长沙地铁越江隧道穿越岩溶地层关键技术研究

研究目的:长沙地铁3号线阜埠河站-灵官渡站区间是穿越湘江及江中橘子洲的越江隧道区间,江底存在不同程度的岩溶发育区,工程及水文地质条件复杂,实施难度大。长沙地区尚无越江隧道长距离下穿江底岩溶强发育区先例,为解决复杂岩溶水底隧道穿越技术,降低施工风险,实现隧道穿越水下岩溶地层,本文对复杂岩溶水底隧道关键技术体系进行研究,以期为类似工程建设提供借鉴。研究结论:(1)对于越江隧道,通过确定合理过江线位方案,绕避岩溶区,能有效地减小岩溶穿越区距离,降低工程风险;(2)岩溶区越江隧道采用泥水盾构掘进工法,工程风险更为可控;(3)对于岩溶处理平台采用水上钢平台,能有效地减小岩溶处理产生的环境影响;(4)岩溶注浆处理通过制定合理注浆方案、注浆参数,保证溶洞处理效果并控制投资;(5)盾构掘进过程需合理控制,工筹安排应结合试验段开展,精细化控制盾构掘进过程;(6)本文关键技术体系对其他同类地层隧道施工具有一定借鉴作用。     

宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术

别岩槽隧道全长3721m,隧道岩溶及岩溶水极其发育,因而,该隧道被列为宜万线8座一级风险隧道之一。在隧道施工过程中,先后遭遇F3断层突发性涌水、富水暗河岩溶大厅、充填黏土性溶洞、F1高压富水断层,以及背斜核部及两翼的岩溶渗流水等不良地质。针对这些不良地质,施工中采取径向注浆、超前帷幕注浆、大管棚超前预支护、迂回导坑、泄水支洞和泄水洞等一系列技术措施,取得较好的治理效果。     

长庆坡隧道岩溶高风险段预控制措施

全隧道穿越可溶岩,部分地段属地下水垂直渗流带和季节变动带,隧道施工时局部地段可能揭示岩溶腔或水囊,突水突泥风险高。对岩溶发育段、富水及破碎带等突水突泥高风险地段,采取超前周边预注浆堵水,固结围岩,尽量减小地下水涌出,以确保施工安全。     

宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

宜万铁路横穿南北向的齐岳山山脉,设计总长10 528 m的齐岳山隧道。隧道进口至宜万铁路终点万州站航空直线距离40 km,高差约900 m,地面坡降达0.023。隧道进口段穿越齐岳山背斜,为灰岩地层,占隧道长度的47%,岩溶、岩溶水极其发育;出口段为碎屑岩地层,节理裂隙发育,富含高压裂隙水。区内发育有15条断层,其中F11断层规模宏大。隧道灰岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、灰岩地段断层破碎带等极可能发生涌突水突泥等地质灾害。针对坡降大、岩溶发育、穿越规模宏大的F11高压富水大断层等3个不利条件,通过对单面坡和人字坡方案从安全、投资、运营等多方面考虑,最终确定了单面坡方案。齐岳山隧道工程实践证明,选线方案是正确的。施工过程中,针对极其复杂的岩溶及岩溶水、高压富水大断层、砂岩段高压裂隙水,研究并采取了注浆堵水、注浆加固、先排后填、泄水洞排水、释能降压、信息化注浆、绕行规避等多项施工技术,成功地解决了隧道施工难题,丰富了高压富水岩溶及断层区隧道修建技术。齐岳山隧道建设过程中,建设单位充分发挥了核心主导作用,组织参建各方决策方案、现场落实方案、建立系统的安全体系,这是齐岳山隧道获得成功的关键所在。     

复杂条件下大跨度燕尾段隧道施工技术

向莆铁路戴云山隧道长15 617 m,是全线结构最复杂,施工难度最大的特长隧道。进口段处于车站内,设计为大跨度燕尾式隧道,由双线隧道过渡到两条单线隧道,双线段最大开挖宽度为21.01 m,断面254 m2,燕尾端部左右线隧道间开挖后岩体柱最小剩余1 m。地质穿越小型紧闭褶皱、尖棱褶皱、倒转褶皱和平卧褶皱较发育区段,粉砂质泥岩夹煤层或煤线的瓦斯地层、断层、富水、软岩大变形等不良地质,通过对该隧道大跨度燕尾段的施工方案制定和实施,介绍在复杂条件下大跨度燕尾隧道的施工技术及施工注意事项。     

基于GIS的岩溶隧道富水程度评价技术研究

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。     

街子坡向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究

研究目的:大瑞铁路大柱山隧道横穿街子坡复式向斜富水构造,分为街子坡向斜和搬家寨两个水文地质单元,褶皱和断裂构造复杂,岩溶水活动活跃,存在较大的岩溶隧道施工工程风险.通过街子坡复式向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究,有效预测评价岩溶隧道的涌突水危害,以期能对工程的顺利实施和安全有所裨益,对类似岩溶富水构造涌突水危险性分析具有一定的借鉴意义.研究结论:通过隧道涌突水危险性评价体系研究表明,大柱山街子坡复式向斜涌突水危险等级主要集中在高危险区、中危险区,隧道发生涌突水风险大,属施工涌突水风险大的储水构造.     

