注浆压力作用下隧道围岩变形规律与安全控制

注浆是隧道围岩加固与涌水封堵的主要技术手段,当围岩较为破碎且自稳能力较差时,注浆过程中若采取了不合适的注浆压力,极易造成围岩大变形甚至塌方等次生灾害。基于渗流-应力耦合理论,选取典型隧道开挖断面,建立注浆作用下渗流场与应力场数学模型,运用COMSOL多物理场耦合软件分析注浆过程中注浆压力作用下隧道围岩的变形规律。结果表明,围岩等级为Ⅴ时,注浆过程中注浆压力不断向隧道周围地层中扩散与传递,渗流场、应力场分布随注浆孔深度增加呈现衰减趋势; 随着注浆压力的提高,应力发生急剧变化,并不断地向围岩深部转移; 注浆初期,围岩变形速率急剧上升,注浆后期围岩变形速率下降,且变形量趋于稳定。依托具体工程实例,提出了合理选择注浆压力的控制技术,保证了围岩的稳定和安全。     

白云驿隧道涌水处治措施研究

隧道涌水是影响隧道安全的重要因素,为分析在建隧道涌水特点及原因,提出相应的治理措施,本文依托在建白云驿公路隧道工程,研究隧道涌水的基本特征、形成条件和成因机制;采用数值模拟分析隧道涌水对围岩位移的影响;结合现场涌水量观测数据,对比分析两类数据,针对隧道建设过程中的涌水问题,提出"以排为主,排堵结合"的处治方案;结合隧道的涌水特征采用"水泥-水玻璃"双液浆进行注浆设计,通过注浆处治前后隧道涌水量的对比,评价了双液注浆效果。研究结果可为类似条件下隧道施工中的涌水处理提供参考。     

太行山隧道涌水段帷幕注浆设计与施工

针对太行山隧道开挖过程中出现涌水导致施工难度增大的问题,采用帷幕注浆方案对其进行处理,对帷幕注浆方案的设计及实施过程进行了论述,并对其效果作了评价。通过帷幕注浆处理,解决了隧道围岩涌水问题。     

高速公路隧道涌水突泥灾变处治

结合岑溪至水汶高速公路均昌隧道涌水突泥的情况,对灾害成因、施工技术难点进行分析,应用新型可控速凝注浆材料对突涌水进行封堵,并对注浆效果进行检验。结果表明:帷幕注浆后隧道涌水得到良好的控制,加固后的围岩自稳性显著提高且浆脉清晰,土层密实,含水量少,初期支护施作完毕后围岩渗水较少;该方案处治特大型涌水突泥灾变效果良好,可为今后类似工程提供借鉴。     

万开高速公路铁峰山2~#隧道右线突水段治水施工技术方案

铁峰山隧道是万开高速公路上地质条件复杂的公路隧道,隧道开挖至K26+187位置时,隧道围岩地质变差,掌子面开始出现股状涌水,后掌子面开始出现特大涌水和坍塌现象,导致开挖面被淹,严重影响了正常施工,通过地质钻探等综合预测预报手段并结合涌出物分析,决定采用全断面预注浆技术进行封堵,有效地堵住了地下水,并对围岩进行了加固,恢复了正常施工。     

兴旺峁隧道富水全-强风化砂岩区段施工关键技术

结合兴旺峁隧道富水全—强风化砂岩区段的施工实际,对开挖、控制爆破、裂隙水注浆封堵以及涌泥治理等施工关键技术进行阐述。采用的三台阶六步法施工技术确保了隧道施工安全,对富水风化砂岩区段采用短进尺、多循环的开挖方法,减少了一次爆破装药量,且对围岩周边采取的控制措施达到了保护围岩的效果;在风化砂岩裂隙水发育区段施工中采取的“抢堵+围堵”的办法,有效地隔断了地下水的渗流路径,确保了结构安全;对涌泥段采用的各种措施确保了工程正常进展。     

