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。     

破碎带地层盾构隧道建造关键问题

断层破碎带是引起盾构隧道施工灾害的关键因素之一，其形态各异、岩性复杂以及高渗透性，都极易导致隧道涌水、塌方等施工灾害，给隧道安全高效掘进带来了巨大挑战。总结分析断层破碎带的形成机理，包括破碎带地层的形成原因、破碎带地层的岩体性质及其与盾构施工安全之间的内在联系。重点介绍了近年来盾构隧道穿越破碎带所面临的刀具磨损、开挖面稳定控制、同步注浆质量控制、衬砌外水土压力确定、破碎带地质预报和地层处理等方面问题。结果表明：断层破碎带岩体破碎，黏聚力低，渗透系数从10^-5～10^-3 cm/s不等，且含水率较高；对于高水压断层破碎带管片结构防水应采取防、排结合，以排为主、以防为辅；含断层破碎带盾构隧道工程建设应做好断层破碎带的综合超前地质预报，将传统的地质分析法、超前钻孔法等与新型探测技术、数字技术相结合。研究结果可为盾构隧道穿越断层破碎带提供借鉴与指导，对进一步提高中国隧道及地下工程建设水平有着积极意义。     

保康隧道穿越断层破碎带施工控制技术

隧道掘进穿越断层和节理裂隙破碎带施工过程中易发生塌方、涌水突泥等灾害事故。为保证隧道穿越多裂隙带的施工安全,降低施工灾害发生的概率,施工前有必要选择合适的施工方法。保康隧道在穿越断层破碎带选择了CRD法施工技术,并且通过优化爆破参数,减弱隧道爆破振动对断层破碎带的扰动,使其安全通过多条破碎带,其控制技术可供类似工程借鉴。     

山岭隧道高压富水断层破碎带注浆施工技术

研究目的:山岭隧道断层破碎带地层岩性复杂,围岩破碎,在地下水补给源充分的条件下,极易发生高压突水等地质灾害,严重影响施工安全和进度。为了有效地预测和治理隧道断层破碎带涌水,防止发生隧道突发涌水等地质灾害,需要对断层破碎的地质特征以及处理措施进行深入研究。研究结论:隧道注浆堵水的方式一般要结合现场开挖揭示围岩情况和前方地层超前预报结果合理选择。隧道高压富水断层破碎带应采取超前预注浆堵水措施,以达到降低围岩的渗透系数,减少地下水流失的目的。注浆结束后应采取施作检查孔等方法对注浆效果进行检查和评定。     

大尖山隧道主要工程地质问题及防治措施分析

地质灾害问题常常是影响长大隧道施工中的关键问题,通过对大尖山隧道前期勘察资料的分析研究,详述了隧址区的工程地质条件及施工中的主要地质问题。该隧址区地质条件复杂,施工开挖后可能产生围岩失稳、断层破碎带塌方、涌水突泥、洞口边坡滑塌等地质灾害。在重点分析隧道围岩稳定性的基础上,针对各地质灾害的特征提出了相应的防治措施。     

向莆铁路青云山特长隧道F9断层带涌水原因分析与加固处理方案

对向莆铁路青云山特长隧道F9断层带的涌水原因进行了分析,对断层带涌水、坍塌的加固处理方案进行了论述,并谈了几点体会。     

采用护拱法处理隧道塌方施工技术

湖南省溆怀高速公路岩屋冲隧道右线受断层破碎带、煤层和地下水等地质因素影响,掌子面后方发生初期支护垮塌,将隧道封堵。本文结合工程现场施工,分析了隧道塌方的原因,提出了隧道塌方治理方案,重点介绍了塌方影响段及塌腔的注浆固结、护拱的施工过程及施工安全措施,为同类围岩条件下隧道塌方处理提供参考。     

胶州湾隧道穿越海底断层破碎带施工方案探讨

研究目的:胶州湾隧道需穿越海底断层破碎带,因工程地质勘察手段的局限性,决定了勘测阶段的地质资料不足.海底隧道施工又具备无限的水源,涌水的通道(断层裂隙),水压和施工扰动4大突水条件,施工中稍有不慎很可能导致沉陷坍塌、涌突水事故发生,产生灾难性后果,因此,制定切实可行的施工方案是关键.研究结论: (1) 采用超前地质预报摸清断层破碎带的位置、性质、规模及其海水连通性,为隧道施工提供预报信息.(2) 采用帷幕注浆加固是海底隧道施工的灵魂性技术,是工程成败的关键.(3) 设置防水闸门作为最后对水的防线,是海底隧道施工最重要的安全设施.(4)制定施工紧急预案,遇到问题即可迅速采取相应对策,以使海底隧道的施工做到万无一失.     

