同寨隧道进口变形控制技术研究

研究目的:同寨隧道进口受高地应力、碳质板岩等地质因素作用,在以I18型钢为主的初期支护参数支护下,施工中出现大变形,拱架扭曲、喷混凝土脱落,严重影响施工安全和进度。本文意在寻找解决大变形的方法,为后续施工提供参考。研究结论:经研究分析得出以下变形控制技术措施:(1)在地应力大变形段采取以抗为主的支护措施,坚持"先强后优化"的原则,支护一次到位,从而达到控制变形的目的;(2)软弱围岩开挖后及时支护,尽早封闭成环,并且适时进行径向注浆,有效加固松动的围岩,改善围岩性能,减少作用于支护结构上的围岩压力,使支护与围岩共同形成受力体系,共同抑制隧道变形的发生;(3)减少开挖对围岩的扰动次数,尽早施作仰拱,严格控制初期支护闭合时间;(4)本文对隧道碳质板岩的控制变形措施,可为类似工程提供借鉴。     

宜万铁路隧道变形侵限原因分析与治理

研究目的:宜万铁路全线共有隧道159座,据统计,施工中有14座隧道21次发生了变形侵限,占隧道总数量的8.8%.分析变形侵限原因,提出治理方案. 研究结论:变形侵限与隧道断面和埋深关系不大,不良地质、开挖方法、辅助工法、初期支护及时性和监控量测信息反馈是引起变形侵限的主要原因.研究表明:(1)单线软岩隧道宜采用短台阶法施工,台阶长度控制在10～15 m.双线软岩隧道宜采用CRD法、CD法施工,或采取超前注浆及大管棚支护措施下短台阶法施工;(2)预留变形量适当放当,Ⅳ级围岩单线5～10 cm、双线10～15 cm;Ⅴ级围岩单线10～15 cm、双线15～20 cm;高地应力段30～40 cm;(3)隧道日变形速率v≥5 mm/d,累计变形量U≥13U0时,应对初期支护补强;v≥10 mm/d 、U≥23U0时,应封闭、支撑、径向注浆加固;(4) 软岩高地应力隧道应采取"初支-释放-强化-衬砌"综合技术;(5) 对侵限地段可采取径向注浆加固后逐榀拆换.     

宜万铁路堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术

宜万铁路堡镇隧道穿越地层大部分为砂质页岩和粉砂质页岩,局部为炭质页岩,岩层软弱、节理较发育;隧道埋深大,地应力高,围岩强度低,高地应力软岩大变形区段长,施工过程中发生了严重的大变形。主要介绍高地应力软岩大变形段的施工措施,即:采用小导管注浆超前支护、采用短台阶和双侧壁相结合的开挖方法,初期支护采用喷混凝土+型钢钢架+锚杆+钢筋网的支护措施,控制每环仰拱开挖长度不超过4 m,及时封闭成环,及时施做二次衬砌,对隧道高地应力软岩段的预留变形量为15～30 cm,确保了隧道顺利通过软岩大变形区段。     

襄渝Ⅱ线炭质片岩铁路隧道施工技术研究

软弱围岩隧道的施工方法一般采用短台阶法施工,遵循"短开挖,弱爆破,快支护,勤量测,紧衬砌,早成环"的原则。但是对于炭质片岩隧道的施工研究还很少。介绍了炭质片岩隧道在施工过程中有效防止支护变形、开裂及隧道坍塌的方法,对类似隧道施工有较强的指导作用。     

地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用研究

研究目的:围岩变形量过大、地表沉降开裂甚至塌方是浅埋大断面黄土隧道施工过程中最容易出现的工程病害。为解决大断面黄土隧道在浅埋地段施工过程中出现的地表与围岩变形难以控制、施工效率低下等问题,以在建银西高铁上阁村隧道浅埋段为试验工点,通过现场地表注浆与室内试验,从注浆前后地表沉降与围岩变形量及围岩物理力学参数变化等方面对地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用效果进行研究。研究结论:(1)地表注浆可以有效控制围岩变形和地表沉降,变形降幅可达27%～50%,注浆后可将地表与围岩变形量控制在规范允许值内,防止隧道开挖过程中出现地表裂缝、坍塌、拱顶沉降量过大等灾害;(2)采用地表注浆后围岩物理力学参数明显得到改善,平均增幅可达10%～35%,提升围岩强度与整体稳定性,确保隧道开挖安全;(3)地表注浆能够提前二衬施作时机,加快施工进度;(4)地表注浆形成的浆-土结合体具有明显的"挤密效应"和支撑作用,可以改善原状黄土的结构性;(5)该研究成果可为大断面黄土隧道的浅埋地段快速安全施工和设计提供参考。     