断层条件下的隧道预支护设计与施工

齐岳山隧道穿越F11断层.此断层规模宏大,断层带导水,核心带岩体破碎,富含高压水,其主要工程地质问题是岩溶富水、突水突泥,高压裂隙水等,施工难度极大.其中,进口处为反坡施工,施工难度和安全风险尤为突出.为确保顺利通过,采取隧道超前预支护综合措施,即通过实践更新注浆设计理念,确定了断层条件下的注浆设计及注浆参数,优化了超...     

浅谈隧道施工释能降压法对环境的影响

深埋岩溶隧道常遇到富水溶腔,隧道施工安全风险大、处理难,为降低施工风险,有时采用释能降压的施工方法。研究释能降压法对环境可能产生的影响,并实例分析野三关隧道602溶腔释能降压后对环境的影响。研究表明,在岩溶发育的深埋越岭隧道采用释能降压法处理高压富水溶腔可降低施工风险,便于隧道快速通过,但对地表和地下水环境具有一定的影响;建议隧道通过后,对释放的地下水进行封堵,恢复地下水原有的状态,避免对生态、居民的生产生活环境产生破坏性影响。     

宜万铁路齐岳山隧道标准化管理实践

被列为铁道部标准化建设示范工点之一的宜万铁路齐岳山隧道,是高压富水断层及岩溶隧道的典型代表。隧道施工过程中遭遇10条断层,3条暗河,大小溶洞187个,其中22个规模较大。施工中穿越宽达253 m的F11高压富水断层,现场实测水压高达2.6 MPa,单孔涌水量达790 m3/h。参建各方以标准化管理为保障,以科研攻关为突破口,齐心协力,奋勇拼搏,成功攻克了这一世界级隧道修建难题。本文根据标准化管理的要求和现场施工实践,对齐岳山隧道标准化管理经验进行了初步总结,以期对今后类似工程特别是复杂岩溶地区高风险隧道施工管理提供借鉴。     

壁板坡隧道富水逆断层综合超前地质预报实践

壁板坡隧道为沪昆客运专线最长隧道,洞身被3条逆断层带切割,围岩破碎,地下水发育,工程地质条件复杂,针对壁板坡隧道富水逆断层带,建立超前地质预报体系。在分析总结已有超前地质预报成功经验的基础上,从短距离预报和中、长距离预报的角度,建立适用于壁板坡隧道复杂地质条件的超前地质预报体系。在隧道大角度穿越杨梅山-小达村逆断层中,以TSP长距离预测、红外探水短距离预测、超前地质钻探复核预测的方式,准确探知施工中可能出现的富水破碎带的位置和富水程度,为防范施工风险,确保施工安全提供了可靠依据,验证了该超前地质预报体系的可靠性及其效果。     

穿越断层破碎带铁路隧道施工安全多重风险网络研究

目前,针对穿越断层破碎带隧道施工安全风险的研究多聚焦于单一风险事件或单一风险因素,缺乏从风险传导视角对安全风险展开具体研究.选用扎根理论质性分析31份铁路隧道工程风险评估报告,识别断层破碎带隧道施工安全风险因素,提炼安全风险因素之间的因果逻辑,构建安全风险传导网络;利用社会网络分析法(SNA)识别安全风险传导网络中的关键风险因素及关键链路,以此提出风险管理策略并高效阻断风险传导.研究结果表明:穿越断层破碎带隧道工程施工安全风险包括10类,可归为外部环境风险、施工技术风险和施工管理风险三大类;探明了50条关键的风险传导链路,并基于风险链路提出的安全风险管理策略可有效降低穿越断层破碎带隧道工程施工的安全风险.     

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

研究目的:突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象,给工程施工造成的危害性极大.马鹿箐隧道是宜万铁路八座一级风险隧道之一,地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布,施工中多次遭遇特大型突泥突水.本文通过对该隧道突水突泥现象研究,分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素,探讨隧道突涌水整治问题.研究结论:通过分析得出:(1)岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔(溶腔、溶隙等)的静水储量大小密切相关,与溶腔内的水压高低有关,与地表及地下水系的连通性有关;(2)隧道穿越高压、富水、岩溶地层时,应重视超前地质预测预报工作,特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法,探明开挖前方的工程地质、水文地质特征、溶腔的边界情况,提前采取可靠的工程措施,以达到“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的目的.     

