高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究

为总结高速铁路隧道岩溶灾害及其防治关键技术,结合沪昆高铁、重庆枢纽及成贵高铁的典型实例,分别从综合超前地质预报、深埋隧道高水压富水区综合防控、强岩溶化洞段围岩成套加固和隧底大(巨)型溶洞跨越4个方面对目前高速铁路隧道岩溶中涌水突泥、强岩溶化洞段围岩失稳及隧底大(巨)型溶洞三类灾害的致灾机理及防治技术进行总结和分析。结果表明:(1)综合超前地质预报是预防岩溶隧道涌水突泥灾害发生的有效手段;(2)对高速铁路岩溶隧道高压富水区,可采用超前帷幕注浆、径向注浆堵水的综合防控技术;(3)强岩溶化洞段可采用圬工回填、钢管群桩、微型桩、旋喷桩等围岩加固技术;(4)对岩溶隧道底大(巨)型溶洞,可采用空心柱混凝土回填、桥梁跨越、桩基框架结构、桩筏结构等综合处理技术。     

木冲隧道特殊地质段施工技术

通过综合运用"超前管棚帷幕预注浆+小导管径向注浆补强+加强初期支护"技术,对在木冲隧道施工中出现的涌水、突泥、塌方等进行了治理,给出了施工采取的措施以及对策,认为将几种支护技术综合运用,对处理不良地质段有良好的技术效果.     

秦岭隧洞突泥涌水段处理措施研究

秦岭隧洞穿越岩性不整合接触带时发生突泥涌水现象,施工中先期安排超前地质预报,再实施超前地质钻孔进行验证。最终确定采用超前大管棚配合水泥-水玻璃双液注浆止水的施工方案,取得了超前支护和注浆加固的双重效果。     

隧道穿越大型充填溶洞超前支护方案研究

岩溶隧道在穿越高压富水溶腔时频发突水涌泥灾害,给施工安全和周围环境造成严重威胁。根据渝怀铁路某隧道穿越溶洞实际情况,分别对“超前小导管+帷幕注浆支护”和“管棚+帷幕注浆”2种超前支护方案进行数值模拟分析,对围岩变形特征和塑性区进行对比分析,结果表明:(1)管棚超前支护对控制拱顶围岩沉降、拱底围岩隆起以及周边收敛变形更有利;采用管棚超前支护比超前小导管支护围岩变形明显降低。(2)采用管棚超前支护比超前小导管支护的塑性区发展深度有效降低,更能保护围岩的稳定性。采用管棚超前支护成功通过了该隧道大型充填溶洞的高风险段,可为类似工程提供借鉴。     

古迹坪隧道水文地质条件及工程处理措施

古迹坪隧道位于西秦岭高中山区，地层岩性复杂，地质构造发育。根据水文地质调查，地表泉水流量大小，岩性和构造，水文地质计算，同时考虑勘测时季节因素的影响，将隧址区地下水富水性分为5个区，并分段进行评价，预测得知施工可能发生涌水地段。洞身通过可能发生涌水地段时，除加强超前支护外，还采取止水和降水措施，对已发生涌水突泥地段，采取“帷幕注浆＋超前大管棚”的施工方案，取得了较好的施工效果，可为相似地区隧道勘察设计提供借鉴。     

超前地质预报在棋盘石岩溶隧道中的应用

研究目的:岩溶隧道因其复杂性、多变性和不确定性成为隧道施工中最容易发生突水、突泥等地质灾害的地方.目前难以准确预报出隧道前方不良地质体的具体类型、位置、规模,为了最大程度地减少岩溶隧道施工中造成的工程投入和人员伤亡,迫切需要提高超前地质预报在岩溶隧道预报中的精度.研究结论:应用地质知识分析了棋盘石隧道出水溶洞的特点、力学性质,推测得知左侧壁存在溶洞的位置及规模;应用地质雷达对左侧壁及隧底进行了探测,探测结果显示左侧壁确实存在一个规模较大的溶洞,与地质知识推断结果大致相符,只是位置上有一些偏差,分析了产生偏差的原因;扎实的地质知识和必要的物探设备是做好超前地质预报工作必须具备的两个条件.     