米拉山隧道软弱围岩大变形施工防控技术

米拉山特长隧道位于西藏高海拔高寒地区,空气稀薄、气压低、自然条件和地质条件恶劣,且面临着围岩变形失稳、突泥、涌水、施工通风等诸多工程技术难题,是国道318线林拉公路工程工布江达至墨竹工卡段改造的重点控制性工程;米拉山隧道在软岩大变形段施工中出现了坍塌、大变形、初支开裂、掌子面失稳等多种病害问题;结合工程实践,全面总结了针对这些病害的处理措施,在此基础上,从隧址区周边踏勘、加强超前地质预报、监控量测、增大预留变形量、初期支护设计、预控制掌子面变形坍塌、预控制中下台阶落底开挖变形坍塌、软弱围岩内支撑施工方法和地表加固等方面,系统提出了软弱围岩施工大变形预防控制措施,为类似工程的施工提供了经验。     

暗挖地铁隧道下穿输水管廊结构变形分析

依托北京地铁14号线郭庄子站—大井站区间暗挖段下穿南水北调管廊工程，建立了隧道-围岩相互作用分析模型，对管廊变形进行施工全过程分析。研究结果表明：该工程选择两台阶三步法，进尺0.5 m，预留核心土距掌子面2 m，上下台阶间距5 m，左右线掌子面间距25 m，辅助袖阀管注浆方案较为合理。经过径向注浆加固，管廊最终沉降量明显减小，差异沉降及倾斜度均满足设计要求。两台阶三步法施工过程中，上下台阶开挖所引起的管廊变形量占管廊总变形量的93%，说明在开挖阶段采取注浆加固或者及时封闭成环能够有效抑制管廊变形。     

富水蚀变岩大断面高速铁路隧道开挖大变形控制技术

以富水花岗岩侵入蚀变带区域高速铁路隧道建设为背景,对隧道开挖围岩变形控制技术进行研究。运用隧道工程理论、数值模拟和现场监测等技术与方法,提出了从全断面开挖法、台阶法、CD法到CRD法的安全度逐渐增加的隧道开挖方法,确定了避免富水花岗蚀变岩进一步应变软化和力学参数弱化的隧道开挖支护结构形式及其参数,得出了适当加大预留变形量结合衬砌紧跟的施工工艺。实践表明,按研究出的开挖方法和支护方案进行施工,可以有效控制隧道围岩大变形而使变形快速收敛,能够减少侵限处理工作量,并确保富水花岗蚀变岩隧道开挖时围岩稳定和地下工程结构安全。     

乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术

研究目的:乌鞘岭特长隧道岭脊区段为区域性大断层组成的宽大挤压构造带,围岩破碎软弱,挤压大,变形显著.迫切需要提出切实可行的变形控制技术措施,确保工程安全. 研究结果:通过乌鞘岭隧道岭脊地段复杂应力条件下的变形控制技术研究,选择合理的断面形状、预留合理变形量、多重支护、适当提高衬砌刚度的柔性结构设计,短台阶或超短台阶快开挖、快支护、快封闭和衬砌适时施作的施工技术,成功控制了隧道大变形.     

滇中红层软弱围岩局部失稳及变形控制实践

研究目的:隧道穿越滇中红层这一特殊地质条件下的变形主要为局部塌方、支护结构开裂破坏,为确保类似工程的顺利实施和人员设备的安全,本文针对南华一号隧道穿越全风化、强风化泥岩地层出现的局部失稳、大变形问题,在现场调研和监控量测的基础上,分析其失稳断面的变形及应力特征,并结合数值模拟结果,提出控制围岩变形的有效措施。研究结论:(1)三台阶工法施工过程中,中、下台阶施工对围岩的扰动程度相对较大;(2)隧道开挖后,拱顶和拱肩处围岩压力随时间的变化趋势是先减小再趋于稳定,而拱腰处围岩压力随时间的变化趋势是先增大然后趋于稳定;(3)采取局部布置锚杆、局部围岩注浆加固、施作锁脚锚杆等控制措施,可有效控制局部围岩失稳及围岩变形,相关措施可为今后类似工程提供借鉴和指导作用。     

