岩溶富水隧道Ⅴ级围岩段涌水及注浆加固圈研究

吉庆隧道是龙琅(涟源市龙塘镇—新化县琅塘镇)高速公路上的富水岩溶隧道,准确预测隧道涌水量对于采取合理的防排水措施及开挖方法十分重要。文中对该隧道中富水的Ⅴ级围岩段涌水量进行分析和预测,根据涌水量大小、围岩承载能力等确定注浆加固圈厚度,为隧道防排水设计、围岩注浆加固及施工提供技术支持。     

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。     

注浆加固对深埋富水围岩隧道开挖变形影响研究分析

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在IV~V级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。     

岩溶富水区深埋水沟排水隧道注浆圈参数研究

为合理确定深埋水沟排水方式下隧道注浆圈特征参数,以某岩溶富水区隧道工程为依托,采用FLAC3D软件建立流固耦合计算模型,针对其注浆圈参数进行合理探讨,研究注浆圈厚度、注浆圈渗透性对隧道涌水量、衬砌水压力、结构安全性的影响规律。研究结果表明： 增加注浆圈厚度或降低注浆圈渗透性可降低衬砌水压、控制涌水量、保障结构安全,但并不代表实际工程中注浆参数需要追求最值,而应兼顾安全性和经济性,选取相对合理的注浆参数;结合模拟计算结果与同类工程案例,建议依托工程注浆圈厚度以5～6 m、渗透性比值以注浆前的1/50（渗透系数为2×10-6 cm/s）为宜,并应结合实际进行技术经济对比,合理确定现场注浆参数。     

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。     

董志塬富水黄土隧道地表降水开挖与隧底软基加固技术研究——以银西高铁驿马一号隧道为例

为解决富水黄土隧道掘进过程中遇到的掌子面渗涌水、洞周土体软弱剥落、初期支护变形坍塌与隧基软弱等技术难题,以银西高铁驿马一号隧道为例,对高铁富水黄土隧道首次采用地表降水开挖与隧底软基注浆加固开展深入研究,并对该措施的降水疏干与软基加固效果进行分析、验证。研究结果表明:1)在富水黄土隧道地表降水设计时,按经验参数确定的涌水量与实际涌水量常存在较大差异,结合掌子面实际涌水量或参照局部深井疏干试验后的参数进行设计,是确保设计方案与实际吻合的关键。2)实践表明,对穿越深厚富水软塑黄土层隧道开展地表超前降水疏干是可行的,地表降水能提前疏干洞身周边土体,提高围岩稳定性,便于洞内施工作业,较采用单独的洞内排水方式疏干洞身周边土体,更为有效、时间更短。3)在富水软塑黄土隧道中采用钢管桩加固隧基,与隧道掘进交叉作业干扰大,在软塑层中成桩困难,加固、堵水效果差;而采用袖阀管注浆加固隧基,对掘进施工干扰小,堵水和加固软塑土体的效果更佳。     

基于浆液扩散的软弱围岩隧道注浆加固效果研究

注浆加固措施作为提高软弱围岩力学性能、保障隧道施工安全的主要措施之一,其对围岩的加固机理以及加固效果是隧道工作者长期以来的研究热点。基于浆液扩散理论,利用多场耦合软件Comsol建立同时考虑隧道开挖和浆液扩散形态的开挖-注浆耦合分析模型,并对软件进行二次开发,实现注浆范围内土体力学参数的动态变化,通过研究隧道开挖过程中注浆浆液扩散时空变化规律,并在浆液真实扩散形态和隧道开挖耦合作用下围岩的塑性区、隧道衬砌的力学状态等方面研究软弱围岩隧道的注浆加固效果。研究结果表明:(1)围岩塑性区随注浆时间的增加大致可分为两个阶段,第一阶段塑性区发生空间转移,塑性区面积整体上有减小的趋势,第二阶段塑性区范围和面积基本稳定;(2)在注浆加固范围达到最大之前,增加注浆时间可减小衬砌结构受力,之后持续增加注浆时间对改善结构受力没有明显效果;(3)在注浆加固圈完全形成之后,继续增加注浆时间并不能明显改善围岩以及衬砌结构的受力状态,盲目增加注浆时间只会造成经济上的损失。     

局部破碎带下海底岩体隧道稳定性分析

以局部破碎带的某海底岩体隧道为例,采用有限元极限分析法分析了海底隧道岩体注浆加固前后的稳定性.计算表明,对于整体较为安全的隧道,当存在局部破碎带时,安全度降低,破碎带越宽,注浆堵水圈厚度越小,安全系数越小.与完整围岩破裂面位于两侧相比,含倾角45°破碎带围岩的堵水部分最先失稳.因此,必须做好破碎带的超前注浆堵水,以减少其渗水量,并对破碎带进行局部加固,此种情况下,隧道衬砌原则上可按无水压设计,衬砌厚度与采用全水头设计相比可以大大降低.     

