富水砂岩、泥岩隧道泄水降水减压施工技术研究

双丰隧道穿越第三系富水砂泥岩段,由于该段地层性软,地下水丰富,施工中曾先后发生两次较大涌水突泥事故,施工难度极大。结合双丰隧道,分析了第三系富水砂泥岩地层的特点,详细介绍了第三系富水砂泥岩地层泄水降水减压的综合施工方法,并对各种方案产生的效果进行合理分析与总结,为类似隧道地层施工提供借鉴。     

牡绥铁路双丰隧道富水第三系砂泥岩地层超前注浆加固施工技术

双丰隧道是牡绥铁路最长隧道和重点控制性工程。隧道洞身长约2.3 km段穿越第三系砂泥岩及砂泥岩与其他岩层接触带的地层,其中第三系砂泥岩成岩作用差,属于极软岩;而隧道埋深较深,地形起伏不大,地下水在第三系砂岩及砂泥岩与其他岩层接触带处呈现富集,具有水量大、补给来源广和空间分布极不均一的特点,导致隧道变形大,塌方、涌水涌泥的风险极高,造成施工困难。结合本地层特点研究并采用上半断面加固全断面的超前注浆加固方案,经综合效果评价和施工开挖验证,加固效果良好,有效地保证了隧道的施工安全和顺利贯通。     

双丰隧道第三系砂泥岩地层涌水涌泥原因分析及处理措施

针对牡绥线双丰隧道穿越第三系砂泥岩的涌水涌泥问题,通过专项勘察、超前地质预报及室内试验、原位试验等方法,研究了涌水涌泥段的地质构造、水文地质情况及第三系砂泥岩的工程特性,并分析了第三系砂泥岩地层的失稳模式和涌水涌泥机理。结果表明:受开挖扰动地下水大量渗入,致使砂泥岩结构破坏并失稳;拱顶支护不足以支撑砂泥混合物与抗拒动、静水压力而产生变形,最终在薄弱处发生涌水涌泥。采用超前注浆加固及锚杆支护、泄水减压、三台阶临时仰拱+中立柱支护等措施治理后效果良好,双丰隧道得以在涌水涌泥段安全贯通。     

2号斜井膨胀性泥岩地段施工技术

结合乌鞘岭隧道2号斜井工程实例,分析第三系上新统膨胀性泥岩的地质特性,介绍膨胀性泥岩地层隧道的施工方法、工程措施及注意事项。     

超前地质预报在某水平层状砂泥岩隧道中的应用

以某水平层状砂泥岩隧道为例,介绍超前地质预报的方法、原理及其在隧道施工中的应用。通过对各种方法探测结果比对分析,所得结论证明了超前地质预报能进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质条件与水文地质条件,对保证隧道施工的顺利进行,降低地质灾害发生的机率及危害程度有重要的指导意义。     

隧道富水砂质泥岩与安山玢岩接触带施工技术研究

结合双丰隧道第三系砂泥岩与安山玢岩接触带特性,通过隧道结构方案的综合研究、试验段结构受力监测、洞室变形监测、数值模拟等方法,确定了不同条件下合理的支护参数、施工方法和辅助工程措施,全面控制了隧道变形;认真分析接触带的富水情况,砂质泥岩遇水软化膨胀和流变性,以及接触带地段的施工技术重点、难点,制定切实可行的接触带施工方法、施工工艺等,规避塌方风险,保证施工顺利进行和施工安全。     

大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层设计关键技术研究

大西客运专线干庆隧道通过我国中西部地区广泛分布的第四系、第三系等新生代地层,此套地层以粉质黏土、砂层、黄土为主,地层分布随机,且砂层富含上层滞水性质囊状水,在施工过程中多次涌砂涌水。针对大断面客运专线隧道穿越第三系富水复合地层施工技术难题,研究提出隧道掌子面稳定措施和超前预加固措施,有效解决涌砂涌水问题,确保施工安全。     

