隧道工程突泥突水灾害处治技术

突水突泥灾害是隧道工程施工中最严重的灾害之一.通过对8座规模较大的突泥突水隧道灾害案例分析,划分出了突泥突水灾害类型,制定了灾害处治程序.同时依托工程实践,对清淤处理和溃口治理技术进行了理论计算分析和现场应用探讨,以期对类似工程起到指导作用,从而减少灾害的发生,并及时对灾害进行安全处治.     

复杂岩溶隧道突水突泥防灾报警系统设计

2006年1月21日,宜万铁路马鹿箐隧道突发大规模突水突泥,造成了重大经济损失和人员伤亡,从而引起了部各级领导的高度重视。宜万铁路是在建的地质条件最为复杂的线路之一,隧道工程多发育岩溶,具有突发性突水突泥的可能,修建风险大。为了进一步规避施工风险,减少施工过程发生突水突泥造成经济损失和人员伤亡,设计中根据隧道工程地质、水文地质,以及隧道工程特征,对岩溶隧道进行了风险等级划分,并针对Ⅰ级风险隧道进行突水突泥防灾报警系统设计(系统包括预测预报、注浆堵水、安全逃生三个方面),该设计在国内外尚属首次,设计成果在宜万铁路进行了应用,并取得了一定的成效。     

明月山特长隧道涌水突泥综合处理措施

明月山隧道为具有多种不良地质的特长公路隧道,施工中发生了特大涌水、突泥灾害,造成严重坍塌事故。通过对隧道涌、突水灾害产生的原因及坍塌形态进行详细的分析研究,采取了一系列行之有效的处理措施,并对地表、洞身及坍塌体进行了固结和加固,快速而有效地完成了突泥及坍方段施工。文章介绍了隧道涌水、突泥灾害的概况和采取的综合处理措施。     

岩溶隧道突涌水致灾构造与前兆信息判识技术探讨

隧道突水突泥等地质灾害的发生具有一定的孕灾环境,灾害发生前往往表现出一定的前兆信息。文章基于工程实践、案例调研和理论分析,系统研究了岩溶隧道突涌水灾害源赋存规律,确定了突涌水灾害发生条件(有压含水构造、运移通道和外界干扰)的内在含义,将突涌水灾害划分为:断层破碎带突水、溶腔溶潭突水、富水裂隙突水、可溶岩与非可溶岩接触带突水、地下暗河及岩溶管道突水。通过对突涌水灾害源地质前兆信息和地球物理场前兆信息的研究,建立了突涌水灾害综合前兆信息判识体系,并成功应用于尚家湾隧道,避免了人员伤亡,降低了经济损失。     

宜万铁路隧道工程岩溶及岩溶水分析与应对

宜万铁路是目前国内外已建和在建工程中岩溶及岩溶水最发育、最复杂的工程,结合宜万铁路隧道工程对岩溶及岩溶水进行分类,根据不同类型的岩溶特征,制定相应的应对措施,从而实现岩溶治理标准化管理;同时对岩溶隧道安全施工防范突水突泥高风险进行了研究.治理方案有:针对无水洞穴和管道型岩溶宜采取回填方案,对充填型岩溶采取"注浆加固+大管棚"方案,对大型干溶洞根据不同情况采取板跨方案、钢管群桩方案、桩基+承台方案、路基填筑方案和梁跨方案;针对岩溶水,通过分析岩溶工程及水文特征,针对性地采取引排方案、注浆堵水方案、泄水洞方案、堆积体加固堵水方案和绕避方案.岩溶隧道施工防范突水突泥高风险主要措施包括:建立以超前深孔钻探和风钻加深5 m浅孔钻探为主的超前预测预报体系;保证3 m以上完整岩柱厚度,防止开挖面爆裂突水突泥;进行"降雨量-涌水量-水压力"水文专项设计、风险隧道突水突泥防灾报警系统专项设计、风险隧道施工安全逃生线路专项设计;采用专业注浆队伍进行注浆堵水加固;建立安全管理机制,进行安全等级管理、风险征兆辨识、设置专职安全员负责预警和组织逃生.     

长大隧道突水突泥灾害的地质构造量化评价与监测预警

针对国内长大隧道施工过程中频繁遇到的突发性突水、突泥地质灾害对工程造成重大损失和人员伤亡的现状,在调研国内外隧道突发性灾害发生现状的基础上,重点对长大隧道突发性突水、突泥地质灾害发生的地质构造因素进行综合量化评价,提出了对主要风险源进行监控预警的监控标准,研究开发了隧道突发性突水、突泥地质灾害预警系统,并在浏阳河隧道过河段现场试用,效果良好.     

