莲花山1号特长隧道ZK190+640-ZK190+625段破碎带突泥处理施工技术

隧道通过高压富水断层破碎带时极易发生突水、突泥等地质灾害。莲花山1号隧道同时穿越F13和F14两个断裂带,在隧道左洞开挖至ZK190+637处发生了两次突水、突泥地质灾害。为快速恢复正常施工,通过采用直径76mm自进式钢花管超前支护工艺,并结合正洞上台阶注浆加固,克服了在断层破碎带水压高、水量大、传统超前注浆小导管支护难以成孔的困难,顺利对该段进行了注浆堵水和加固处理。实践证明,所采取方法有效合理,不仅保证了施工安全和质量,而且施工过程简单便捷,操作性强、作业空间小、费用少、加固效果好,实现了在高压富水断层泥带的安全快速施工,对类似工程具有一定的参考价值。     

洋碰隧道右线出口突水突泥段的施工技术

洋碰隧道位于京珠高速公路粤境北段，所处山体地质复杂，穿越20多条断层破碎带，在施工过程中，右线出口F12、F16、F17断层破碎带交汇处出现较大规模的突水突泥，使掌子面处的初期支护遭到破坏，100余m长的已施工段被涌出的泥沙堵塞，对此，采用了注浆加固坍塌体，长管棚超前支护，CRD工法开挖等施工措施，顺利地通过塌方段。     

富水流砂区间隧道注浆加固技术研究

隧道开挖过程中富水流砂层易引发涌水涌砂及围岩失稳等地质灾害,针对青岛地铁区间隧道富水流砂层注浆堵水加固治理难题,结合帷幕注浆第四强度理论及工程爆破施工影响确定注浆加固圈厚度,设计注浆材料、注浆压力、注浆量等注浆参数;分析注浆加固效果及存在问题。研究表明,富水流砂层注浆堵水加固效果明显,围岩稳定性较好,但也存在地面隆起及管线破坏、掌子面跑浆、注浆加固效果不均等问题,根据现场情况及时采取有效措施,实现隧道安全开挖,对类似水害治理设计及施工具有一定借鉴意义。     

铁路隧道疑难工程地质问题分析——以30多座典型隧道工程为例

以30多座在施工中发生与地质因素有关的工程事件为例,归纳为15类疑难工程地质问题： 高压富水岩溶、软弱围岩大变形、太古界硬质变质岩大变形、侵入岩脉蚀变风化破碎岩体塌方和突泥、富水逆掩断层破碎带大规模突泥、层状地层大规模顺层塌方、中更新统老黄土崩塌、新第三系地层突泥涌砂、泥岩页岩可燃气体燃烧和爆炸、白云岩剪涨裂缝突砂涌砂、岩溶地面沉降、含石膏地层围岩变形、断层破碎带与软岩层面组合围岩变形、新第三系粉质黏土岩（土）垂直节理坍塌变形及石英砂岩断层破碎带突水涌砂。分析各类疑难工程地质问题发生的原因,总结其工程地质特征。针对高压富水岩溶的分类、断层破碎带突水涌砂和大变形问题、高压地下水的防治、高位选线、大变形及大变形分级标准、挤压大变形和卸荷大变形、隧道顺层偏压构造的危害、5种围岩变形失稳类型的特征对比、隧道围岩压力现场实测、岩溶地面塌陷、Q2老黄土和N2黏土层垂直节理渗水崩塌、N2弱胶结地层“流变”、石膏地层隧道衬砌开裂以及非煤系地层的可燃气等14类问题进行讨论,并从依法合规性、地质不确定性、专项地质工作、工程劣质岩、修订围岩分级和纳入规范等方面提出6条建议。     

盘岭隧道突水和突泥事故地质成因分析及处治措施

长大山岭隧道施工过程中不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在断层带地下水发育、导水性较好、补给充分的情况下,极易发生突泥涌水等地质灾害,严重影响施工安全。针对三黎高速公路盘岭隧道工程发生的突水、突泥类破坏模式进行分析,探索未胶结的富水压性断层突水、突泥的特征、模式及地质成因。并对该隧道提出了反向施工、全断面帷幕注浆的施工顺序及方法,有效地控制了隧道施工造成的地下水流失,达到了预期处治效果,保证了施工安全。     

