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。     

某隧道发生涌砂的机理及工程应对措施

介绍了隧道区地质条件以及涌砂事故发生的过程,从地质角度分析了隧道发生涌砂的机理,主要原因为隧道顶部的粉质黏土受到上覆砂层孔隙水的软化以及施工扰动,强度降低,难以支撑上覆土层压力,导致顶部粉质黏土坍塌,砂层涌出;并介绍了对涌砂事故采取的工程应对措施,提出施工中改进方法。     

新近系软岩隧道涌砂机理和防控技术研究

为了研究新近系砂岩地层中隧道建设出现的涌砂灾害发生机理,以银兰高铁香山隧道为研究对象,首先对施工过程中出现的涌砂现象进行分析,从围岩粒径组成、岩层含水率、含泥量等方面出发,对该类地层中出现的涌砂机制进行探讨;其次对灾害发生后所采取的加固措施进行总结,并分析原加固措施未能达到预期的原因;最后对采用的“帷幕注浆+地表降水”方案进行说明。研究表明,(1)新近系软岩隧道涌砂现象主要与颗粒大小、含水率、含泥量和临空面受力有关。(2)当砂层含水率增加到20%时,涌砂现象加剧导致大面积滑塌。(3)针对不同的涌砂规模采取了超前小导管结合后退式注浆方式加固以及洞内降水措施,由于细砂含量高和地下水的影响,效果未达预期;采用帷幕注浆和地表降水方式进行围岩加固,取得了预期效果。     

牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术

双丰隧道是牡绥铁路最长隧道和重点控制性工程。隧道洞身长约2.3 km段穿越第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带的地层,其中第三系砂泥岩成岩作用差,属于极软岩;而隧道埋深较深,地形起伏不大,地下水在第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处呈现富集,具有水量大、补给来源广和空间分布极不均一的特点,导致隧道变形大,塌方、涌水涌泥的风险极高,造成施工困难。结合本地层特点研究并采用上半断面加固全断面的超前注浆加固方案,经综合效果评价和施工开挖验证,加固效果良好,有效地保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井突涌水特征与防治措施研究

铁路隧道大突涌水灾害一般认为发生于岩溶发育及断层构造带等易形成大型含水构造的地段,通过对宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井的研究分析,普遍认为是工程地质及水文地质条件相对较好、富水性相对较弱的花岗岩隧道中的突涌水现象。并在勘察施工过程中运用地质调查法、物探法、超前水平钻法等多种勘察手段,结合区域背景资料综合分析,总结出花岗岩的构造节理定向等距、空间分布非均匀性、涌水量非线性变化、流态相对单一等特点及发育规律,并以此结论为基础论述突涌水防治措施方案的比选研究。最后施工验证了治理方案"顶水作业,辅助注浆封堵"的安全合理性。     

干燥粉细砂层大断面斜井转入正洞施工技术

大西铁路客运专线干庆隧道3号斜井转入正洞施工中,成功运用了梯形断面弧形巷道垂直挑顶直接转入正洞的施工方案。就干燥粉细砂层地质,针对不同部位综合采取了密排超前小导管注改性水玻璃加固砂层施工技术、多台阶分部开挖法、侧壁超前旋喷咬合桩加固砂层施工方法、强刚度特殊结构门架技术和控制支护脚部下沉施工技术,分别阐述了其施工工艺流程和技术要点。该技术可对类似地质条件下的隧道施工和控制流砂、涌砂甚至砂层滑塌等现象提供指导和借鉴。     

水平后退式注浆技术在高速铁路隧道穿越富水砂砾地层中的应用

为解决宝兰客专石鼓山隧道DK639+612.9处突水、涌水、涌砂、塌方等危害,在富水饱和砂砾地层施工中采用水平深孔后退式二重管注浆工艺,隧道开挖轮廓线外3 m范围内局部布孔注浆,封堵地下水和加固围岩,从注浆后检查孔检查及开挖过程中揭示情况,深孔后退式二重管注浆超前止水及加固围岩效果良好,能确保顺利、安全穿越富水饱和砂砾地层。在确保施工安全和质量的前提下,施工中创造了Ⅵ级围岩地段单月开挖支护40 m的进度指标,为富水饱和含砂砾层地段及类似地段高风险隧道的施工建设积累了重要经验。     

