高压动水粉细砂层充填型溶洞注浆材料研究

研究目的:圆梁山隧道2#溶洞为高压动水粉细砂层充填型溶洞,该类溶洞在国内外工程施工中尚未遇 到,无成功的经验可以借鉴。本文通过大量的理论及实践,以研究该类型溶洞的注浆材料,从而解决该溶洞的注 浆施工。 研究方法:在2#溶洞下导坑施工中,采用普通水泥-水玻璃双液浆和超细水泥-水玻璃双液浆注浆,十分艰 难地通过了溶洞。随后,平导又遇到溶洞后,采用双液浆未达到良好的注浆效果,调整注浆材料,引入普通水泥 单液浆和超细水泥单液浆,形成组合式沣浆材料。组合式注浆材料提高了平导的注浆效果,但在地表降雨后,注 浆固结体仍被高压水“击穿”,造成注浆失效。经过认真总结注浆的经验与教训,又引入TGRM浆和HSC浆,形 成6种注浆材料配套体系及选择模式。 研究结果:6种注浆材料配套体系较好地解决了随后圆梁山隧道2#高压动水粉细砂层充填型溶洞平导与 正洞的注浆难题。 研究结论:采用普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、 TGRM浆、HSC浆6种注浆材料组合体系,采取合理的工艺模式,能较好地加固高压动水粉细砂层充填型溶洞, 确保工程的安全顺利施工。     

水泥-水玻璃双液浆的特性试验研究及应用

针对盾构施工过程中常出现的壁后注浆问题,比较单液浆和水泥-水玻璃双液浆的优缺点,得出水泥-水玻璃双液浆更适合于城市地铁施工的盾构壁后注浆,因此进行水泥-水玻璃双液浆的相关特性研究试验,得出水泥-水玻璃双液浆凝胶时间、一轴抗压强度的影响因素及相关规律.将其应用于某实际工程取得了良好效果,可以为相关的盾构注浆施工提供借鉴.     

粉细砂地层水玻璃渗透注浆研究

石家庄地铁矿山法施工地段需要穿越大范围无水粉细砂地层,这类地层的土体强度低,自稳能力差,隧道开挖前需进行水玻璃超前注浆加固。为研究水玻璃混合液的性能以及在粉细砂介质中的渗透规律,优化注浆设计参数,保证注浆效果,以石家庄地区粉细砂地层作为研究对象,通过室内试验配置了以乙酸乙酯和吐温20为乳液的水玻璃,研究了不同配比下的混合液的胶凝时间以及粘度时变性,并将粘度时变规律引入到有限元软件COMSOL Multiphysics中,研究不同注浆压力对水玻璃扩散半径的影响,并进行了现场试验,结果表明,乙酸乙酯和吐温20的质量比为1∶0.5时,可较好地满足工程要求,且注浆压力对水玻璃的扩散范围有明显影响,施工中应根据工程环境、导管间距等合理选择注浆压力和浆液水灰比,以达到预期的注浆加固效果。     

齐岳山隧道F11断层注浆截水帷幕施工技术

研究目的:山岭隧道在穿越断层破碎带时,经常会遇到高压水,如处理不当,往往会引起突水突泥、坍方甚至泥石流的严重威胁,给施工安全造成极大的威胁,施工进度也无法保证,严重时,还会使周围生态环境发生恶化。因此在隧道穿越该区域时,必须采取一种有效措施来确保施工安全及周边生态环境免遭破坏。研究结论:齐岳山隧道在穿越F11断层高压富水带时,在该段钻孔过程中,单孔最大涌水量达到1 800 m3/h,水压高达3.2 MPa,给施工带来巨大风险。在施工过程中,按照"以堵为主,限量排放"的原则,采用硫铝酸盐水泥单液浆、普通水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆,通过合理匹配注浆参数,精心组织施工,对掌子面前方的高压富水地段进行了注浆封堵,形成一道截水帷幕,同时对前方破碎围岩进行了有效加固,为施工创造了条件,确保了隧道施工安全及周边生态环境不被破坏,对今后类似工程具有重要的指导意义。     

劈裂注浆法在软流塑地层中的应用

南京地铁2号线上海路—新街口站区间市区施工采用暗挖法施工,该地区的软流塑淤泥质地层必须采用注浆法对地层进行加固,才能保证暗挖施工开挖过程中隧道本身和地面建筑物和管线的安全。在施工实践中采用水泥-水玻璃双液浆全断面劈裂注浆的工艺进行地基预加固,取得良好的效果。     