隧道施工“关门”式灾害及其成因初步分析

文章在对隧道施工"关门"式灾害调查及隧道施工"关门"式灾害与隧道施工地质灾害关系分析的基础上,提出了7种围岩变形失稳塌方致灾构造、6种突泥致灾构造和2种隧道洞内泥石流致灾构造,并对其致灾成因进行了分析。结果表明:围岩变形失稳塌方致灾构造位置的围岩级别未据实修正、初期支护未及时施作或初期支护强度不足,导致围岩变形失稳塌方;自体隔泥土盘或复合隔泥岩土盘的厚度不足、强度过低或突泥致灾构造条件变化等造成隔泥岩土盘被突破,导致突泥和泥石流;隔泥节理裂隙化岩盘沿优势结构面剪裂破坏导致突泥;隧道施工爆破震动导致岩溶中充填的粘土瞬间下坐,隔泥岩盘被突破致使突泥。     

张集铁路旧堡隧道F3断层带突水突泥处治技术

张集铁路旧堡隧道穿过古老的太古界变质岩地层,地质复杂,围岩软弱,多次发生突水突泥,使支护受到破坏,施工长时间受阻。通过采用"泄水降压、注浆加固、管棚支护、两端夹击"的治理原则和有效的施工方案,使隧道安全顺利贯通。     

永莲隧道大型承压含水体探查及处治方法研究

江西永莲隧道施工穿越断层破碎带时多次发生突水突泥灾害,严重影响隧道施工与运营安全。文章通过采用地球物理探测法与超前钻孔探查法确定承压不良地质含水体的空间位置、展布形态以及富水性等,并根据探测结果采取左洞重点涌水钻孔的小偏角原位扫孔注浆、含水体区域的左洞加密钻孔注浆、重点区段的帷幕加固圈加厚处理以及右洞工作洞室钻孔泄水释能并注浆的方法进行左右洞联合处治。注浆效果评价以及实际开挖效果表明,采用左右洞联合处治方法,承压含水体处治效果良好,含水体区域岩体的强度、稳定性及渗透性均得到了较大的提高,隧道顺利安全地通过了F_2断层破碎带。     

岩溶隧道施工过程中大型溶洞的综合预报及治理方案研究

根据尚家湾隧道隧址区地表水文点观察情况,并结合地形地貌特征、岩性和构造条件,判断尚家湾隧道在施工过程中可能揭露大型溶洞,出现突水突泥等工程灾害。文章针对前期隧道施工风险评价结果,采用综合地质预报方法对隧道前方不良地质体进行探测:采用TSP(隧道地震预测)法对ZK67+835处溶洞位置进行了准确预报;采用地质雷达法准确预报了YK67+805处的溶洞;采用超前钻探探明了溶洞在隧道底板下方的具体位置、走向及规模。探测结果表明,左右线隧道溶洞相互连通,为特大下伏无充填型溶洞。针对揭露的溶洞特点,分别采取填堵法和跨越法进行治理。左线在雨季期间无水流通过,采取填堵法;右线采取跨越法,梁板分离,分别承担隧道结构荷载和路面车辆荷载。通过对治理后围岩的变形监测,验证了治理方案的有效性,为后期类似溶洞治理提供了借鉴。     

中铁科研院甘肃铁科监理的中老铁路福格村隧道出口与2~#斜井段顺利贯通

正2020年5月30日,由中铁科研院甘肃铁科监理的中老铁路福格村隧道出口至2~#斜井大里程段顺利贯通。福格村隧道全长8 936 m,属于中老铁路Ⅱ级风险隧道,隧道最大埋深高达740 m,全隧穿越7个地质断层,存在地下水丰富、顺层偏压、高地温、围岩破碎、突水突泥等地质难题,是中老铁路全线重难点控制性工程。     

采用先进技术和装备确保铁路隧道施工安全与质量

近年来,铁路隧道施工安全质量事故时有发生,造成了重大人员伤亡和经济损失.文章对铁路隧道发生事故的类型作了统计,归纳为岩溶隧道突水突泥、软弱围岩隧道塌方、隧道掌子面后方塌方、洞内火灾、洞内爆炸、隧道洞口边仰坡塌方,以及洞内机械设备安全事故等七种事故类型.并对隧道工程事故产生的主要原因作了比较详细的分析,提出了预防事故的措施,以及加强隧道施工安全和质量的技术管理.针对当前铁路隧道施工安全形势,建议做好隧道选线等前期规划工作、推进隧道风险管理、提高隧道机械化施工水平和健全中国隧道修建技术体系等方面的工作.     