赣深高铁龙南隧道大型富水断层破碎带施工技术

为解决富水铁路隧道断层破碎带极易突水涌泥的难题，依托赣深高铁龙南隧道F8断层施工，采用地表抽水试验获取F8断层破碎带岩土体渗透系数、抽水影响半径等水文地质参数，提出“地质雷达+TSP+超前钻孔”综合预测手段超前探测断层影响区，并采用“分水降压+内堵外固+安全监测”等综合处理措施。结果表明： 1）通过地表抽水试验计算得出，渗透系数为0.309 7～2.803 2 m/d，抽水影响半径为247.59～763.31 m，验明隧道断层水具有承压性，为降排水提供依据； 2）运用综合地质预报精准探测隧道掌子面DK99+435已提前进入F8断层核心区； 3）采用综合处理措施，断层水可控排放，注浆后取芯率为85%，涌水量为0.83 L/(m·min)，注浆加固效果良好。     

基于双折减系数法的隧道掌子面稳定性分析

在隧道施工过程中，掌子面发生坍塌的事故屡见不鲜，特别是在破碎岩体隧道开挖后，围岩自稳能力差，易出现坍塌破坏。通过研究掌子面破坏时楔形滑动体力与力矩的静力平衡，采用双折减系数法分析跨断层处破碎带对隧道施工过程中掌子面稳定性的影响。结果表明:断层倾角逐步减小时，断层泥体积增大；由于断层泥强度较小，掌子面不稳定，须采取加固措施。     

富水断层隧道突水突泥注浆治理关键技术研究

突水突泥是隧道富水断层地段施工常发生的地质灾害,注浆是灾害治理的重要技术方法。注浆工程隐蔽性强,控制浆液在加固区范围内有效扩散是灾害治理的关键。依托永莲隧道断层突水突泥治理实例,提出了注浆治理关键技术体系,包含整体、细部结合,精细化探测地质信息;采用引排泄压、注浆材料复合使用、注浆压力梯度控制和隐伏高压泥水腔体定域注浆等进行控制性注浆;综合应用注浆参数分析、检查孔分析、钻孔雷达探测技术和数值计算,全面地检查评估注浆效果。开挖和监测结果表明,注浆治理关键技术体系实现了隧道断层突水突泥的有效治理,有一定的工程参考借鉴意义。     

梁山隧道深埋富水陡倾软弱带突水涌泥机制分析及旋喷技术

梁山隧道是厦深铁路福建段的控制工程之一,施工中遇到深埋富水陡倾软弱带,多次导致突水涌泥及洞顶塌陷情况。通过研究突水涌泥及洞顶塌陷的灾害特征,分析得到突水涌泥机制,即:在这种多因素复杂地质条件下,隧道开挖导致形成极高的渗透压力差,并产生新的地下临空通道,在地下水渗透压力作用和自身重力作用下,全风化物质涌入隧道,形成突水涌泥;而软弱构造带塌陷的主要原因为地下水位的急剧下降。通过调研、理论分析及试验等方法,确定采用长距离水平旋喷桩通过软弱带,并提出其布置形式、施工工艺及检验标准。工程实践证明,采用长距离水平旋喷桩作为预加固手段是可行且有效的。     

富水隧道突水处置及结构受力特性研究

依托武靖高速洞头山隧道工程,对工程中富水岩溶带引发的突水涌砂问题进行分析,提出采用洞内管棚结合径向注浆处置方案;通过流固耦合数值分析,对富水条件下衬砌结构受力特性和安全性进行研究。结果表明采用该方案能保证该地质条件下施工顺利进行,并可保证在运营时衬砌结构较高安全性,研究可为类似工程提供参考。     