隧道断层地面地质调查技术及应用

在隧道施工中,经常遇到的不良地质构造即为断层,它是造成隧道塌方的主要原因之一,也是涌突水、煤与瓦斯突出,甚至岩爆等诸多隧道施工地质灾害产生的原因。由于在设计阶段地质勘查工作的精度有限,往往造成断层位置不准确甚至遗漏,因此在施工阶段,在设计勘察资料的基础上,采取地面地质调查手段对断层进行修正和完善显得非常重要。在总结前人施工经验的基础上,介绍了安康至陕川界高速公路MC2合同段特长隧道毛坝1号隧道在断层施工和地面地质调查中的实践经验,论述了地面地质调查技术在断层施工预防和治理方面的重要性。     

地质雷达超前地质预报正演模拟及应用研究

针对地质条件复杂地区隧道工程建设过程中容易发生涌水、突泥、冒顶和塌方等地质灾害,为确保隧道施工的质量和施工安全,有必要在施工前期进行隧道的超前预报。基于时域有限差分原理,分别建立2层和3层地层模型,单个充水、充泥和充气溶洞模型,以及断层破碎带异常体模型等模拟高频电磁波在具有波阻抗差异的介质中的传播过程,利用地质雷达剖面,分析对比不同模型的溶洞和断层破碎带的分布特征规律,为实际工程应用提供理论基础,同时以六月田隧道和马华隧道为例,研究不良地质体溶洞和断层在地质雷达剖面的特征规律。     

红柳林至神木西支线铁路隧道塌方处理及防治措施

在隧道施工中,隧道塌方是常见施工风险,对隧道塌方进行处理、规范和防范,是隧道施工和配合施工中重要的课题之一。分析隧道常见塌方的机理与原因,针对隧道洞口、洞内不同塌方情况,提出相应处理措施。隧道塌方是可以避免的,只要全面详尽了解隧道区的基本地质情况,充分认识围岩特性、各种不良地质发展趋势、不利因素间的联系及其可能诱发的地质灾害,就能在设计和施工阶段,对可能出现的塌方采取合理的开挖和支护方法,就可把不利围岩段容易引发塌方的各种因素的影响降到最低限度。     

综合超前地质预报在涌水隧道中的应用研究

随着我国铁路建设的大发展,长大隧道数量越来越多,在没有探明隧道前方地质情况的条件下开挖极易导致塌陷、突泥、涌水等地质灾害发生,因此隧道超前地质预报越来越多地应用到隧道施工中。和顺铁路天河山隧道全长11 695 m,穿越太行山山脉及河北省邢台国家级地质公园天河山园区,最大埋深615 m,洞身共穿越21条断层破碎带。断层破碎带发育大量裂隙水,开挖过程易引发坍塌、涌水涌泥等问题。根据天河山隧道地质情况,采用地质雷达、弹性波反射法(TSP)和隧道超前孔内电视对天河山隧道进行综合超前地质预报。先使用弹性波反射法推断掌子面前方断层及破碎带位置,再根据地质雷达结果进一步推断前方含水、含泥情况,最后首次将孔内电视应用于隧道超前地质预报进一步验证预报结果,以保证结果准确可靠。     

山岭隧道高压富水断层处理方案探讨

长大山岭隧道不可避免地要通过断层破碎带等不良地质,在隧道施工过程中,尤其是在断层带地下水发育、导水性良好、补给充分的情况下,极其容易发生突水突泥等地质灾害,严重影响施工及运营安全。本文对龙南隧道F8高压富水断层破碎带工程情况进行了综合分析,简要论述了穿越该断层所采用的超前支护措施、加强型排水衬砌、地表降水等综合工程措施,可有效控制隧道施工突泥涌水,技术经济效益高,可达到预期效果,可为今后此类隧道的设计与施工提供参考。     

泛亚铁路高突泥涌水风险隧道地质灾害表现及对策

在建泛亚铁路通道玉磨铁路工程地质条件复杂,突泥涌水、软岩变形、高地热等地质灾害频发,对隧道施工和作业人身安全构成极大威胁,对全线建设工期产生较大影响。以新平隧道突泥涌水灾害为研究对象,针对性采取超前地质预防、动态设计、专业机械化配套等手段,并与专业施工队伍相结合,预防、避免灾害性伤亡事故发生,保障国家"一带一路"建设项目顺利推进。     

松南隧道涌水地段的综合整治

梅坎铁路松南隧道进口端施工 ,通过断层破碎带时遇大量涌水 ,引起坍塌 ,危及施工安全 ,严重影响当地村民的生活和生产。采用超前预压浆止水、堵排结合 ,基本消除病害。     

