大瑞铁路高黎贡山隧道TBM搭载综合超前预报技术实践

为避免或减小TBM隧道在施工过程中遭遇围岩坍塌、突水突泥等地质灾害,基于搭载于TBM的破岩震源和激发极化超前地质预报系统,对TBM环境综合超前地质预报方法进行研究,以实现掌子面前方不良地质定位。在探明不良地质的基础上,提出施工动态管理方法,以实现对不良地质的超前治理,进而有效避免地质灾害的发生。通过工程实践表明:提出的搭载于TBM综合超前预报系统可以有效探明掌子面前方的不良地质,采用的动态施工管理方法可有效对不良地质灾害进行防控,确保TBM安全、高效地施工。     

高黎贡山铁路隧道彩云号TBM的创新性设计与应用

高黎贡山铁路隧道作为大瑞铁路的关键性控制工程,具有“三高四活跃”的地质特点,为应对TBM施工过程中可能遇到的断层破碎带、突泥涌水、岩爆等灾害,正洞TBM设计实行了变截面可抬升开挖技术,创新了前置式自动化混喷技术、隐藏式常态化超前钻探技术以及水岩一体超前预报技术。实践表明,在掘进过程中TBM的创新性设计发挥了显著作用,可为同类地质条件TBM设计与应用提供经验。     

砂化白云岩突泥涌砂高风险隧道管束注浆质量控制

白云岩砂化是一种特殊的不良地质现象,砂化白云岩具有易碎、粒径细等特点。在断层、断层影响带或接触带附近,受地下水影响的砂化白云岩与泥岩互层硐室的施工中,发生突泥涌砂的概率极大。为降低施工风险、加快施工进度,探索并解决砂化白云岩突泥涌砂注浆加固质量,依托西南山区某隧洞工程,开展了砂化白云岩突泥涌砂管束注浆质量控制研究,成功解决了传统后退式分段注浆质量控制不理想、耗时长的问题。     

深埋隧洞TBM超前地质预报及预处理关键技术研究

为有效解决复杂不良地质条件造成的施工风险,系统开展TBM施工超前地质预报工作,综合采用TRT7000、TSP203、超前地质钻孔、微震监测等技术手段,结合地勘、地面物探及已揭露围岩特征,实现对不良地质的准确有效判识;针对隧洞沿线实际地质条件,对TBM设备进行优化设计,提高TBM设备应对断层破碎带、突涌水、挤压大变形及岩爆等灾害的能力;在此基础上,提出TBM施工灾害超前预处理技术方案,以减少卡机现象,避免埋机等事故风险。     

双护盾TBM不良地质施工问题及对策

 阐述了双护盾隧洞掘进机（TBM）在不良地质条件下施工所遇到的典型问题。并以昆明市掌鸠河引供水工程上公山隧洞TBM施工为例，对挤压及膨胀地层、断层破碎带、突泥、涌水等影响双护盾TBM的不良地质条件进行了分析研究，从宏观和微观角度提出了TBM通过不良地质情况的方案和措施，为今后双护盾硬岩掘进机施工借鉴、参考。     

高黎贡山隧道复杂地质条件下敞开式TBM施工关键技术研究

高黎贡山隧道地质条件极其复杂,可总结为"三高四活跃"。其中,高地热、高地应力、多断层破碎带、高压突涌水是制约TBM施工质量和安全的主要地质因素,将给TBM施工带来不可预估的风险。为了减少以上地质问题带来的TBM施工风险,通过资料查阅、调研国内外现有的TBM施工案例、专家咨询研讨、设计高适应性的TBM,并结合工程目前的施工状况,提出了TBM超前地质预报、钢筋排和钢拱架联合喷射混凝土及时支护、合理调整掘进参数等一系列确保TBM连续施工的方案与措施。研究结果可为即将进场施工的TBM提供理论参考。     

复杂隧道施工的地质技术工作

隧道穿越断层破碎带、岩溶和暗河等不良地质构造,存在突水、突泥等地质自然灾害,施工过程中采用超前地质预报物探技术、监控测试技术、超前水平钻探技术等,查清隧道隐伏的重大地质问题,根据掌握的地质资料,及时改进施工方法,以保证隧道施工安全。     

超特长隧洞TBM施工“115”超前地质预报系统创建与实践——以北疆供水二期工程为例

超特长引水隧洞是跨流域调水工程项目的控制性工程,施工面临突涌水、塌方等诸多地质灾害风险。为研究适用于TBM法施工超特长隧洞地质灾害预报方法,通过调研地质灾害预报预警技术的发展历程与技术现状,提出TBM法施工超特长隧洞地质灾害预报面临的挑战和关键问题。针对上述挑战与难题,建立超特长隧洞TBM施工不良地质全覆盖预报系统,即"115"超前地质预报系统。该系统包括"1km"千米级宏观地质预报、"100m"百米级长距离地质预报和"50m"十米级短距离精细探查预报3个层次,通过多元信息联合反演分析,实现对掌子面前方不良地质和可能由其引发的地质灾害形式的全覆盖预报。采用"115"超前地质预报系统在北疆供水二期工程地质灾害预报中开展了工程实践和应用,准确预报了隧洞施工过程中不良地质发育情况,保证了超特长隧洞TBM高效掘进和安全施工。     