客运专线铁路大断面隧道断层涌水、涌泥处治技术研究

某山区客运专线铁路隧道施工中遇到韧性剪切带夹泥化夹层,岩体软弱破碎,泥化夹层呈软塑状,地下水丰富,造成掌子面涌水、涌泥,危及施工安全。为有效加固软弱泥化夹层段落,保证隧道安全、稳定、快速的施工通过,结合施工期间的涌水、涌泥概况及成因分析,对超前帷幕注浆和周边水平旋喷桩进行比较后,最终采用了"正面封堵、高位截排"的综合处理原则,即掌子面采用超前帷幕注浆加固,并通过分析法、检查孔法对注浆加固进行效果检验,同时在线路一侧设置一处高位泄水洞引排水。采取以上处理方案后,可以满足该段落安全稳定的开挖要求,取得了较好效果。     

钻爆法修建海底公路隧道施工关键技术

厦门海底隧道和青岛海底隧道是我国大陆地区首批开工、采用钻爆法施工的海底公路隧道,均为双向六车道,设服务隧道。结合这两条海底隧道的施工实践,对工程中涉及的TSP203超前地质预报、超前探孔、帷幕注浆技术、初期支护后注浆技术、安全控制、防止钻孔时突涌水措施、辅助坑道设置、隧道耐久性处理等内容进行介绍,总结性地提出了采用钻爆法修建海底隧道的施工关键技术,即:综合超前地质预报、海底注浆、安全控制、辅助坑道设置、支护结构耐久性处理共5项。     

关角隧道突涌水机理分析及处治技术

为保证关角隧道顺利穿越岩溶富水区,通过现场调查、连通试验及对隧道突涌水水文地质概念模型的分析,研究关角隧道突涌水发生的机理。研究结果表明,关角隧道突涌水属揭穿型,受蓄水构造和降雨的影响明显。对隧道掌子面、洞身突涌水模式进行了理论分析,对不同的突涌水模式制订了针对性的超前地质预报、注浆或地表导流方案。论述了突涌水预防和治理方案的应用条件、施工工艺和技术要点。     

玉蒙铁路秀山隧道构造挤压破碎富水带处理措施研究

玉蒙铁路秀山隧道穿越构造挤压破碎富水带,施工时出现突水、突泥等地质灾害,是隧道建设过程中遇到的难题。对此,以超前地质预报为依据,建立防涌突预案,综合采取了超前帷幕注浆、超前局部注浆、超长钻孔排水降压、迂回导坑等措施,保证了隧道施工安全。     

岩溶区隧道超前地质预报探测系统与应用

突泥涌水是岩溶地区隧道掘进施工和运营期间最常见的地质灾害，对潜在突泥涌水区域进行超前地质预报至关重要。介绍了6种岩溶区预测方法，总结了其预测距离、适用条件及存在的优缺点。通过分析6种预测方法的特点，结合项目现场试验条件，从宏观到细观、由远及近，建立了岩溶区全面探测的前瞻性系统。利用瞬变电磁和地质雷达对永兴一号隧道DK278+402.7～DK278+482.7段开展超前地质预报，确定了岩溶区的位置和填充状态，利用超前钻孔对预测结果进行了复核，最后通过开挖结果验证了岩溶区预测的准确性。研究结果表明：将不同的预测方法结合起来，可以充分利用每种方法的优点，克服其不足，提高预测精度，有效避免地质灾害对工程的不利影响。     

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。     

拉之洞隧道溶洞突泥处理施工技术

拉之洞隧道是黔桂铁路扩能工程QG3标段新建主要工程项目之一。隧道在DK174+610工作面突然发生罕见的涌泥自然灾害,现场通过综合超前地质预报,采用炮震引泥、机械清泥的方法进行突泥处理,并成功实施钢结构防护台车浇筑混凝土护拱方案,安全顺利通过大型溶洞。对隧道溶洞突泥处理施工技术进行详细介绍。     

长大单坡隧道涌水段综合治理施工技术

通过重庆地区万开高速公路铁锋山2号隧道的施工,提出了长大单坡下坡隧道高涌水地段综合治理施工方法,采用地质超前预报探明涌水段位置和涌水规模,对涌水量大的破碎带采用超前深孔预注浆和超前管棚预注浆止水,并在初期支护后采用周边径向注浆防水。结果表明,该综合治理施工技术能有效地控制进入隧道水量,保证施工安全顺利进行。     

太中银铁路岗城隧道突泥塌方处理

研究目的:岗城隧道位于陕西省横山县,为一单洞双线隧道,全长4 575 m.施工中发生突泥塌方,涌泥约1 000 m3,塌方处隧道埋深94 m,地表最大沉降5.137 m,针对突泥塌方段的特点,对于岩层加固进行了"大管棚+上半断面超前预注浆"法、夯管法和冻结法的比选,推荐采用"大管棚+上半断面超前预注浆"法施工.研究结论:(1) 岗城隧道突泥塌方处理方案选定合理;(2) 岗城隧道涌泥涌砂塌方地段的超前支护注浆加固是治理塌方涌泥有效的方法.(3) 岗城隧道突泥塌方处理证明了做好地质超前预报是安全施工的必要手段.     

