Study of Tunneling Technology in Tertiary Sandy Mudstone Strata with Rich Water under High Pressure: Case Study of Shuangfeng Tunnel of Mudanjiang Suifenhe Railway（第三系高压富水砂泥岩地层隧道技术研究——以牡绥铁路双丰隧道为例）

In order to deal with the technical problems of Shuangfeng Tunnel passing through water rich Tertiary sandy mudstone strata with long distance and big overburden, such as dewatering, advance reinforcement, structural design and construction method etc., reducing tunnel deformation, preventing water inrush, gushing mud and tunnel collapse, the technical route of "stereo exploration, pressure reduction by water releasing, pre grouting, supporting timely, overall monitoring" is established after the field test and data analysis. Methods of full dimensional exploration and water pressure reducing are proposed, which form the preceding reinforcing technology that are different between inside the excavation contour and outside the excavation contour. Support linings are constructed immediately after excavation of upper bench. Safety performance of tunnel structure is evaluated according to the monitoring results. The research is conducted based on Shuangfeng Tunnel and the study results are applied in the construction of the tunnel. Results indicate that it can make sense to control deformation and ensure safety by using methods of reducing pressure through full dimensional water release, adopting advance reinforcement measures that are different between inside the excavation contour and outside the excavation contour, proposing mini bench method during tunnel construction and supporting timely after excavation for tunnels passing through water rich Tertiary sandy mudstone strata.     

富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群技术研究

为确保国内首例富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群工程顺利实施,通过工程类比、数值计算与现场监测数据分析相结合的手段,基于列车通过速度与道床形式,提出道岔区道床与轨道变形控制标准（≤1 mm/d）,在道岔区纵横抬梁无条件实施的情况下,提出超长大管棚超前预支护、既有人行通道加固与跟踪注浆以及盾构保压与天窗期分段掘进等一系列主动控制措施。实践结果表明： 1）顶进工艺、钻头刚度与导向控制是密实砂卵石地层高精度超长大管棚施工工艺的关键技术; 2）对既有铁路下方人行通道加固,可起到纵向大刚度挑梁的作用,在通道两侧设置的袖阀管跟踪注浆,可有效补偿盾构掘进引起的地层损失与施工扰动位移; 3）在土舱压力与掘削面稳定得到保障时,天窗期盾构分段掘进的不利影响可以得到控制。     

大断面隧道高压富水变质岩地层及构造带灾害处理技术——以旧堡隧道为例

旧堡隧道地处区域性构造交汇部位,地层为古老的太古界变质岩,岩石因受多期地质构造运动作用,断裂构造极为发育。隧道地下水发育且部分地段存在承压水,在施工过程中,针对掌子面突水涌碴、开挖面坍塌,采取架设临时仰拱和临时挡墙措施,加固绕避; 针对初期支护大变形、二次衬砌开裂等情况,采取超前注浆、超前大管棚和双层初期支护等措施,确保隧道衬砌结构安全; 针对隧道地下水发育情况,采用排水型防水板、边墙增设碎石盲沟并增加泄水洞等措施,确保隧道运营安全。     

富水砂卵石地层盾构穿越铁路股道施工技术

介绍成都地铁1号线某盾构隧道穿越正在运营的火车南站铁路股道,采用有限元理论分析了盾构穿越铁路股道的风险因素,提出控制沉降的技术措施:采用扣轨加固为主,严格控制盾构机掘进参数、加强监测和信息化管理。严格按方案实施,确保盾构安全顺利通过。     

中老铁路穿越第三系盐岩地层隧道施工技术

为解决盐岩段地下水渗流对隧道工程结构的影响,以中老铁路友谊隧道施工为背景,系统介绍盐岩地层的工程特性,并以此为依据,提出一套适合老挝北部地区第三系盐岩地层的隧道施工技术。最后通过加强观测、现场补勘、室内试验、优化设计和改进施工工艺等措施降低盐岩溶蚀对隧道变形的影响。结果表明:1)该地层盐岩具有强溶蚀、强腐蚀、强膨胀等工程特性; 2)采用环氧树脂涂层钢筋等综合防腐措施能够提高结构防腐蚀能力; 3)通过优化设计并采取圆形衬砌断面、多重支护结构、隧底换填、富水地段注浆堵水等措施能够保护围岩、增强围岩的自防水能力,确保该地层修建隧道的施工和运营安全。     