大断面软弱围岩隧道防塌方实时监测预警标准研究

研究目的:隧道事故统计分析表明,塌方发生数量和导致的人员伤亡远高于其他隧道灾害事故。在隧道施工中实现塌方前预警,可大大减少隧道塌方危害。而合理确定隧道塌方预警标准是实现软弱围岩隧道防塌方预警的关键,目前国内外未见成功的报道。因此,需要对隧道防塌方预警标准进行研究,以指导隧道安全施工。研究结论:(1)隧道变形量与水文地质条件、施工工法、施工进度等因素有关,目前规范中的标准值不适合直接应用于隧道塌方预警;(2)软弱围岩隧道防塌方实时监测不同于常规监测,关注的重点是拱顶相对于隧道底部或边墙的相对变形,因此采用相对变形量进行防塌方预警是可行的;(3)隧道防塌方实时监测预警基准值要根据目前规范位移限值、类似工程实测位移最大值和所在隧道工程实测数据综合确定;(4)现场试验表明,本文确定的隧道塌方预警基准值能满足隧道防塌方监测预警的需要,研究成果可应用于大断面软弱围岩隧道施工中。     

排水降压注浆技术在隧道富水断层带中的应用

研究目的:目前对于具有特殊复杂的工程地质和水文地质条件的隧道施工,尤其是对于地质条件认识不深,对承压水的危害估计不足,在施工时没有合理的针对性施工方案,仍按传统施工方案进行施工,容易引发突水、涌泥、塌方等地质灾害.本文以旧堡隧道富水断层带为例研究.研究结论:(1)采用排水降压,可使前方承压水提前得到释放,正洞水压控制在0.2 MPa以下,可以进行后续施工;(2)在最大单孔渗漏水量为1.8 ～2 L/min,掌子面总的出水量最大控制在5～8 m3/h的条件下可以进行隧道开挖施工.     

宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井突涌水特征与防治措施研究

铁路隧道大突涌水灾害一般认为发生于岩溶发育及断层构造带等易形成大型含水构造的地段,通过对宝兰客运专线麦积山隧道2号斜井的研究分析,普遍认为是工程地质及水文地质条件相对较好、富水性相对较弱的花岗岩隧道中的突涌水现象。并在勘察施工过程中运用地质调查法、物探法、超前水平钻法等多种勘察手段,结合区域背景资料综合分析,总结出花岗岩的构造节理定向等距、空间分布非均匀性、涌水量非线性变化、流态相对单一等特点及发育规律,并以此结论为基础论述突涌水防治措施方案的比选研究。最后施工验证了治理方案"顶水作业,辅助注浆封堵"的安全合理性。     

高寒特长隧道高应力富水环境下的结构技术研究

由于位于富水断层破碎带的山岭隧道地层岩性复杂、围岩破碎,地下水补给源充分,在施工中严重影响了隧道围岩的稳定性,极易发生高压突水等地质灾害。本文结合大坂山隧道富水断层破碎带的施工,通过使用FLAC3D有限差分数值模拟软件中的流固耦合模块,研究了该类高寒特长大隧道在高应力富水环境下的结构安全技术,分析了在断层破碎带区域施工过程中的渗流规律以及掌子面稳定性的流固耦合机理,并对隧道开挖过程中产生涌水灾害时掌子面前方水压、掌子面变形和掌子面塑性化规律进行了研究。在对比分析不同开挖方法的基础上,提出了合理的开挖方法和支护措施(采用小导管预注浆加固结合H175型钢进行支撑),有效地控制了围岩的变形,很大程度保证掌子面稳定。     

FLAC 3D在越岭隧道涌水分析中的应用

研究目的:以往的隧道涌水分析中,通常未考虑隧道开挖对应力分布再平衡的影响,而应力集中段落往往节理裂隙发育,也是地下水运移的主要通道,易发生隧道涌水现象。本文采用数值分析方法对隧道开挖后的应力变化进行模拟,确定新的应力集中位置,判断开挖后可能涌水位置,为隧道涌水分析及工程措施选用提供设计依据。研究结论:(1)在采用物探方法确定隧道涌水高危段落的基础上,利用FLAC 3D软件对隧道开挖后应力重新分布情况进行数值模拟,结果发现:断层破碎带和褶皱背斜部分对隧道围岩应力分布和位移变化有很大影响;(2)通过隧道围岩应力分布和位移变化分析,确定了DK 121+070和DK 121+300段附近为隧道开挖后应力集中位置,可能发生突水、涌水灾害,数值模拟涌水位置与实际开挖后涌水位置吻合;(3)本研究成果为隧道涌水高危段落的划分提供了一种新思路,为隧道涌水量分析及工作措施选用提供了设计依据。