综合地质超前预报系统及其在将军沟隧道工程中的应用分析

深埋长大隧道工程地质条件复杂多变,盲目施工易造成突水、突泥和塌方等安全事故。对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的关键技术。在连霍高速将军沟隧道施工中,引进TSP203隧道地质超前预报系统、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报,可以有效的提高对不良地质体的预报效果,通过预报结果与实际揭露的对比分析,其预测精度达到95%以上,有效地指导了隧道的安全施工,可为同类工程提供技术资料和经验借鉴。     

复杂地质条件TBM研制关键技术及应用

为解决高黎贡山隧道出口段软岩收敛卡机、破碎坍塌、岩爆片帮、高温热害、突泥涌水等不良地质TBM适应性差的问题,采用TBM适应性设计方法,提出并采用变截面抬升式开挖、水岩一体超前预报、隐藏式常态化超前钻探、前置式自动化湿喷、加强型大范围初期支护、通风系统强制制冷、刀盘刀具优化设计、物料快速运输等关键技术方案,联合研制出国产最大直径TBM（9.03 m）; 针对现场应用测试存在的部分问题,对TBM创新设计方案进行优化改进,使国产最大直径TBM在复杂地层前期应用中,取得月进尺400 m以上的掘进业绩。     

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层双导洞超前法施工技术

在建兰渝铁路桃树坪隧道为Ⅰ级铁路双线隧道,施工穿越上第三系富水粉细砂地层。为了解决由于出水量大,岩性软,成岩作用及稳定性差,在隧道开挖过程中,含水粉细砂层软化现象明显,常呈流塑状,无自稳性,造成大断面隧道施工极其困难的问题,结合桃树坪隧道3#斜井正洞围岩特点研究采用了双导洞超前法施工,通过导洞超前降水、先行稳固拱脚,解决了富水粉细砂层大断面隧道开挖困难、初期支护变形严重难以控制的问题。     

北京地铁过含水砂层施工对策

结合北京地铁五号线磁器口至崇文门区间隧道及崇文门东站的工程实际,比较详细地论述了该区间隧道临时施工竖井和施工横通道、崇文门车站东南风井及风道过含水砂层时所采用的施工方案,介绍了防止涌水涌砂、避免产生过大降沉的方法,以及结合具体地质情况所采取的降水措施。     

基于透明土的盾构隧道突水涌砂灾变发展试验研究

针对饱和砂土地层盾构隧道施工中的突水涌砂灾害问题，以上海市轨道交通某盾构区间为研究背景，将自主研制的灾变可视化试验模型与透明土技术相结合，对砂土地层隧道顶部结构破损灾变过程的土体流动形态、土颗粒位移速度场进行试验研究。结果表明： 1)盾构隧道突水涌砂灾害发生后，隧道裂隙孔口上方部分区域的土颗粒密实度减小，砂土发生剪切破坏。2)在灾变前期，土颗粒竖向位移场呈椭圆状等值线分布，颗粒位移速度随与隧道中心水平距离的增加而非线性地衰减，当隧道埋深为2D（D为隧道直径）时，水平向影响范围为3D。3)随着灾变的发展，土颗粒位移速度先增大后减小，涌入隧道内的砂水混合物中土颗粒的体积分数占比持续减少，最大程度地还原了隧道突水涌砂后期的灾变现象。     

南昌复合地层盾构渣土改良技术

为解决在南昌富水条件下砂层与泥质粉砂岩复合地层中喷涌、结"泥饼"、渣土"流塑性差、含水量高、渗透系数大"等施工难点,以南昌地铁1号线中子(中山西路站—子固路站)区间、八八(八一广场站—八一馆站)区间盾构施工为背景,通过数据统计及案例分析,得出液态高分子聚合物可作为抑制喷涌常态措施,泥质粉砂岩及富水砾砂层地质条件下,选取泡沫剂作为渣土改良添加剂,在砂砾石与泥质粉砂岩的复合地层,可考虑添加一定量的膨润土或高分子聚合物,解决砂砾石地层中渣土流动性差、防喷涌及粉质泥沙岩中结"泥饼"等问题。砂砾层体积与渣土总体积之比小于等于1/3时,渣土改良方式采用泡沫剂与分散剂溶液;大于1/3而小于2/3时,改良方式采用膨润土与泡沫剂溶液;大于等于2/3时,改良方式采用水土比8∶1膨润土与浓度为3%泡沫剂溶液,但膨润土用量应增加。     

