宜万铁路马鹿箐隧道1·21突水突泥抢险治理技术

研究目的:通过介绍宜万铁路马鹿箐隧道突水突泥过程、抽排水试验,地表深孔施作堵水塞,对施工过程中开挖揭示堵水塞施作情况进行观察,分析第一次堵水塞失效原因,探讨堵水塞机理,并对堵水塞今后施作提出技术改进措施,以期为今后类似工程抢险积累经验.研究结论:隧道发生突水突泥后,若突水物以泥砂为主,采取抽水措施难以达到目的,应采取堵水塞措施.堵水塞对马鹿箐隧道突水突泥治理是成功的.堵水塞设计长度除进行抗剪强度验算外,应根据工程突水突泥介质特征和注浆机理确定.马鹿箐隧道突水突泥介质为粘性土和水,堵水塞注浆机理主要表现为挤占沉积作用和水化固结作用,同时受地表降雨和间断注浆影响,产生浆液结石体层间浮积作用,因此,堵水塞长度应取10～20倍洞径为宜.     

龙厦铁路象山隧道岩溶区段施工技术研究

研究目的:龙厦铁路象山隧道DK 24+083～DK 24+232和YDK 24+098～YDK 24+304段为半封闭岩溶洼地,周边为花岗岩、砂岩全风化地层。溶洞、溶槽、管道相互连通,形成一个巨大的储水构造。隧道采取全断面帷幕注浆后,开挖时发生大规模突水突泥,造成淹井灾害,地表坍陷。通过地表施作洞内"透水不透泥"堵水塞,完成进口端反坡安全抽水。随后对岩溶区段采取信息化综合注浆技术,采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"完成溃口处理。研究结论:(1)通过地表深孔投料注浆,可以实现"透水不透泥"堵水塞结构的施作;(2)信息化综合注浆技术在满足质量的基础上,比全断面帷幕注浆施工速度提高1倍以上;(3)采取"两端夹击、泄水降压、注浆加固、管棚支护"的施工原则,成功地处理了突水突泥溃口。     

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

研究目的:突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象,给工程施工造成的危害性极大.马鹿箐隧道是宜万铁路八座一级风险隧道之一,地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布,施工中多次遭遇特大型突泥突水.本文通过对该隧道突水突泥现象研究,分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素,探讨隧道突涌水整治问题.研究结论:通过分析得出:(1)岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔(溶腔、溶隙等)的静水储量大小密切相关,与溶腔内的水压高低有关,与地表及地下水系的连通性有关;(2)隧道穿越高压、富水、岩溶地层时,应重视超前地质预测预报工作,特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法,探明开挖前方的工程地质、水文地质特征、溶腔的边界情况,提前采取可靠的工程措施,以达到“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的目的.     

兰新二线大梁隧道突水突泥原因分析与治理

研究目的:兰新二线大梁隧道施工至向斜翼部灰岩与板岩接触带时,多次发生突水突泥灾害,最大涌水量10 000 m3/h,共涌出泥砂及块石约20 000 m3,淤积隧道长度236 m。通过对突水突泥灾害原因分析,采取有效的处理方案,取得良好的处理效果。研究结论:(1)深埋铁路隧道向斜翼部软、硬岩接触带,由于导水性良好,围岩软弱破碎,易发生突水突泥(石),因此,施工中应加强超前地质预测预报,防止灾害发生;(2)隧道突水突泥发生后,应对清淤风险进行必要的评估,清淤到合理位置时应及时施作封堵墙,防止次生灾害发生;(3)针对隧道突水突泥,采取"正面封堵、侧面迂回、高位截排"措施可以形成处理工作面,并开辟新的工作面,形成两端夹击处理局面,同时高位截水可以降低溃口的处理难度,经该工程实践证明,"两端夹击、注浆加固、管棚支护"措施是处理突水突泥的有效方法;(4)本研究成果可以在类似隧道突水突泥处理中推广应用。     

长庆坡隧道岩溶高风险段预控制措施

全隧道穿越可溶岩,部分地段属地下水垂直渗流带和季节变动带,隧道施工时局部地段可能揭示岩溶腔或水囊,突水突泥风险高。对岩溶发育段、富水及破碎带等突水突泥高风险地段,采取超前周边预注浆堵水,固结围岩,尽量减小地下水涌出,以确保施工安全。     