青岛海底隧道断层破碎带注浆加固圈的拟定与验证

为解决青岛海底隧道断层破碎带注浆加固圈合理厚度的问题,采用工程类比法、力学分析法、允许渗漏水量法初步判断主洞加固范围应为开挖轮廓线外5 m以上,并以结构变形为依据采用数值模拟对断层破碎带不同厚度注浆加固效果进行了分析,确定了不同注浆加固圈范围,并通过现场注浆试验、松动圈测试和注浆效果检验,得出了在Ⅳ级围岩下的断层破碎带注浆加固圈为开挖轮廓线外5 m、Ⅴ级围岩下为开挖轮廓线外6 m的结论,合理确定了不同围岩下的注浆堵水和加固范围。经过数个断层破碎带的注浆实施,验证了该加固范围,注浆后渗漏水量满足设计要求且开挖后结构变形较小,保证了施工和后期运营安全,取得了良好的注浆效果。     

广乐高速公路龙归隧道过冲沟段及断层破碎带关键施工技术

广乐高速公路的龙归隧道左线位于凹形沟谷地段及断层破碎带上,开挖支护风险大。为保证隧道的施工安全,采用了超前地质预报、增设双排超前小导管、掌子面超前注浆、增加临时横撑等关键施工技术,保证了工程质量、安全和工期。     

高压富水隧洞硬岩地层径向注浆堵水施工技术及应用

引汉济渭工程岭南隧洞TBM施工穿越高压富水破碎带等不良地质段,施工过程中隧道断面高压突涌水严重。为解决高压富水破碎带的大量出水问题,本文提出"钻孔分流+表面嵌缝+浅层封堵+深层加固"的裂隙径向注浆堵水处理技术,配合新型注浆材料,实现了对高压富水裂隙出水的有效封堵。结合岭南隧洞工程隧道断面出水情况,给出裂缝宽度、注浆量、注浆压力等计算公式以及注浆过程控制标准。通过对工程现场8个出水段实施径向注浆堵水技术,洞内出水量由原来的46 000 m3/d降至7 800m3/d左右,实践证明该技术方法有效,可为同类高压富水破碎地层径向注浆提供参考。     

乌鞘岭隧道F4断层涌水塌方段施工技术探讨

针对甘肃省永古高速公路乌鞘岭特长隧道F4断层破碎带施工期间突发涌水、坍塌情况,基于现场情况及涌水量观测,采取了支护加强、径向注浆加固、塌方体注浆、优化开挖方案等综合工程处治对策,现场观察及监测表明上述措施实施后,涌水及变形等均得到了有效控制,取得了较好的效果,确保了隧道的施工安全与结构安全。本文成果对穿越断层涌水破碎带地层隧道的修建具有一定的指导作用和参考价值。     

隧道断层破碎带突泥处治技术

本文依托雁门关铁路隧道开挖项目为背景,北同蒲取直线雁门关隧道施工中穿越19条断层破碎带,断层带裂隙水发育,易发生突泥、突水事故,给隧道安全施工和洞室稳定性控制带来极大困难。隧道实际施工过程中多次处理断层破碎带突泥,尤其是经过三次较大规模的突泥处理后,通过现场工程实践、不断摸索及总结,形成了大断面隧道断层破碎带突泥处理的施工工艺和关键技术。对类似工程有着较高的借鉴价值。     

象山隧道岩溶涌水突泥治理技术

龙厦铁路象山隧道在富水岩溶区段开挖施工过程中突发涌水突泥地质灾害,引起地表塌陷,给周边环境和施工安全造成严重破坏和威胁,由于隧道反坡施工,造成洞内蓄积了50多万m3的泥砂和涌水。如何安全地进行抽排水及清淤工作,并针对高压岩溶突泥段采取何种技术手段进行治理,有效控制施工风险成为最关键技术难题。经过认真研究,通过实施"堵泥不堵水"地表深孔封堵溃口,顺利完成排水清淤,并采取"超前注浆、加强支护、合理开挖"等技术手段,实现了在高压富水复杂岩溶突水涌泥区封水带压安全开挖作业的目的。     