涌水隧道高聚物帷幕注浆技术研究

为解决隧道涌水病害，通过高聚物注浆材料的研发、高聚物注浆材料性能的评价、公路隧道帷幕注浆方案的设计、高聚物帷幕注浆的施工及高聚物帷幕注浆的作用机理研究，提出了涌水公路隧道病害的处治方法及高聚物帷幕注浆质量检测与评价方法。结果表明：涌水公路隧道要求高聚物注浆材料密度为0.25～0.43 g/cm³,抗压强度至少为5.89～7.68 MPa,渗透系数少于2×10^-7 m/s;高聚物帷幕注浆可以有效封堵隧道涌水，及时解决隧道涌水病害。     

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。     

盘岭公路隧道涌水突泥治理措施

鉴于公路隧道涌水突泥地质灾害具有危害大、治理难的特点,以贵州省三穗至黎平高速公路盘岭隧道为背景,阐述了隧道右洞第一次、第二次涌水突泥过程和治理措施及效果,2次分别采用超前管棚注浆、全断面帷幕注浆加固围岩,治理效果前者欠佳、后者显著。     

隧道全断面注浆治水施工技术

葡萄山隧道进口掘进至YK58+420时遭遇岩溶涌水突泥,导致开挖面被淹,严重影响了正常施工,通过地质钻探等综合预测预报手段并结合涌出物分析,决定采用全断面预注浆技术进行封堵,有效地堵住了地下水,并对围岩进行了加固,恢复了正常施工。     

海底隧道修建中注浆加固圈参数研究

海底隧道开挖时采用注浆加固措施,可显著减小隧道涌水量、降低衬砌背后水压力,而其关键在于合理地确定注浆圈参数。通过理论计算和分析,得出注浆圈参数变化对隧道涌水量的影响规律;利用安全系数法,采用Flac软件对围岩稳定性进行数值模拟分析,得出围岩稳定的安全范围。在此基础上提出应从隧道涌水量的大小和围岩稳定性2方面综合考虑确定注浆加固圈的参数。     

大埋深富水裂隙岩层土压平衡盾构填舱注浆施工技术

为解决穿越大埋深富水节理裂隙发育岩层的土压平衡盾构隧道施工过程中发生的开挖面涌水和地表沉降过大的问题,依托广佛环线沙堤隧道工程,对土压平衡盾构填舱注浆施工技术进行研究,并利用有限差分软件FLAC3D对填舱注浆技术进行数值模拟分析。研究结果表明： 1)土压平衡盾构穿越深埋富水裂隙岩层时,隧道洞周围岩变形较小,而地表沉降及建筑物变形对地下水流失较为敏感; 2)将气压平衡和土舱填舱注浆处理技术相结合,辅以微扰动等施工控制方法的填舱注浆成套施工技术能够有效解决施工过程中的喷涌现象及地表建（构）筑物沉降过大的问题; 3)采用填舱注浆技术进行堵水时,应保证开挖面内填舱注浆范围和注浆参数选取的合理性,并应考虑注浆厚度对施工进度的影响。     

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。     

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。     

车站基坑揭露断层带注浆加固效果数值模拟研究

为研究注浆对明挖基坑揭露断层带的加固效果,以南京地铁上元门车站基坑工程为背景,考虑基坑开挖过程中渗流场与围岩应力场的相互耦合作用,建立相应的有限元分析模型,对软弱破碎层、注浆加固带、基坑地下连续墙以及围岩所组成的耦合系统进行模拟,研究注浆加固前后围岩渗流场、位移场以及应力场的特征,最终获得基坑地下连续墙的水平位移、基坑外地表沉降、围岩塑性区分布、基坑内围岩变形以及基坑内涌水量变化规律。研究结果表明： 1）通过对基坑底部断层带的注浆加固,基坑侧向位移及基坑外地表沉降均得到有效控制,相比于注浆加固前,其最大水平位移和地表累计沉降量减小50%以上,满足工程要求; 2）基坑底部区域内塑性区范围明显减少,基坑外塑性区扩散也得到有效抑制; 3）基坑底部断层带注浆改变了渗流场分布,有效降低了基坑涌水量,基坑治理区域涌水量由最初的94 m3/h逐渐减小到4 m3/h,堵水率达96%; 4）注浆结束后现场钻孔取芯率达到75%~80%,开挖揭露大量劈裂作用形成的浆脉,验证了注浆可有效治理明挖基坑所揭露的软弱断层破碎带。     