盾构隧道注浆抬升浆液配制技术

注浆抬升是1种治理软土地区盾构隧道不均匀沉降的技术。其中,浆液性质是治理效果的关键因素之一。而浆液的初凝时间关系到注浆方案的确定,浆液后期强度关系到隧道治理的长久效果。结合宁波轨道交通某区间沉降治理,通过对不同配比的双液浆及单液浆展开研究,进行了大量室内试验,测定了2种浆液的初凝时间及抗压强度,为相关的盾构注浆施工提供参考。     

铁路隧道大型溶腔注浆加固施工技术

某铁路隧道在进口段有一个大型溶腔,施工中多次发生了涌水、涌泥等工程灾害,给工程的安全施工造成了危害。针对该溶腔的特点,研究出了由普通水泥单液浆、普通水泥—水玻璃双液浆、TGRM单液浆组成的注浆材料配套体系,采用108 mm的大管棚注浆超前预加固,开挖后采用网锚喷临时支护,达到了预期的处理效果。该工程可为类似工程提供借鉴。     

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。     

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。     

炭质页岩隧道循环式高压注浆预加固技术

针对层状炭质页岩地层中隧道围岩破碎,遇水易软化等特点,依托郑万高铁罗家山隧道,通过方案比选,确定了采用循环式高压注浆预加固技术;同时对注浆参数进行了多工况的现场试验,明确了采用"稀浆(水灰比3∶1)劈裂,浓浆(水灰比0.5∶1)灌注"的施工方法,确定了相应的岩体注浆参数;注浆施工时应采用高压风代替传统清水清孔,浆液配置时通过添加减水剂来减少水的用量。实践表明,采用循环式注浆预加固处理后,浆液沿层理扩散且能形成较高强度的结石,有效控制了围岩变形,为隧道的安全施工提供了保障。     

城际铁路隧道大型溶洞特征及处理技术

安顺至六盘水城际铁路茨冲一号隧道DK95+730~DK96+017段施工开挖揭示出大型溶洞群,采用溶洞形态测量、隧底岩溶物探探测、桩基地质钻探及补充调绘等综合勘察手段,查明隧道洞身及隧底大型溶洞的形态特征,以及该区域水文地质情况。提出相应的处理措施:隧道洞身采用混凝土护拱、护墙及C20混凝土加固;拱部采用“锚网喷+型钢钢架”防护;隧底采用桩筏、“横向托梁+筏板”跨越和采用C25混凝土换填或回填,并加强隧道周边引排水措施,以确保岩溶水畅通。     

岩溶地区某浅埋箱型隧道沉降成因及控制

研究目的:岩溶地区侧方基坑桩基施工及土方开挖过程中,浅埋明挖箱型地铁隧道结构出现突发沉降,尤其是变形缝部位沉降显著,本文通过箱型地铁隧道沿线及变形缝两侧的位移监测数据,分析隧道结构突发沉降产生的原因,并研究了浅层回灌水、深层回灌水和注浆加固等沉降控制措施的效果。研究结论:(1)支护桩施工诱发浅埋箱型隧道最大累计沉降为3. 3 mm,应重视其在岩溶地区的施工影响;(2)嵌岩工程桩施工揭露溶洞,承压岩溶水突涌桩孔,是侧方浅埋箱型地铁隧道结构突发沉降的主要原因;(3)浅层回灌水可短时间内使地层补水,抬升隧道,抑制隧道急剧沉降;长期实施深层回灌、桩基泥浆护壁施工,可维持地下水位,控制侧方隧道沉降,但存在深层回灌水可能通过岩溶裂隙或通道进入溶洞,降低回灌水补充效率的问题;(4)"双排桩+对拉钢绞线+对称开挖"有效控制隧道的最大水平位移为3. 0 mm;(5)箱型地铁隧道周围进行垂直和斜向钻孔注浆可起到加固和止水的效果,考虑到变形缝的敏感性,应实时控制注浆压力;(6)该研究成果可供类似岩溶地区浅埋箱型地铁隧道侧方基坑工程参考。     