高瓦斯隧道塌方段综合治理技术

研究目的:瓦斯是隧道及地下工程施工的一个重要地质灾害,因瓦斯异常涌出发生瓦斯爆炸事故而造成隧道塌方事故也是时有发生,因此,对含有高瓦斯的隧道塌方进行综合治理,确保后期施工顺利进行就显得尤为重要。本文结合都汶高速公路紫坪铺隧道塌方段的施工,对高瓦斯隧道塌方段综合治理的关键技术进行探讨分析。研究结论:高瓦斯隧道塌方段综合治理成败的关键在于选择合理的治理方案。本工程实施三阶段治理方案:(1)地质探测预报初步确定坍塌段的长度、高度及围岩情况;(2)进行坍塌范围内的瓦斯治理;(3)进行初期支护拆换及塌方处理。采用超前钻孔探测裂隙瓦斯情况进行瓦斯治理、75+51长短自进式锚杆(注浆)进行超前支护、预注浆稳固塌体、台阶分部法开挖塌体,短进尺掘进、喷射混凝土封闭新开挖面、初期支护和二次衬砌紧跟的处理方法,使塌方段得到了有效控制和处理,保证了隧道安全顺利通过塌方段。     

层状围岩隧道变形控制技术探讨与实践

根据兰渝铁路薄层板岩隧道的工程实践,在分析层状围岩大变形机理的基础上,研究采用微台阶仰拱快速施工法、单工序作业仰拱快速封闭法等控制围岩变形。分析表明,减小围岩变形总量主要有降低变形速率和快速封闭仰拱以缩短变形时间两种途径。微台阶仰拱快速施工法,下台阶与仰拱同步推进,缩短了初期支护封闭成环时间进而减小围岩变形持续发展。单工序作业仰拱快速封闭法采用边墙长锚杆降低围岩变形速率,采用铣挖机减小爆破对周边围岩和初支段的扰动,围岩变形控制效果好。     

乌鞘岭隧道千枚岩地层初期支护参数研究

研究目的:针对乌鞘岭隧道深层地段千枚岩地层,隧道开挖过程中,围岩产生大变形的特点,进行初期支护合理性的研究,提出有效的支护措施。研究方法:结合兰武二线乌鞘岭隧道岭脊地段千枚岩地层的设计施工,采用动态设计方法,根据千枚岩不同含量,确定试验段,布置量测断面,通过现场位移量测,分析总结深埋条件下,千枚岩地层变形特点和初期支护设计方法。研究结果:通过对隧道开挖过程中围岩变形和初期支护的研究,提出了千枚岩地层初期支护参数的建议方案,对同类工程的设计施工有一定的借鉴意义。研究结论:对于以千枚岩为主、围岩变形大的地层,采用长锚杆大刚度型刚支架,结合网喷纲纤维混凝土等初期支护措施,是控制围岩产生大变形的有效方法之一。     

新枫林二号双线铁路隧道塌方整治技术

分析新枫林二号隧道发生塌方的原因,对采用超前注浆小导管作为超前支护,HWT175型钢与3.5 m长22 mm早强药包锚杆、25 cm厚喷射混凝土作为初期支护体系,三台阶环形开挖预留核心土进行塌方处理的施工方法进行阐述,并总结在软弱围岩中进行隧道施工的经验教训。     

软岩隧道大变形影响因素及控制技术研究

软弱围岩强度低、自稳能力差，隧道施工在高地应力条件下，极易发生大变形，导致支护侵限甚至二衬开裂等问题，严重危及隧道结构安全。在分析国内外软岩隧道大变形研究成果基础上，提出了软岩大变形分类方法，对大变形影响因素进行了总结，包括岩性、地应力、地下水、地层结构、膨胀作用、群洞效应等，并分析了各因素的作用机理；提出了软岩隧道大变形控制技术，包括微台阶开挖技术、多层支护技术、径向注浆技术、长短锚杆联合支护技术、差异预留变形量、二衬施作时机等，并通过工程实例对控制技术进行了解析，确定了关键参数，可为类似工程提供参考。     