杉阳隧道破碎泥页岩段高压囊状水腔处理措施

随着公路、铁路隧道建设向长、大、深方向发展，隧道施工中遇到的水害工况更加复杂难测，国内外学者在富水溶洞、大型溶腔的超前预报和处治技术方面已取得很多施工经验和研究成果，但针对小型的高压囊状水腔，目前仍存在因超前地质预报不够精准、防突层预留厚度不足而引发的失稳破坏等问题。针对上述问题，以大瑞铁路杉阳隧道为例，开展囊状水腔防突层计算和处理措施研究，通过地质雷达法、瞬变电磁法结合超前探孔，综合对照获知隧道线路上的囊状水腔大小和分布，进行防突层安全厚度计算，并采用钻孔泄水、注浆填充、边泄边注等处理措施，有效防止了突水、溜塌等地质灾害发生，保证了隧道施工安全可控。     

遂渝铁路荆竹岭隧道复杂地质段设计

研究目的：消除荆竹岭隧道发生岩溶突水引起施工灾害事故发生可能,避免过可溶岩段地下水大量漏失破坏水环境引起地表塌陷,解决隧道过巨大溶洞群、地下暗河、岩溶突泥段及石膏层膨胀腐蚀性对隧道结构强度、稳定、耐久性的影响问题。 研究方法：本着治水、环保、安全、运营救援相结合的理念,系统设置辅助坑道、特殊地质段加强超前地质预报、富水地段帷幕注浆堵水与岩溶暗河疏导排水相结合,并运用ANASYS程序数值仿真计算。 研究结果：完成隧道跨越“溶洞、暗河、突泥段”设计、石膏地层段支护结构设计、抗水压衬砌设计。 研究结论：本隧富水段、岩溶暗河段的防排水设计理念及复杂地质段设计措施,确保了隧道结构的施工、运营安全,可很好地指导今后类似复杂地质段工程设计。     

突泥涌砂造成隧道冒顶塌方的处理

梁府台隧道塌方冒顶段为下第三系砂岩夹泥岩与白垩系泥灰岩夹页岩的接触带,围岩总体上成岩作用差,开挖过程中因突泥涌砂造成塌方冒顶。本文从地质情况的突变性和施工的规范性等方面分析了事故发生的原因,根据实际施工条件及工期要求,制定以超前大管棚配合帷幕注浆的处理方案。大管棚对于塌方冒顶段加固效果良好,提高了塌方段围岩的整体性,改善了隧道结构的受力。帷幕注浆加固可以很好地处理本隧道出现的突泥涌砂,防止了开挖过程中出现围岩失稳,降低了隧道塌方段施工的风险。     

山岭隧道高压涌水的环境危害与治理

研究目的：根据山岭隧道施工期涌水产生的环境危害实例，从设计与施工技术上分析原因，研究防治涌水危害的施工技术，探索防止水土流失的山岭隧道建设思路。研究结论：研究得出隧道涌水是引起水土流失的主要工程因素；从现行隧道设计及施工技术上分析了防止水土流失的关键环节和难度；提出了超前地质探测与水文监测是制定治水方案的基础，超前预注浆减压，限量、限时排放的治水施工技术是隧道治水施工的关键技术之一；成果应用于某岩溶隧道的治水施工中，取得了一定的效果。     

TSP超前预报在新万山寺隧道涌水灾害防治中的应用

TSP(Tunnel Seismic Prediction)超前预报系统是一种在地下工程领域中使用较为广泛的超前预报系统。在详细分析了发生在达成铁路新万山寺隧道施工中的涌水灾害的形成的规模、位置、诱发因素等综合地质条件的基础上,借助TSP地质超前预报系统,对新万山寺隧道发生涌水灾害的掌子面前方的围岩进行了详细的探测,初步查明涌水灾害的成因和主要隐伏控制构造,在验证前期地质推断的同时,提出了"先疏导排水、后注浆封闭"的涌水防治措施。