百店隧道第三系富水砂层快速施工关键技术研究

以山西中南部铁路通道百店隧道第三系富水砂层快速施工技术为例,根据砂层的物性参数及成因,采取理论和现场试验总结,合理优化注浆工艺,针对超前注浆加固方式、钻孔泄水降压,局部补充注浆及快速开挖封闭技术进行重点研究,提出"超前周边注浆+掌子面加筋注浆+加固体外超前泄水降压+开挖过程中补充注浆+快挖快封"的快速施工关键技术,不但能有效控制开挖过程涌水、流沙、工作面坍塌失稳现象,还可在一定程度上提高综合施工效率,节约施工成本。通过实践证明,具有较好的经济和社会效益,值得类似工程借鉴。     

地铁暗挖隧道断层破碎带突水涌砂原因分析及处治技术

青岛黄岛区某地铁区间隧道穿越断层破碎带时发生突水涌砂地质灾害,为保证隧道施工安全及后续顺利开挖,对富水断层破碎带突水涌砂原因及力学形成过程进行分析。富水断层破碎带稳定性差,未进行有效加固,在开挖卸荷和爆破扰动双重作用下,岩体防突水层厚度超过临界状态,进而导致掌子面发生突水涌砂。考虑到地铁暗挖隧道施工空间狭小、材料运输不便等特点,采用以地表模袋注浆为主、洞内堵水注浆为辅的综合处治措施。结果表明:注浆加固后的掌子面湿润无流动水,浆脉清晰可见,渗漏水量小于1.5 L/(min·m),渗流通道得到有效封堵,保证隧道顺利通过突水涌砂段。     

玉蒙铁路秀山隧道涌水涌砂地段施工技术

以新建铁路昆明至河口线玉(溪)-蒙(自)段秀山隧道平导PDK34+570涌水涌砂为例,探讨隧道在涌水涌砂等复杂地质条件下,以涌砂体加固施作止浆墙、注浆、管棚施作等施工技术,结合超前地质预报和围岩监控量测技术保证隧道安全施工的方法。     

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层塌方处治施工技术

兰渝铁路桃树坪隧道为Ⅰ级铁路双线隧道,穿越上第三系富水粉细砂地层,由于粉细砂层成岩作用差,遇水呈流塑状自稳性变差,隧道施工困难,极易发生塌方,塌方处治难度极大,安全风险极高。为解决富水粉细砂层隧道塌方后砂层松散、流动性强、无自稳、塌方处治困难等一系列问题,确保安全快速通过塌方段,以桃树坪隧道3#斜井正洞塌方处治为工程实例,就如何采用 “真空降水+双层大管棚+小管棚+双侧壁法”有效处治富水粉细砂层隧道塌方进行详细论述与总结,成功案例可为类似工程施工提供一定的技术参考和经验借鉴。     

粉细砂地层盾构施工风险分析与应对措施

通过南京地铁河西粉细砂地层盾构施工实例,针对粉细砂地层盾构施工难点,分析施工过程中存在的主要风险,并根据风险的发生条件、施工中防止隐患或处理隐患的方法,归纳施工应对措施,特别是对该地层施工中可能遇到的涌水、涌砂及地表沉降失控、建构筑物变形过大等施工风险进行总结分析,最终有效地控制了险情,避免了许多施工风险,特别是在盾构穿越无基础砖切厂房所采取的应对技术措施对类似地层的风险控制及应对有一定的参考作用。     

盾构隧道接缝漏损诱发水土流失模型试验及离散元分析

盾构隧道接缝漏损是诱发地面塌陷的主要因素,掌控水土流失发展规律是规避地面塌陷风险的基础和前提。基于临界漏缝宽度,针对不同漏缝位置、不同覆土深度、不同上覆水位高度进行砂土沉降规律及孔隙水压力变化规律影响因素的模型试验分析,并设计一套渗流示踪装置探究渗流场的分布情况及其流线轨迹变化规律。试验结果表明：距离漏缝竖向距离越近的砂层沉降越明显,坍塌范围由隧道漏缝周围逐渐向上扩散至地表,砂层位置越高,沉降槽越宽,由深“V”形态、浅“V”形态向“高斯曲线形态”发展。漏缝越靠近拱底,砂土表面沉降越小,孔隙水压力消散值越小;覆土深度越高,砂土沉降越小,扰动范围越窄,孔隙水压力消散值越大;上覆水位高度越高,砂土沉降越大,扰动范围越宽,孔隙水压力消散值越大。示踪流线为一系列圆弧线,5条流线均向漏缝位置流动,距离漏缝较远处水的流动速度慢,导致流线变长,示踪流线向下发展将加速贯通至漏缝流线形成。此外,通过构建隧道-砂土离散元数值模型,对渗流侵蚀过程中的砂土成拱效应及位移演变规律进行分析,揭示了盾构隧道周围砂土颗粒迁移及损失对周围环境的细观尺度影响。离散元分析表明：在接缝未发生漏损时,没有产生渗流侵蚀通道,接缝周...