高性能快速张拉预应力锚索新技术

研究目的:京张高铁八达岭长城站大跨过渡段隧道最大开挖宽度32.7 m,最大开挖面积494.4 m~2,是目前世界上开挖宽度和开挖面积最大的交通隧道,施工难度大,安全风险高。隧道初期支护体系主要通过预应力锚杆、预应力锚索和喷射混凝土实现。采用传统的锚索施工工艺,经试验测试,锚索拉力不能满足设计要求,同时需要30 d左右时间才能实现预应力张拉。因此,需要研究高性能快速张拉预应力锚索新技术,以有效控制隧道围岩变形,保证施工安全,提高施工效率。研究结论:(1)采用传统锚索施工工艺,锚索拉力值主要受锚索与注浆体之间的握裹力、注浆体与围岩之间的粘聚力所控制;(2)采取增加"锚固结",锚索与注浆体之间的握力可提高约2倍;采取6～7 MPa高压注浆工艺,注浆体与围岩之间的粘聚力可提高约1.5倍;(3)采用改性硫铝酸盐水泥浆液,浆液强度1 d内可以达到30 MPa以上,从而实现了注浆完成后1 d时间内锚索快速张拉;(4)本研究成果可在类似预应力锚索施工工程中借鉴应用。     

分部开挖法在富水粉细砂岩地层隧道中的应用

胡麻岭隧道正洞3 250 m段落和部分斜(竖)井处于第三系富水粉细砂岩地层中。掘进中流塑、坍塌、涌水和涌砂导致初期支护变形,严重段落二次衬砌整体下沉。为解决该施工难题,对中隔壁法、三台阶预留核心土法、交叉中隔壁法和分部开挖法4种施工方法进行了对比,确定采用分部开挖法。工程实践证明,该方法在控制初期支护变形和突涌规模上效果较好,施工组织简单,能保证工期。     

破碎炭质板岩隧道掌子面预加固参数优化研究

云南滇西地区破碎炭质板岩隧道开挖过程中常发生大变形破坏,如何有效控制变形是研究的热点。依托大临铁路杏子山隧道破碎炭质板岩大变形段的实际情况,在不断增加初期支护强度及措施仍然无法有效控制变形的前提下,提出以玻璃纤维锚杆预加固掌子面为核心的隧道变形控制技术措施,采用数值模拟的研究方法,从掌子面挤出变形及预收敛变形等对掌子面预加固技术参数(锚杆加固长度、锚杆密度)等进行优化分析评判。研究结果表明,掌子面预加固玻璃纤维锚杆间距宜控制在0.6 m以内,每环玻璃纤维锚杆的施工长度应大于6 m,搭接长度不应小于3 m。最后通过现场实测初期支护变形数据表明,纵向长度12 m、搭接长度3 m、间距0.6 m×0.6 m梅花形布置的掌子面玻璃纤维锚杆对于掌子面挤出变形控制效果明显,有效地控制了围岩的变形。研究结论可为类似地质条件隧道掌子面预加固参数选取提供参考。     

函谷关隧道下穿新黄土冲沟施工技术

研究目的:研究大断面隧道下穿新黄土冲沟地段施工中的偏压影响,提出防止隧道坍塌的施工技术。研究结论:(1)水泥土回填、混凝土明渠修筑及混凝土咬合桩打设等技术措施,防止了地表水下渗、浸蚀,消除了地表水对湿陷性黄土的影响,提高了冲沟及其边坡的稳定性;(2)应用水玻璃硫酸浆液注浆固结粉砂层等加固措施,减少了因隧道开挖引起的地表沉降,保证了隧道开挖的稳定性;(3)提高隧道初期支护强度和刚度,控制隧道开挖支护变形,可有效控制隧道偏压的影响;(4)通过CRD工法优化,缩短工序距离和工序时间,可以达到初期支护早日成环,对控制黄土隧道变形和地表下沉行之有效。     

扁坦大跨隧道施工过程的三维数值模拟

大水沟隧道是锦屏水电站上线公路的最后一座隧道,最大开挖跨度达16.4 m,高跨比仅有0.57,进口段埋深浅且存在偏压.根据大跨扁平隧道的受力和变形特点,在施工时采用密排多层小导管注浆超前支护加固围岩、台阶法开挖并及时进行支护.施工过程的三维数值模拟结果及隧道变形监测结果都表明,所采用的施工方案是合理的,保证了施工安全.