂层大直径盾构掘进同步注浆性能配比试验研究

针对广佛环城际铁路大直径盾构隧道掘进地段富水复合地层的地质条件,选择具有充填速度快,保水性好,离析率低等性能的同步注浆材料,设计均匀试验测定不同配比下单液浆的物理力学性能参数,对结果采用多目标规划方法优化分析。试验结果表明:选取质量比为水泥∶粉煤灰∶黏土∶生石灰∶硫酸钠∶水=1∶2.56∶0.30∶4.90∶2.32的浆液,能同时满足适用于富水地层的流动度和凝结时间,泌水率较低,强度高和经济效益较高等多约束条件。对砂浆配合比优化前后进行对比试验,结果显示采用最优配合比砂浆的性能有较明显的改善。     

城市轨道交通盾构同步注浆国内外现状及发展

同步注浆工艺作为盾构施工中的重要环节,其注浆效果对盾构掘进中的沉降控制与及时包裹管片起到重要作用。针对壁后同步注浆的作用进行分析,系统总结同步注浆浆液类型与要求,对比分析3种常用浆液优缺点,结合工程实际需求探讨浆液需求及发展方向。统计国内已建35个地铁盾构施工案例,分析地铁施工采用盾构机类型及管片尺寸,简要分析盾构隧道同步注浆中的热点问题并展开讨论。研究结果表明:浆液种类需根据地层条件进行选取,国内盾构隧道施工过程同步注浆采用单液浆(惰性浆液、可硬性浆液)较多,盾构隧道施工同步注浆双液浆开始逐渐推广,国外盾构隧道施工同步注浆已逐渐向双液浆转变;壁后注浆准确探测与评价对于注浆效果的反馈与地层变形敏感地区至关重要,相关研究有待进一步加强;在含水量大于30%的地层、渗透性极高地层、软弱不均地层且周围近距离穿越建(构)筑物,对沉降控制要求较高的工程中,建议采用双液浆同步注浆施工或辅以克泥效特殊浆液进行施工。     

大断面富水复合地层铁路隧道施工关键技术

干庆隧道穿越复合地层。复合地层以饱和粉质黏土为主,间夹粉细砂或砂类土、圆砾类土及半胶结状砂层,组成无规律,结合性能弱,黏聚力低,自稳能力极差,可借鉴成功经验少,施工难度大。为解决施工遇到的技术难题,以干庆隧道为研究背景,通过分析施工影响因素,提出解决措施。为解决富水地层地下水对施工的影响,采用地表大口径深井群井降低地下水位技术、超前短距离管棚快速预注浆预加固围岩。为解决大断面及复合地层施工中的安全风险,加快施工进度,采用多台阶划小施工单元进行开挖、旋喷桩加固拱脚及液压破碎锤精准开挖技术。采用以上技术措施后,该隧道安全快速地通过了富水、复合围岩软弱地层,平均月进尺达30 m,最高达42 m,取得了较好效果。     

含水率对昔格达地层大断面隧道初期支护安全性影响研究

昔格达地层具有水稳性差、易崩解等特点,常常引发隧道初期支护结构开裂、围岩掉块、坍塌冒顶等灾变事故。为了研究围岩含水率对昔格达地层大断面隧道初期支护安全性的影响规律并及时预防灾变事故,以成昆铁路复线桐梓林隧道为工程依托,通过数值模拟对比分析5种典型围岩含水率下隧道初期支护结构的受力特性和变形规律,根据相关规范规定的洞周变形标准和结构强度安全系数标准界定现有支护参数所能够维持的围岩含水率阈值为29%,并为超过此围岩含水率阈值的隧道支护参数提出优化方案。通过现场监控量测数据验证数值模拟计算结果的可靠性和合理性,研究成果不仅完善了昔格达地层大断面隧道设计参数,同时为类似工程提供借鉴和参考。     

深基坑施工高承压水降压方案数值分析

针对杭州某地铁车站深基坑工程原承压水设计存在的问题,为减小施工风险,采用三维数值模拟与现场抽水试验相结合方法,提出适合本工程地层特性的承压水降压方案。研究表明：三维数值模型计算所得数据与现场抽水试验数据较吻合,利用抽水试验及结果,反演现场水文参数,再经过数值模拟所设计的承压水层降水方案是可行的。     

帷幕注浆在富水地层桩基施工中的应用

研究目的:帷幕注浆具有施工机具不受空间的限制、无大量返浆和废液需要处理以及对地下水和环境无污染等优点,对不同地层均能取得土体强度增加、渗透系数明显减小的工程效果,并产生良好的护壁作用。采用帷幕注浆可解决在渗透系数大、承压水头高的地层中进行特大桥桩基施工中面临成孔困难的问题,本文进一步探讨了该工艺在西南地区某长江大桥施工中的应用经验。研究方法:结合某长江大桥桩基施工的工程实例,论述了帷幕注浆的设计要点、施工工艺,并且介绍了判定帷幕注浆止水效果的原位测试方法,对测试结果进行了深入的分析。研究结果:在正常的压力状态下,地层的综合渗透系数在10-5cm／s数量级;在水压力大于0．3 Mpa情况下帷幕可能会出现水力劈裂现象,导致渗透系数增大。研究结论:采用帷幕注浆止水效果明显,保证了桩基的顺利施工。     

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。     

盾构施工地面沉降控制

针对地铁盾构施工的地层变形特征,分析引起地层变形的因素和变形机理,介绍3种不同的地层变形预测分析方法,结合广州地铁具体实例,对地铁盾构隧道施工中地层变形进行了预测和分析,提出了控制地层变形的措施。