粘土隧道变形段处理方法研究

针对密兴路改建工程火郎峪隧道变形事故,结合粘土围岩特性,对隧道变形段采取临时加固、注浆加固、增设刚拱桥、超前小导管加固等多种方法综合处理。结果表明,采用综合处理方法能有效防止隧道围岩变形的继续发生．保证隧道围岩的整体稳定性。确保隧道安全施工。     

冰水堆积体隧道注浆圈厚度与初期支护受力特性研究

为解决不良地质软弱围岩造成隧道失稳、软弱围岩注浆参数不确定,以及米林隧道冰水堆积体围岩注浆厚度对支护力安全性造成影响等问题,基于三维有限元FLAC3D模拟软件,建立不同注浆厚度的隧道围岩模型,得到注浆后的围岩特征曲线,通过允许变形量确定了不同注浆厚度对应的允许支护力。基于此,进一步探讨围岩不同注浆厚度下,采用上下台阶法并打设锁脚锚杆对初期支护结构的影响,并计算得到断面每个位置初期支护的安全系数。结果表明： 1）注浆圈厚度越大,基于允许变形的允许支护力越小; 且围岩条件越差,相同注浆厚度对应的允许支护力越大; 故米林隧道冰水堆积体段Ⅳ1、Ⅴ1和Ⅵ级围岩的合理注浆圈厚度建议分别取3.5、3.5、5.0 m。2）随着注浆圈厚度的增大,各级围岩各个位置对应的初期支护安全系数增大。3）初期支护安全系数一般在拱肩、拱顶和拱底较大,在拱腰和拱脚位置最小。     

山岭隧道涌水量预测方法分类及相关因素分析

准确预测隧道涌水量能有效减少隧道病害,保护生态环境,科学指导隧道的设计与施工,而如何正确选择和应用预测方法,是准确预测的前提条件。通过广泛调研,在总结分析各类涌水量预测方法的原理和适用范围基础上,以六盘山隧道某断面为例,深入探讨了围岩渗透系数、洞室尺寸、地下水位净高变化、注浆圈厚度、注浆水平和衬砌抗渗等级等因素对隧道涌水量的影响,重点指出各类解析方法的局限性和适用条件,突出了注浆水平在实际工程中的作用,并建议山岭公路隧道衬砌抗渗等级不宜小于S8。     

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。     

大瑶山1#隧道富水充填性溶洞施工技术

 介绍了武广铁路客运专线大瑶山一号隧道正洞施工至DK1909+624，进入F6断层时，掌子面发生大规模涌水涌泥，经观察隧道右侧为一巨型富水充填性溶洞，施工中严格按照“先探水、预注浆、再管棚、后开挖、径向补注浆、快衬砌”的总体施工原则组织施工，采取“排堵结合”的方法，安全、快速地通过了此溶洞。     

中梁山隧道涌水综合治理技术

针对中梁山隧道K27+227~+248区段侧壁围岩破碎出现较大涌水问题,通过水文地质分析,采用瞬变电磁和探地雷达相结合的物探方法,深入分析涌水区段的涌水水源及补给通道,提出深部引流、浅层加固和深部帷幕封堵的综合治理方法。针对不同治理阶段特点,选定合适的注浆材料,取得了较好的治理效果。通过围岩变形实时监测及数值模拟分析,确定了注浆工程中围岩变形规律及其主控因素,避免了水压升高和注浆压力对围岩造成破坏,保证了注浆过程中围岩具有良好的稳定性,并成功封堵了隧道涌水。     