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。     

高速铁路穿越大型溶洞风险评估研究

研究目的:在西南及邻区进行高速铁路规划及修建过程中,桥隧占比较大的高速铁路以隧道形式穿越可溶岩地层中的垂直渗流带、季节变动带几率大大增加,该带岩溶强烈发育,常常形成复杂的大型溶洞,将极大地增加隧道施工、运营风险,开展高速铁路隧道穿越大型溶洞风险评估意义重大。研究结论:(1)高速铁路隧道穿越大型溶洞风险主要受溶洞底堆积物流失性、溶洞底堆积物稳定性、溶洞顶板安全性、溶洞洞壁稳定性等因素控制;(2)建立了高速铁路隧道穿越大型溶洞风险评估的TKCR模型,制定了指标量化标准,确立了各级因子的权重值;(3)利用TKCR风险评估模型对沪昆客专朱砂堡2号隧道遭遇的巨型溶洞进行了评估,溶洞大厅段计算评估分数为76分,属于高风险段;暗河交叉段评估分数为69. 5分,属于中风险段,与实际情况相符合;(4)本研究成果对于高速铁路隧道穿越大型溶洞的设计、施工、运营等都具有指导意义。     

高速铁路隧道穿越富水大断层施工监控分析研究

现场监控量测是隧道新奥法施工的三大要素之一,是复合式设计、施工的重要环节。介绍了合武客运专线大别山隧道穿越Fd7富水大断层施工现场监控量测工作,对监控量测得到的数据进行了回归并作出预测分析,总结了隧道穿越富水断层围岩与支护变形的一般规律,配合和指导了新奥法施工。     

大支坪隧道帷幕注浆施工技术

大支坪隧道岩溶发育强烈,水文地质条件和地质构造复杂,施工难度大。帷幕注浆技术适用于富水断层带和软弱围岩隧道施工,本文主要从大支坪隧道帷幕注浆施工中注浆材料选择、施工工艺、质量控制和异常情况处理等方面进行了比较详细的介绍,可为同类型工程提供经验借鉴。     

综合物探技术在海域岩溶勘察中的应用

为了查明某海域岩溶的发育规模及空间形态特征,确保盾构顺利穿越海底岩溶区,有效降低海底隧道施工风险。依托大连地铁5号线某区间海域岩溶勘察工程,首先采用海域地震反射法及海域瞬变电磁法对场区岩溶发育情况进行分区,再利用跨孔弹性波CT法,查明单个岩溶发育特征、规模,最终达到高精度探测海底隧道岩溶发育规模、空间形态特征等的目的。勘察结果表明：(1)传统的水面物探方法能从宏观区域上划分岩溶发育区段,利用水域地震反射法划分2处岩溶发育区,瞬变电磁法划分36处岩溶发育区,并将整个勘察区间划分为岩溶微发育、岩溶中等发育和岩溶强烈发育3个区段;(2)受海水导电性限制,传统的水面及孔间电法类物探方法在海域岩溶勘察中不宜采用;(3)跨孔弹性波CT方法能较为精确的探测局部单个岩溶的空间形态,准确扫描出两孔之间的岩溶发育情况,在二维剖面上清晰反映溶洞与隧道洞身的位置关系。     

基于BIM与GIS结合应用的地铁隧道安全预警预报技术

地铁隧道结构安全性评估是地铁建设的重要环节。针对南宁地铁2号线岩溶发育的工程地质条件,在GIS(地理信息系统)中展现和分析不良地质体的空间分布,进行隧道穿越区域的岩溶塌陷风险评价;针对不同岩溶地质灾害风险等级,根据施工信息和监测信息在BIM(建筑信息模型)平台上进行地铁隧道结构安全风险评估,进而采取不同防治措施,以及进行隧道安全预警预报。基于BIM与GIS结合应用的隧道结构安全风险评估,综合考虑了地铁隧道结构模型宏观地理环境,可为地铁隧道结构安全预警预报提供技术支持。     

释能降压法在高压富水充填岩溶隧道中的应用研究

隧道建设常遇到溶腔、断层、高地应力、有害气体等不良地质。在喀斯特地区,大型高压富水充填溶腔给隧道建设带来极高风险,传统采用的注浆法难以保证施工安全。宜万铁路在实践中提出释能降压法,并在云雾山等四座高压富水充填岩溶隧道中成功应用。以云雾山隧道为例,对释能降压法的概念、内容、适用条件、时机、施工步骤等进行详细论述。