风化泥岩地层隧道围岩稳定及质量控制

泥岩地层具有饱水软化、脱水风化开裂的工程特性,在泥岩地层进行隧道施工极易引发围岩失稳,给施工进度和施工安全带来极大挑战。本文首先通过单轴和三轴等室内力学试验获取泥岩的物理力学参数,再对现场采用的红外探水和TST超前地质预报监测方案和实用性进行分析;然后基于泥岩力学试验结果和支护结构对泥岩隧道开挖围岩稳定性进行数值模拟,并分析管棚对围岩稳定的控制效果;最后结合围岩压力和钢架应变监测结果对现场围岩稳定进行验证与评价。结果表明,围岩压力值稳定在20.50 kPa附近,而钢架应变则保持在260左右,现场采取的泥岩地层控制措施有效。研究结果可为泥岩及类似地层的隧道围岩稳定控制技术提供参考。     

南宁地铁1号线交叠盾构隧道施工控制技术

以南宁地铁1号线一期工程的2个区间盾构隧道工点为背景,对圆砾泥岩复合地层中盾构隧道上下交叠施工的主要技术进行探讨。在此类地层中交叠隧道施工应采用下部隧道地层加固、临时支撑系统保护、上部盾构优化掘进控制的综合控制措施,为交叠段工程安全提供保障,降低施工风险,对南宁等地区类似地层中的交叠盾构隧道施工具有指导意义。     

重载铁路隧道仰拱施工关键技术应用——以中条山隧道为例

为解决软岩隧道仰拱采用传统台阶法施工易出现的初期支护封闭不及时变形大,仰拱二衬采用传统栈桥施工存在的质量缺陷多、安全性差的问题,依托浩吉铁路中条山隧道对仰拱施工技术进行了研究和创新,提出仰拱和下台阶一次开挖技术和仰拱二衬大区段技术。同时针对高地应力、第三系泥岩地层及富水地段等不良地质仰拱施工技术进行了研究和优化。研究结果表明:仰拱和下台阶一次开挖快速封闭成环技术在变形控制、安全性、工效均比传统台阶法好;仰拱二衬采用24m大区段技术在仰拱整体质量,安全性均比传统栈桥施工要好;高地应力段采取早封闭、强支护等措施有效解决了变形较大的问题。第三系泥岩地层采用碎石换填并注浆加固解决了仰拱承载力不足和基底通水问题。富水地段增设独立排水系统解决了地下水对仰拱的侵蚀,降低了地下水对仰拱的作用力。通过浩吉铁路全线多条隧道的应用以及一年多的铁路运营检验证明了仰拱系列施工技术的安全性和适用性,对软岩隧道仰拱施工具有较高的应用价值。     

微承压水地层超深地下连续墙成槽稳定性分析

以苏州火车站综合改造工程中连续墙成槽施工为背景,结合一典型事故案例,通过现场施工、检测及计算分析,从地层条件、施工参数等方面探讨了微承压水地层中超深基坑地下连续墙的成槽稳定性问题.研究表明:微承压水地层是连续墙成槽塌孔的重要因素.抓斗施工时频繁抓土与上提,使其下方一定范围的泥浆受到负压影响而减弱护壁作用.地面超载较小时...     

隧道Ⅲ级围岩水平岩层稳定性及施工方法研究

结合水平岩层的特点以及隧道施工的特点,着重对Ⅲ级围岩水平岩层的多种指标进行综合分析,包括岩石的力学强度、风化程度、节理、层厚、水文等,最后对围岩的稳定性进行判断,以确定相应的施工方法。     

缓倾岩层隧道施工风险评估研究

基于熵法、模糊综合评价法,并结合离散元数值模拟方法,对缓倾岩层隧道的施工风险评价与对策进行研究。通过回顾相关文献,建立针对缓倾岩层隧道的施工风险评价指标体系,将熵法和模糊综合评价法运用到风险评价中,结合离散元数值模拟软件3DEC判断围岩及支护系统的稳定性,为风险评估提供依据。根据风险评估结果提出相应的风险规避对策。实践表明,针对缓倾岩层隧道建立的指标体系和评估方法,结合定量数值模型分析,有效提高评估施工风险的可靠程度与支护设计的针对性及有效性,以期减少安全事故。     