改性脲醛树脂在高黎贡山隧道1号竖井注浆堵水中的应用

为解决富水花岗岩、高角度裂隙发育、高承压水等复杂地质条件下铁路隧道竖井施工安全及工期问题，在采用普通水泥和超细水泥等水泥基材料注浆效果不能满足施工需求的情况下，通过试验和方案对比后采用改性脲醛树脂材料进行注浆堵水，其浆液注入量、注浆孔剩余水量、井壁漏水量较普通水泥和超细水泥均有较大优势，能够更好地保证注浆效果，大大降低竖井施工淹井的风险； 同时，使用改性脲醛树脂注浆可以减少单孔复钻复注次数，节约钻孔、注浆时间。该材料成功用于高黎贡山隧道1号竖井建井施工中，有效解决了600 m以下深度竖井施工注浆堵水难题，杜绝了淹井风险，确保了竖井施工安全到底，使控制性工程工期得到了有效保障。     

邻近高压电力铁塔盾构隧道被击穿管片修复施工技术

京沈高铁望京隧道施工过程中盾构段右线第397环管片被打桩击穿，为了不影响隧道后期的正常施工和运营，保证隧道净空、结构安全和防水，特别是确保地表邻近的110 kV高压电力铁塔的安全，通过对3种修复方案的综合对比，最终采取在隧道内搭设临时钢架支撑和焊接管片拉紧槽钢、地面施作隔离桩、全断面高压旋喷桩和地表跟踪补偿注浆、开挖辅助竖井对破损管片的混凝土结构和防水进行彻底修复的施工方法和措施，成功地解决了邻近高压电力铁塔开挖竖井修复管片空间狭小、地层涌水量大、沉降变形要求高、安全风险高、施工难度大等难题。     

中天山隧道超高水压富水破碎带施工方法研究

为解决南疆吐库二线中天山隧道出口钻爆法反坡施工中突遇的超高压涌水施工难题,采取超前地质预报和隧道涌水量、水压及连通性测试,预测前方地质情况以及涌水变化规律。针对掌子面前方超高水压富水破碎围岩,结合现场施工情况,对超前注浆堵水、涌水掌子面直接排水、隧道进口施工降压泄水洞等方案进行比选,最终确定了超前注浆堵水施工方案,成功突破了中天山隧道6.3 MPa超高压富水破碎段施工,确保了隧道的施工安全。     

铁路隧道污水处理站规模研究

为解决铁路隧道在施工期污水排放对环境敏感区环境的影响，必须设置隧道污水处理站。通过现场调研多个项目实际发生的隧道污水处理站建设情况，分析研究后提出如下结论： 1）铁路隧道在施工期可实现清水、污水分流以达到减少污水排放量、控制隧道污水处理站建设规模的目的。2）在考虑隧道施工期生产污水、清水分流的工程措施和隧道衬砌、注浆堵水等工程措施对涌水的削减作用的基础上，区分不同地质情况分段确定洞身单位长度正常涌水量乘以施工未衬砌段长度及涌水变化系数的积来确定隧道污水处理站的污水处理规模。3）与隧道污水处理站设计思路配套，建议在现行概（预）算编制办法规定计费范围的基础上，将清水、污水分流的工程措施费用，污水处理站设备的安拆及摊销费用，污水处理站的运营及维护费用纳入概算。     

隧道涌水段不良地质探测及围岩变形规律研究

在富水地层中开挖隧道出现涌水事故后,若继续盲目施工易引发隧道坍塌,此时应停止开挖,探明涌水段周围地质条件与岩体变形。以大奎隧道右线出口处涌水事故为背景,从地质雷达和变形监测2方面进行研究分析。地质雷达探测结果显示隧道底板左下方2.5 m处存在承压水层,且隧道衬砌背后存在巨大暗道。变形监测表明多个里程断面岩体变形超过50 mm,高于规范要求的安全界限。基于探测结果,提出了混凝土回填、超前注浆止水及架立钢支撑支护的处理方案,涌水段围岩变形最终得到了控制。     

富水砂层中盾构隧道联络通道施工技术

在富水砂层中进行联络通道施工,施工难度和风险很大,为提高围岩稳定性、减小施工对周围环境的影响,通过对常用的降水、冷冻、旋喷和注浆等地层加固方法进行技术和经济方面的对比,最终选择了注浆和降水相结合的加固方案。在联络通道施工中采取了洞内超前预注浆、洞外地表管井降水以及洞内轻型井点降水的加固方案,在水仓基坑施工中采取了周边小导管注浆以及坑内轻型井点降水的加固方案。施工过程中对隧道和地表变形进行了监测,由监测结果可知,开挖引起的隧道和地表变形均较小,说明采取的超前预注浆和洞内外降水措施是安全可靠的,可以有效降低联络通道的施工风险。