遂渝铁路荆竹岭隧道复杂地质段设计

研究目的：消除荆竹岭隧道发生岩溶突水引起施工灾害事故发生可能,避免过可溶岩段地下水大量漏失破坏水环境引起地表塌陷,解决隧道过巨大溶洞群、地下暗河、岩溶突泥段及石膏层膨胀腐蚀性对隧道结构强度、稳定、耐久性的影响问题。 研究方法：本着治水、环保、安全、运营救援相结合的理念,系统设置辅助坑道、特殊地质段加强超前地质预报、富水地段帷幕注浆堵水与岩溶暗河疏导排水相结合,并运用ANASYS程序数值仿真计算。 研究结果：完成隧道跨越“溶洞、暗河、突泥段”设计、石膏地层段支护结构设计、抗水压衬砌设计。 研究结论：本隧富水段、岩溶暗河段的防排水设计理念及复杂地质段设计措施,确保了隧道结构的施工、运营安全,可很好地指导今后类似复杂地质段工程设计。     

龙厦铁路象山隧道岩溶区段施工技术研究

研究目的:龙厦铁路象山隧道DK 24+083～DK 24+232和YDK 24+098～YDK 24+304段为半封闭岩溶洼地,周边为花岗岩、砂岩全风化地层。溶洞、溶槽、管道相互连通,形成一个巨大的储水构造。隧道采取全断面帷幕注浆后,开挖时发生大规模突水突泥,造成淹井灾害,地表坍陷。通过地表施作洞内"透水不透泥"堵水塞,完成进口端反坡安全抽水。随后对岩溶区段采取信息化综合注浆技术,采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"完成溃口处理。研究结论:(1)通过地表深孔投料注浆,可以实现"透水不透泥"堵水塞结构的施作;(2)信息化综合注浆技术在满足质量的基础上,比全断面帷幕注浆施工速度提高1倍以上;(3)采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"的施工原则,成功地处理了突水突泥溃口。     

隧道穿越大型充填溶洞超前支护方案研究

岩溶隧道在穿越高压富水溶腔时频发突水涌泥灾害,给施工安全和周围环境造成严重威胁。根据渝怀铁路某隧道穿越溶洞实际情况,分别对“超前小导管+帷幕注浆支护”和“管棚+帷幕注浆”2种超前支护方案进行数值模拟分析,对围岩变形特征和塑性区进行对比分析,结果表明:(1)管棚超前支护对控制拱顶围岩沉降、拱底围岩隆起以及周边收敛变形更有利;采用管棚超前支护比超前小导管支护围岩变形明显降低。(2)采用管棚超前支护比超前小导管支护的塑性区发展深度有效降低,更能保护围岩的稳定性。采用管棚超前支护成功通过了该隧道大型充填溶洞的高风险段,可为类似工程提供借鉴。     

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。     

岩溶区地铁隧道相似模拟试验研究

采用室内相似模型试验方法对广州地铁沿线岩溶地质进行了试验模拟,研究不同位置、不同大小的溶洞和土洞对隧道衬砌结构特定点应变和衬砌结构稳定性及隧道周围土压力三者产生的影响.研究结果表明:衬砌结构正下方的岩洞会减小衬砌周围的土压力,也会减小衬砌结构上各特定点的应变;衬砌结构右侧的土洞会大大减小衬砌结构的强度.     

深长桩基础施工期岩溶处置实时效果无损检测方法研究

在理论分析基础上,结合京沪高速铁路桥桩基础岩溶处置工程,开展检测分析桥桩桩孔施工过程中冲击破岩地震波传播特征现场试验;研究岩溶空洞及其充填处置后不同地震波传播特征;明确岩溶及其处置效果典型特征。在相同试验点进行地震反射探测岩溶及其处置后状态试验,并在地表已知覆盖型岩溶地区进行地震反应特征试验。在3类测试试验基础上,处理试验数据,从反射波信号特征、同相轴等方面,总结典型岩溶及其处置后地震波现场实时无损检测方法与判别特征。     

盾构隧道开挖过程中溶洞对围岩变形影响的数值模拟

针对大连地铁5号线某岩溶强烈发育区段盾构隧道开挖,运用ABAQUS软件建立三维数值计算模型,分析盾构掘进过程中不同方位的溶洞对隧道围岩变形的影响规律,结果表明:溶洞的存在对隧道围岩变形影响显著,隧道围岩有向溶洞存在方位倾斜的趋势;隧道开挖完成后,塑性区隧道与上部、侧部溶洞围岩未贯穿,下部溶洞产生贯穿塑性区,为掘进过程中的最危险部位。