富水砂卵石地层盾构隧道长距离穿越机场飞行区技术研究

为确保国内首次在富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区,以及成都地区首次采用冻结法实施联络通道的隧道工程顺利实施,通过工程类比、专家论证、优化设计、数值计算与现场监测数据分析相结合等手段,提出长距离隧道整体工程筹划优化设计、盾构配置优化、克泥效工法、陆地声呐法空洞探测、联络通道预注浆与冻结法复合截水等一系列组合技术措施。实践结果表明： 1）采用盾构工法,优化线路平、纵断面设计,增设中间风井以大幅减少盾构单次掘进距离至1km左右,并辅以严格的沉降控制组合措施等,可以成功解决富水砂卵石地层长距离下穿机场飞行区的重大技术难题; 2）本工程提出的先在洞内使用双液浆注浆预堵水,再采用冻结法加固的复合截水方案,在富水砂卵石地层可以达到良好的截水效果。     

砂泥岩地层超深基坑施工降水技术研究

降水效果的好坏是深基坑施工安全的重要保证,针对超过60 m的南宁轨道3号线青秀山明暗挖地铁车站工程,进行了现场单井及群井降水试验。结果表明:该砂泥岩地层渗透系数为0.5～0.9 m/d。根据渗透系数最终确定青秀山超大埋深明暗挖地铁车站设降水井67口,观察井3口。降水保证了明挖站厅层及暗挖站台层的施工安全。     

下卧泥岩富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究

以南宁地铁5号线新秀公园站～广西大学站盾构区间为工程依托,开展下卧泥岩富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究。以现场盾构排出渣土及改良剂作为试验材料,在初始改良渣土的基础上进行二次改良试验,根据坍落度试验结果及渣土状态分析理想渣土状态,通过计算得到建议改良参数。研究结果表明：下卧泥岩富水圆砾地层渣土理想坍落度范围为12～18 cm,每环盾构掘进过程中需要注入约1 010 L的水,泡沫原液用量16.7～30.48 L(浓度3%,发泡倍率15,注入比0～15%),采用建议改良参数后,掘进参数得到明显改善,渣土改良效果显著。     

公路隧道岩溶高压富水段施工技术研究

岩溶高压富水段的施工是公路隧道施工中遇到的难题,在施工技术研究中同样具有重要意义。在文章中分析工程实例中岩溶对隧道施工的影响,并详细介绍了相应的施工技术方案,以期能为类似工程施工提供参考。     

富水软弱地层中浅埋暗挖隧道施工地表沉降分析——以杭州紫之隧道为例

为深入了解富水软弱地层中浅埋暗挖隧道施工引起的地表沉降特征,以杭州紫之隧道北口浅埋暗挖段工程为依托,采用现场监测数据分析与数值模拟计算相结合的方法,分析地下水渗流作用对地表沉降的影响。分析结果表明:1)在地下水渗流作用下,横向和纵向地表沉降槽宽度系数的拟合值均大于文献中对黏土的建议值;2)在隧道施工过程中,地层孔压下降范围逐渐扩大,地下水渗流是沉降槽宽度增加的主要原因;3)地表沉降主要发生在隧道外侧起拱线处、与水平方向成45°+φ/2的斜线之间区域(φ为隧道上覆土层平均内摩擦角)。     

铁路隧道机制砂生产经济技术研究

随着国家工程建设的全面铺开,工程施工用砂(河沙)日益紧张,存在运距远、单价高等现象,给项目施工带来巨大的成本压力。以渝黔铁路天坪隧道进口段机制砂生产线为例,基于环境保护和经济发展的要求,对机制砂生产技术和经济效益进行研究,进一步推广其在铁路工程中的应用。     