干庆隧道深井降水技术

大西铁路客运专线干庆隧道穿越富水砂土地层,极易引起流砂、涌砂及涌泥现象,严重影响隧道施工安全及质量。主要介绍该隧道降水技术方案的确定思路及方法,以及通过分析比对确定地下水位补偿方案,最大程度恢复地下水资源。     

分部开挖法在富水粉细砂岩地层隧道中的应用

胡麻岭隧道正洞3 250 m段落和部分斜(竖)井处于第三系富水粉细砂岩地层中。掘进中流塑、坍塌、涌水和涌砂导致初期支护变形,严重段落二次衬砌整体下沉。为解决该施工难题,对中隔壁法、三台阶预留核心土法、交叉中隔壁法和分部开挖法4种施工方法进行了对比,确定采用分部开挖法。工程实践证明,该方法在控制初期支护变形和突涌规模上效果较好,施工组织简单,能保证工期。     

第三系砂泥岩隧道贯通段安全施工技术研究

以双丰隧道第三系富水砂泥岩地层剩余59 m贯通段为工程背景,结合第三系砂泥岩地层的特点对隧道曾发生严重的涌水突泥事故原因进行研究,并对后续施工技术重难点进行详细论述与分析。通过采取综合泄水、降水、减压施工方法与全断面超前注浆加固施工方法、超前锚固及支护施工方法、三台阶临时仰拱+中立柱施工方法等综合施工技术实现剩余段落的安全贯通。最后对施工效果进行综合评价,以期为类似隧道地层施工提供借鉴。     

富水粉细砂岩隧道涌水涌砂处理技术研究

第三系富水粉细砂岩层隧道地层含水量高,开挖后稳定性极差,极易发生围岩变形、坍塌、流砂,施工难度大,安全风险高。本文以兰渝铁路马家坡隧道为背景,以隧道涌水涌砂事件为切入点,分析了富水粉细砂岩涌水涌砂原因,提出了"抽排水+注浆加固+六部CRD开挖+加强初支+综合降水"相结合的施工方案,即采用后退式分段注浆加固和六部CRD开挖施工工艺,并通过加强初期支护,轻型井点降水+深井真空降水,有效解决了隧道涌水涌砂问题,保证了施工顺利进展。     

软弱砂层下的地铁隧道穿越建筑物的加固技术及注浆控制效果分析

地铁隧道在富水软弱砂层下穿越建筑物时,容易引起开挖面涌水突泥、围岩滑塌失稳以及建筑物不均匀沉陷等工程灾害。以青岛地铁枣李区间隧道软弱砂层带下穿建筑物工程为例,提出了全断面超前帷幕注浆、初支背后径向注浆及洞内补偿注浆联合加固技术。通过数值计算考虑注浆膨胀作用,分析了隧道下穿施工过程的地表变形及建筑物稳定性特性。研究表明:隧道在软弱砂层中采用全断面超前帷幕注浆会引起地表隆起现象,双线隧道地表呈现M型隆起变形,后开挖隧道变形值较大;地表建筑物在注浆膨胀作用下表现出正曲率变形,后开挖隧道正上方建筑基础最易发生破坏;穿越富水软弱砂层时不能一味提升注浆压力来提高地层刚度,应与现场监测结合进行施工控制。     

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。     

美兰机场明挖隧道基坑围护支撑体系优化及实施

针对海南东环铁路美兰机场明挖隧道基坑围护结构方案存在的问题,建立了优化设计思路,研究采用了拉力分散型预应力锚索与钢支撑联合运用的混合支撑体系,给出了锚索结构、布置型式及主要技术参数;针对锚索孔和旋喷桩桩间漏水、漏砂问题,采取了止水、堵漏技术,有效解决了锚索施工成孔和基坑漏水问题。采用该混合支撑体系,不但可以大量节省钢材,而且能改善施工条件,加快施工进度。     

水平旋喷技术在城市地铁富水砂层中的应用

深圳地铁五号线西大区间矿山法暗挖隧道顶部处于富水砂层中,砂层的自稳性较差,容易造成隧道突水、涌砂和坍塌现象。通过采用水平旋喷桩技术,在暗挖隧道拱顶形成一个水泥与砂层混合而成的环状帷幕体,对原土体进行了改良,不仅克服了富水砂层自稳性差的弱点,而且起到了抗变形、防流沙、防渗透的作用,保证隧道掘进安全。