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。     

基于知识元表达的地铁隧道施工事故情景库设计

在地铁隧道施工安全风险管理和应急管理过程中,为充分、高效利用已发生的事故的历史经验,需全面、准确提取事故过程的关键信息,并将其结构化表达。基于知识元理论和情景理论,将事故过程片段化和情景化,提出包括表现层、情景层和知识层的地铁隧道施工事故情景表达通用层次模型。根据15个案例,分析事故特征并提取情景因素信息,提出事故情景知识元表达式;基于此,提出了情景库构建框架和流程以及应用方式。针对某坍塌事故进行了案例分析,结果显示,模型可以简练、完备地表达事故信息,可为应用历史事故大数据指导地铁隧道施工安全风险预警和事故应急决策提供参考。     

大直径超前管幕施工沉降试验研究

研究目的：北京地铁5号线崇文门站从既有运营地铁下穿过，运营地铁对沉降有严格要求，为安全顺利修建崇文门站，特进行大直径超前管幕施工沉降试验研究。 研究方法：为研究施工引起的沉降变化情况，采取了实验的方法；具体实验时，管幕采用与施工方案完全一样的实物，选取了地质情况相似的地层，管幕顶进采用水平液压干取土螺旋钻机，长支架水平导向，管幕采用的是直径600mm管棚组合，工字钢咬合，实验前已进行了理论计算，以便实验后进行实际对比。 研究结果：施工方案中提出了大直径超前管幕支护措施，用以控制地层变位。实验过程顺利，测试到了管幕施作对土层的影响，基本达到了预期目的。 研究结论：实验验证了大直径管幕施工对周围上体影响较小，实际测试数据与理论计算结果较接近，大直径管幕超前支护措施可以在实际工程中应用。     

软弱地层敞开式TBM大规模塌方成因及处理措施研究

综合应用TSP地震波检测、CFC超前探水和现场岩石的点荷载试验等多种手段,对新疆某引水隧洞敞开式TBM穿越软弱地层发生的大塌方原因进行综合分析,认为绢云母片岩和黑云母石英片岩在刀盘切削作用和震动影响下沿节理面和裂隙面岩层松动、错落,导致围岩大面积失稳坍塌。针对敞开式TB M穿越软弱围岩大塌方的成因,提出松散岩体初步加固,强化初期支护体系,建立喷射混凝土作业平台,建立刀盘覆盖层,塌方空腔回填的完整综合处理措施。敞开式TBM穿越软弱围岩大塌方段的空腔内部施作拱顶"保护壳"的处置技术,充分利用腔体内部空间,提高了拱顶保护壳的施工效率,成功指导了塌方段的处理和后续段的安全施工,可为类似工程提供参考。     

复杂环境条件下富水卵石地层暗挖地铁车站建造方案研究

北京地铁16号线红莲南里车站为地下双层三跨车站,该站初步设计采用8导洞PBA工法施工。车站邻近城市河道布置,车站周边建筑物和地下管线密集,车站穿越地层为富水卵石地层。在充分考虑车站部位地质条件及环境条件的基础上,分析了初步设计方案的弊端,为有效控制地面沉降及车站施工对周围环境的影响,提出了优化的单层4导洞PBA工法,并详细讨论了该方案的优势。采用有限元数值模拟方法,对原设计方案和优化方案进行施工力学机理分析。计算结果表明:无论是从围岩塑性区分布、车站结构受力还是地层变形来看,4导洞方案均优于8导洞方案。施工实践表明:所提出的车站施工优化方案是可行的。     

黄土隧道洞口段饱和滑坡体处理

某新建铁路刘坪隧道出口段穿越不稳定富水饱和黄土地层,洞口段为疑似滑坡体。为保证工程施工及运营安全,采用现场钻孔补勘和水文地质调查等方法,确定了滑坡体的规模、滑动方向,结合区域地质构造,分析了洞口段滑坡体的成因,并结合施工过程,提出了洞外设置防护桩及坡脚反压回填、洞内超前帷幕注浆与基底加固等相结合的处理方案。目前,该隧道已贯通。实践证明:(1)防护桩及坡脚反压回填对控制滑坡体位移效果明显;(2)帷幕注浆能有效提高土体稳定性;(3)帷幕注浆能有效减少洞内涌水,并可降低土体含水率约10%。