富水砂卵石地层中超近距离盾构下穿既有运营隧道加固方案研究

以长沙地铁4号线溁湾镇站-湖南师大站区间在富水砂卵石地层中超近距离盾构下穿既有运营2号线区间为工程背景,采用Midas/GTS岩土有限元分析软件,对比分析了地层不加固、超前管棚加固、地表注浆加固、运营隧道内加内箍支撑及MJS工法加固等多种方案对既有运营隧道的影响。由于水文地质条件的复杂性、施工过程的不确定性、砂卵石层容易受到扰动、既有运营隧道对变形要求极高等特点,综合比选后采用盾构施工前MJS工法加固措施,确保盾构施工及运营线路安全。研究结果及现场施工表明,在富水砂卵石地层中超近距离盾构下穿既有运营隧道,采用MJS工法加固措施是极为必要且合理可行的。     

高压富水区山岭隧道施工注浆堵水技术研究

为了保障高压富水区山岭隧道施工安全,现场经常采用注浆堵水措施,而目前隧道注浆堵水时地下水渗水量和支护结构外水压力变化特性尚有待于进一步研究。依托南大梁高速公路华蓥山隧道工程,基于复合式衬砌山岭隧道"堵水限排"的防排水理念,采用理论分析和数值模拟方法,分析了高压富水区复合式衬砌山岭隧道围岩注浆堵水时地下水渗流场特征,推导了高压富水区山岭隧道采取注浆堵水时隧道渗水量和支护结构外水压力的计算公式,得到了隧道渗水量及支护结构外水压力与注浆圈厚度、围岩和注浆圈渗透系数之比及围岩和初期支护渗透系数之比间的关系。研究结果表明:高压富水区山岭隧道注浆堵水时,隧道渗水量和支护结构外水压力的主要控制因素为:注浆圈厚度、注浆圈及初期支护的渗透系数;隧道渗水量和支护结构外水压力随着注浆圈厚度的增加及其渗透系数的减小而降低,综合考虑注浆堵水效果及施工成本,建议注浆圈厚度为6～8 m、围岩与注浆圈渗透系数之比为100～200时较优;高压富水区山岭隧道防排水系统设计,需要考虑注浆圈和初期支护堵水作用以及横纵向排水管排水效果,即综合防排水设计才可以减小排水量,有效降低支护结构外水压力。研究所得隧道注浆堵水的相关参数成功应用于实际工程,为高压富水区隧道工程注浆堵水设计与施工提供了一定的参考。     

富水软弱地层隧道预加固技术与开挖方法研究

依托三亚隧道穿越全风化石英岩富水软弱地层工程,对该地层条件下隧道的施工技术进行研究。针对现场采用的水平旋喷桩预加固方案,通过力学参数试验掌握了旋喷桩体的物理力学特性,并建立了三维数值分析模型,对水平旋喷预加固的效果及加固后所采用的施工方法进行了比选分析。计算结果表明:采用水平旋喷预加固结合CRD法能够较好适应该地层条件下的隧道开挖。现场应用良好,可供类似工程参考。     

铁路隧道深竖井反井法施工技术研究及应用——以当金山隧道为例

为满足特长铁路隧道建设期施工通风和运营期防灾救援的需要,打造立体通风方式,加快隧道施工速度,避免因传统钻爆法带来的安全和环保方面的问题,以敦格铁路当金山隧道竖井为例,通过对施工方法的研究和工程特点的分析,进行方案比选,结合2号竖井的地质条件,改进反井法施工工艺。结果表明： 1）采用气动潜孔锤技术施工导孔与BMC600反井钻机施工扩孔相结合的方式,使用KXP-2D（S）数字罗盘测斜仪进行测斜,成功钻成直径为3.0 m、深度为442 m的深竖井; 2）通过合理控制钻进参数,可以有效控制竖井偏斜,偏斜率仅0.8%,成井速度快、质量好、安全系数高; 3）反井法一次成井施工铁路隧道深竖井完全可行,机械化程度高,充分显示了反井法的优越性和先进性。     

富水风化花岗岩铁路深大竖井涌水治理施工技术——以大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

为解决富水风化花岗岩地区修建超深铁路竖井建井过程中涌水淹井问题,以大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道1#竖井建井施工为例,针对1#竖井地质条件复杂、地层富水高压、工作面狭小、抽排水难度大等特点,借鉴类似工程和现场试验总结,对竖井工作面“探注模式”、狭小空间钻孔施工、注浆控制及钻注段高优化、掘砌等技术进行研究。提出在富水花岗岩地区铁路超深竖井修建过程中采用“有掘必探、以堵为主、堵排结合”的施工原则和“工作面预注浆+井筒壁后注浆”涌水治理方式,不但能有效控制建井过程中开挖面涌水量,还可在一定程度上提高综合施工效率。     