穿越破碎带隧道掌子面力学模型及最小安全厚度研究

隧道穿越断层破碎带的稳定性及安全防护问题是目前隧道建设的难点。针对隧道掌子面前方存在破碎带松散岩土体的典型工况,基于隧道围岩以及掌子面的力学特性,采用理论计算、数值模拟、工程实践相结合的手段,提出了掌子面稳定岩体的最小安全厚度计算方法,并对隧道掌子面前方破碎带的预加固及处治方案进行了探讨。首先,建立了破碎带-岩板力学模型,将掌子面的岩体等效为受荷载作用的岩板,对受破碎带压力的岩板最小安全厚度展开计算分析,得到了岩板厚度与岩层倾角、破碎带有效高度的关系表达式,并对帷幕注浆处理参数进行了优化;随后基于理论计算结果,与某隧道穿越破碎带施工中因未控制掌子面岩体厚度而导致隧道失稳的典型案例展开对比分析;最后结合Comsol Multiphysics软件开展数值仿真模拟,分析了不同岩层倾角、隧道埋深、注浆预处理参数等因素对掌子面岩板最小安全厚度的影响。结果表明：理论计算、工程实际与数值模拟结果具有较好的一致性;正常施工时掌子面最小安全岩板厚度随破碎带有效高度的增大而增大,随岩层倾角增大而减小,故应在达到安全厚度之前对破碎带进行预支护;在选用帷幕注浆方法对破碎带进行预处理时,最小安全岩板厚度随着岩层倾角的增大而减小,此时在注浆过程中需要保留较大的安全厚度,同时控制注浆压力。     

富水砂卵石层深基坑近接建筑物安全施工控制技术研究

依托某一典型富水砂卵石基坑工程,通过数值计算对近接建筑物地铁基坑开挖过程中基坑渗流及建筑物沉降进行了分析,并基于现场注浆试验得到合理的基坑基底注浆加固方案,最后通过基坑施工现场实测分析了加固措施的有效性。研究结果表明:富水砂卵石地层深基坑施工会导致在基坑开挖深度范围内及基底一定区域内形成明显的降水漏斗,造成基坑外水位大幅下降且在坑角处渗流最为显著,极易影响基坑边坡稳定性;基坑施工引起的建筑物沉降大,极易导致建筑物发生不均匀沉降破坏;富水砂卵石地层注浆孔距应控制在1.8 m左右,以保证孔间土体能够加固密实;基坑底部采取注浆加固措施能有效地减小基坑施工对建筑物的影响,基坑开挖结束时建筑物最大沉降值为-8.56 mm,工程顺利完成;研究成果可为类似基坑工程施工提供一定依据。     

高水位下软弱破碎带围岩开挖变形分析

针对某隧道破碎带的水文地质情况,运用midas GTS NX软件,采用参数弱化法对隧道软弱破碎带段施工过程进行数值模拟,分析了破碎带、开挖渗流和注浆加固等对围岩开挖变形的影响。结合现场监测数据,对比该隧道中高水位下软弱破碎带围岩开挖变形的规律和注浆加固的效果。结果表明:当围岩中存在破碎带,尤其是斜向破碎带时,破碎带影响范围大于其存在范围,应适当扩大注浆范围。在渗流影响高水位下破碎带处围岩开挖变形急剧增大,对比注浆前,破碎带注浆后围岩变形得到明显改善。破碎带注浆加固后实际监测变形比数值模拟变形大很多,模拟时应弱化破碎带加固后的围岩参数,要注重围岩的流变效应。     

高压富水公路隧道带水作业施工

以大丰华高速公路鸿图特长隧道为例,通过总结隧道穿越莲花山断裂带、棋盘网格状构造的宽张裂隙高压富水凝灰岩、安山玢岩地层条件下带水作业综合施工技术,解决了带水作业中突泥涌水、高压水伤人等安全隐患。针对掌子面涌水量超1 500m~3/h、水压超2MPa的工况,通过采取隧道突涌水预警、超前泄水降压、人工-多臂凿岩台车联合开挖等措施,将出水孔压力降至0.5MPa以下后,再优化施工工艺,使隧道开挖安全顺利地通过了高压富水段落。相较于超前帷幕注浆大大提高了工效,加快了施工进度,节约了建设费用,确保施工工期和安全,可供类似项目提供借鉴与参考。