隧道断层涌泥整治技术研究

南冲隧道团山1号断层为全新世活动断层,断层带以断层角砾为主,隧道施工过程中发生了地表塌陷和洞内涌泥灾害。文章详细阐述了地表塌陷和洞内涌泥灾害发生过程并提出了针对性的整治措施。包括:对地表陷坑进行反压回填,洞内分阶段清淤以及利用硫铝酸盐水泥单液浆对涌泥体进行注浆加固。这些措施达到了良好的整治效果,可为今后隧道涌泥体的处理提供参考。     

隧道施工突水致灾构造及其分类

隧道施工期突水具有普遍性、突发性和灾害严重性等特点,为隧道工程界所广泛关注。文章基于以往隧道施工突水灾害与引发突水灾害的不良地质体之间的关系,总结提出了包括充水(泥水混合充填)岩溶、未胶结富水压性断层强烈挤压破碎带、未胶结富水张性断层、地下向斜蓄水构造、富水顺层错动(节理密集发育岩体)破碎带和充水废弃矿巷等6种可能导致隧道施工突水灾害发生的突水致灾构造;根据突水致灾构造构成、可能的隔水岩土盘类型和工程处理措施适宜性,提出了突水致灾构造分类的三项原则,将突水致灾构造划分成完全充水体构造和裂隙空隙/孔隙含水体构造,并提出了相应工程处理措施。     

软弱围岩涌水和突泥安全施工措施

针对高原隧道施工中常出现软弱围岩涌水、突泥等危害,直接威胁到生命财产安全和工期延误,对隧道施工安全造成极大影响。为了杜绝在软弱围岩隧道施工中遇到的涌水、突泥安全事故的发生,本文依托花石峡至久治公路夏德尔隧道软弱围岩工程实例,对软弱围岩条件下隧道施工中发生涌水、突泥等危害的安全保障措施、超前预报和应急处治方案等进行深入研究,研究结果为类似工程条件下隧道的建设提供参考,具有一定的工程应用价值。     

推覆构造区变质片岩隧道塌方、涌水特征及地质成因分析

隧道塌方、涌水往往发生在地质条件差的地段,有必要从地质角度研究该类灾害发生机制。文章以十房高速(十堰—房县)通省隧道塌方、涌水为例,分析了灾害发生过程,归纳总结了其典型的围岩大变形—塌方—涌水—突泥四阶段特征。在此基础上,结合隧道地质条件分析、隧洞内及地表地质调查、TRT探测等,从工程地质和水文地质角度探讨了隧道塌方、涌水灾害机理,认为主要有四个方面的原因:(1)隧道穿越压性断层破碎带,断层破碎带由含水破碎岩块及粘土构成,直接导致隧道开挖后塌方、涌水、突泥的发生;(2)推覆构造导致围岩呈层状-碎裂结构;(3)片岩中粘土矿物含量较高,遇水易泥化;(4)断层破碎带中含有承压地下水。最后,提出了加强超前地质预报及地质分析等风险规避建议,研究结果可为同类工程提供借鉴。     

公路隧道工程品质与技术对策

文章针对公路隧道的工程品质问题进行了介绍和阐述,以隧道工程经常遭遇的坍塌、岩爆、涌水、突泥、岩溶、滑动、瓦斯等灾害为例,分别举例分析了不良灾害产生的原因,并给出了具体的技术处治对策。同时,还介绍了应用"前置式洞口工法"和"山区公路大跨异型棚洞结构"的隧道洞口品质工程案例。最后,从机械化、装配化、信息化三方面阐述了公路隧道品质工程的保障措施和发展方向。     

山区隧道涌突水灾害预警系统研究与应用

岩溶地质以及地下暗河情况下的山区隧道在施工过程中极易引发涌突水灾害,给施工设备及人员的安全带来一定影响,因此,对这类隧道工程中的涌突水灾害进行及时预警显得尤为必要。文章提出了基于多元分析法的隧道涌突水灾害预警系统,并结合工程实例完成相关的试验论证工作。试验结果表明,该系统具有良好的工程应用价值。     

地质雷达与TRT法在隧道涌水预报中的应用

富水岩溶地区隧道施工过程中,极易发生突水、突泥工程地质灾害,极大地危害了施工安全。因此,采用超前地质预报探测隧道掌子面前方围岩工程地质及水文地质情况显得尤为必要。文章以南充-大竹-梁平(川渝界)高速公路铜锣山隧道工程超前地质预报为例,提出综合利用地质雷达法与TRT法对隧道掌子面前方涌水情况进行预报,经实践验证该组合预报技术能为隧道施工提供有效的参考依据,一定程度上减小突水、突泥地质灾害的发生几率。     

帷幕注浆技术在富水区隧道开挖中的应用研究

为了有效解决富水区隧道开挖出现特大突泥涌水这一问题,文章以广西岑溪至水汶高速公路山心隧道为依托工程,采用有限元和水力学方法,结合超前地质预报情况,提出了适用于富水区地层特大突泥涌水隧道的全断面帷幕注浆加固方法,制定了帷幕注浆方案,并采用瞬变电磁数据和物探方法对注浆效果进行评价,结果表明注浆稳固效果明显,可有效保证隧道开挖掘进施工。