砂卵石地层隧道塌方机理及处治技术研究

松散砂卵石地层自稳能力极差,隧道开挖过程中塌方频发,亟待明确塌方的发生机理并提出有效的处治技术。以青海海东循~隆高速公路穿越公伯峡砂卵石地层隧道为工程背景,基于砂卵石地层隧道塌方的影响因素及地层失稳模式的分析研究,明确了砂卵石隧道塌方产生机理,提出洞内塌方综合处治技术,并结合现场监控量测数据对处治效果进行评价。研究表明,塌方的产生是多因素共同作用的结果,地质因素为主要因素,设计因素、施工因素在某种程度上促成了塌方的产生;砂卵石地层塌方机理属松散介质垮落型,失稳模式为重力坍塌破坏;结合现场监控量测数据,"密排短管棚、三台阶预留核心土+锁脚锚管、注浆回填、洞内临时支撑"防塌方综合处治技术应用效果显著。研究成果可为类似工程的设计和施工提供科学的理论依据,具有重要的参考价值。     

富水欠固结深回填土地层区间隧道综合施工技术研究

重庆轨道交通10号线上湾路站—环山公园站区间隧道需下穿富水、欠固结深回填土地层,针对在富水、欠固结深回填土地层采用矿山法长距离修建隧道工程时,可能会发生诸如塌方涌水、突泥等事故,提出了大面域降水井水位自动控制,环形预留核心土法开挖、分层分级控制大变形的双层组合初期支护,新型“桩基+二衬混凝土”的刚性组合及全包防水结构施工,区间隧道狭小低矮空间内密集钢管混凝土桩快速施工和差异沉降理论监测控制等综合措施。经施工组织优化并结合工程实际,证明了综合施工技术具有良好的效果:确保施工质量、提高施工安全、加快施工进度。     

砂卵石地层泥水盾构施工技术难点及控制措施分析——以兰州地铁穿黄隧道工程为例

为解决泥水盾构在砂卵石地层掘进过程中所面临的刀盘结构磨损严重、刀盘开口率调节不便、刀具磨损严重、泥水环流系统堵塞以及泥浆管路磨损严重等工程技术难题,针对兰州地铁穿黄隧道工程富水砂卵石地层条件,提出刀盘结构适应性改进措施、刀具磨损控制措施、环流系统改进措施以及泥浆管路磨损控制措施。研究表明： 1）对刀盘结构进行适应性改进,可有效解决砂卵石地层刀盘结构磨损严重和刀盘开口率调节等问题; 2）将边缘单刃滚刀改为双刃滚刀,导流刀改为撕裂刀,可有效增强盾构刀具的耐磨性能,提高盾构的掘进效率; 3）从碎石系统改进和大漂石、卵石处理2个方面对盾构环流系统进行改进,可有效解决盾构环流系统堵塞的问题; 4）将整体泥浆管路分为3段,相邻管路之间用法兰盘连接,可有效解决泥浆管路局部磨损严重的难题。     

高原富水冰碛隧道洞内坍塌成因与处置技术研究——以拉林铁路米林隧道为例

为了解高原富水冰碛地层的工程地质特性,剖析其隧道洞内坍塌的成因,探索其工程处治措施,以拉林铁路米林隧道为例,对上述3个方面进行深入研究,并提出施工注意事项。研究结果表明:1)高原富水冰碛地层透水性较好,低温易冻胀,抗剪强度随围岩含石量和密实度的增加而增大,随围岩细颗粒含量和含水率的增加而减小,地表水、地下水对冰碛地层围岩有较强的浸泡软化和迁移破坏作用;2)冰碛地层中细颗粒含量较高和地下水较为发育等因素相互作用导致围岩失稳,通常是造成富水冰碛地层隧道坍塌的原因;3)对于富水冰碛地层隧道坍塌处治,主要应做好回填碴体和围岩架空区注浆加固,设置安全护拱与塌腔排水系统,并采用合理的开挖和支护方式。