高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究

针对高地应力软岩隧道开挖时围岩大变形问题,以某隧道圆形扩挖段为背景,采用三台阶法施工和3层初期支护+小导管注浆+二次衬砌的复合结构支护,并通过现场监测、数值模拟和理论计算研究开挖过程中的围岩变形及支护结构受力。结果表明:上、中台阶开挖时的隧道围岩变形速率较大,在仰拱封闭和第3层初期支护施作完成后,隧道变形趋于稳定;采用3层初期支护结构可有效改善隧道周边围岩应力,3层初期支护基本都是受压结构,拱腰和边墙处竖向应力最大,拱顶处水平应力最大;二次衬砌拱腰、拱顶、拱脚和边墙处安全系数均大于规范要求,保证隧道结构安全。     

漫谈矿山法隧道技术第十五讲——隧道涌水控制技术

涌水控制对策大体上分为"排水"对策和"堵水"对策2大类,经验表明"排"与"堵"相结合的方法是控制地下水最有效的方法。在处理"排"与"堵"的关系上,关键是弄清何种情况下需要采取"堵"的方法。适用堵水方法的条件:1)在地下水量大、围岩渗透系数大于10~(-6)~10~(-5)cm/s时,为了确保施工可接受的渗漏水条件;2)在地下水位降低对周边环境产生有害影响,为了确保周边环境"可接受干扰"的条件;3)为了避免二次衬砌直接承受水压,或减小作用在二次衬砌上的水荷载,不仅需要注浆,而且注浆必须形成防渗体来承受水压的场合。目前基本上都是采用注浆的方法堵水,挪威通过预注浆来控制海底隧道和城市隧道涌水,注浆围岩的平均渗透系数大致是非注浆围岩的1/100~1/25,采用高注浆压力(3~4 MPa)可以减少注浆孔、提高围岩注浆的"预应力"效应;日本青函隧道注浆实践表明,隧道围岩的综合渗透系数大于10~(-6)~10~(-5)cm/s时需采取注浆堵水对策,改善围岩渗透系数小于10~(-6)cm/s时能够正常安全开挖。通过一定范围的注浆,把围岩的渗透系数降低2个数量级,达到10~(-6)cm/s,就完全可以不考虑水压的作用。最后,用5个事例说明解决大量、集中、异常涌水的方法,多是放在形成有效的注浆域(防渗层)上。实际上,我们也是这样做的,但在明确的目标准则和注浆工艺上尚需努力。     

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。     

隧道高压涌水超前帷幕注浆施工技术及应用

某隧道穿越F4-5、F2-6宽张断层破碎带,右洞长6350 m,左洞长6336 m,超前探孔最大涌水量为1650 m^3/h,静水压力右洞为4.3 MPa,左洞为4.8 MPa,围岩为Ⅲ级安山玢岩。为解决隧道施工中遇到的高压涌水问题,施工采用全断面超前帷幕预注浆技术,纵向加固范围为41 m,径向加固范围为轮廓线以外8 m,注浆终压为水压的2~3倍,浆液扩散半径为2 m。通过对注浆材料的灵活运用、注浆顺序的优化等措施,总结并提高了目前帷幕注浆施工工艺和技术,加快了扫孔、注浆的效率,加快了施工进度,达到了最佳的注浆效果和工效,确保了该隧道顺利通过高压富水宽张破碎带,供类似全断面超前帷幕注浆参考。     

某隧道底板大规模突水原因分析与处治技术

某隧道在穿越破碎盐溶角砾岩与完整石膏夹层接触带时,由于充足的地表水源和良好的补给通道,引发隧道底部3 800 m3/h的大规模突水,给周边环境和施工安全造成严重破坏和威胁。如何有效的处治隧道底部如此大的突水,控制施工风险和保证隧道结构稳定成为最关键的技术问题。经过多种方案对比研究,通过“先引后堵、先径向加固再底板封堵、先易后难局部集中处理”的总体步骤,实现了隧道底部突水由快速流动状态到相对静止状态的转变,为隧道底部注浆堵水提供施作条件,再通过径向注浆和深孔底板注浆降低围岩的渗透系数和提高隧道结构稳定性,控制地下水流失,不给通车运营留下质量和安全隐患。