综合预报和地质补勘技术在马鹿箐隧道中的应用研究

马鹿箐隧道地质极为复杂,多次遭遇岩溶溶腔特大型突泥突水,为目前世界铁路建设史上瞬间突涌水量最大的隧道,其工程艰巨程度和安全风险之大实属罕见,受到国内外工程界的高度关注。主要针对马鹿箐隧道"1.21"溃水前后,对PDK255+978溶腔段实行的一系列超前地质预测预报技术进行了详细介绍,并对技术实施过程中的重点和难点进行了分析与研究,总结了针对高压富水隐伏岩溶隧道的综合超前预测预报技术方法和综合的地质分析方法,为今后类似岩溶隧道修建中的预测预报工作提供了借鉴与参考。     

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。     

宜万铁路五爪观隧道大型暗河发育特征及综合处理技术

隧道穿越暗河时极易发生突水突泥灾害,严重影响施工安全,破坏区域水文环境,结合宜万铁路五爪观隧道遭遇的五爪观大型暗河,介绍五爪观暗河的地质背景、地下水发育特征以及隧道穿越暗河段溶洞的发育规模、充填性质、可能发生的灾害类型等,详细论述五爪观隧道穿越暗河段采取的相关工程措施:增设横洞、清除暗河堆积体、归槽引排暗河水、注浆加固、隧道开挖支护等,对类似工程具有重要的借鉴意义。     

突水突泥隧道段落围岩压力及整治措施

深埋隧道在施工过程中经常会遇到突水突泥段落,具有突发性、软弱性等特点,围岩压力对采取的加固措施、衬砌参数、预留清淤长度等有较大影响,但对其荷载大小的研究较少。通过资料调研分析确定了突水突泥段落围岩参数范围,并按跨度对我国不同时速单双线断面大小进行划分;通过普氏理论、太沙基理论以及谢家烋理论对突水突泥段落围岩压力进行计算,确定了不同跨度隧道对应的围岩压力,为隧道突水突泥整治提供参考,具有一定的指导意义。     

天目山隧道地质超前预报及突水防治研究

为针对隧道突水采取有效防治措施,以天目山隧道突水防治工程为例,首先结合掌子面岩性、水力联系、断层情况以及施工工程动态信息,进行突水风险初步判断;然后采用地震波、地质雷达、地质素描方法进行超前地质预报;最后依托超前地质预报成果,采用超前探孔泄压支护结合注浆堵水进行掌子面突水处理。结果表明:超前地质预报成果准确,注浆堵水措施合理,堵水效果良好,可为后续类似工程提供经验借鉴。     

断层条件下的隧道预支护设计与施工

齐岳山隧道穿越F11断层.此断层规模宏大,断层带导水,核心带岩体破碎,富含高压水,其主要工程地质问题是岩溶富水、突水突泥,高压裂隙水等,施工难度极大.其中,进口处为反坡施工,施工难度和安全风险尤为突出.为确保顺利通过,采取隧道超前预支护综合措施,即通过实践更新注浆设计理念,确定了断层条件下的注浆设计及注浆参数,优化了超...     

宜万铁路野三关隧道高压富水充填溶腔溃口处理技术

研究目的:宜万铁路野三关隧道602溶腔双层初期支护完成后,受地表强降雨影响,使溶腔内形成高压水,从而击穿双层初期支护。通过实施高位泄水支洞降低水压力,采取注浆堵水固结溃口块石堆积体,以及超前管棚预支护措施,完成溃口处理。研究结论:采取注浆技术和管棚预支护措施,可以有效固结块石堆积体。采用大扭矩、高转速钻机,当扭矩为1 200~2 000 N.m、转速为300~500 rpm时,钻穿一榀I20钢架时间为30~1 h 30 min。采用硫铝酸盐水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆组合型注浆材料配套体系,按由下到上、先外后内、间隔跳孔的注浆顺序,采取合理分段长度进行前进式分段注浆,按定量定压相结合原则,可以解决周边排水条件下的注浆控制。块石堆积体经注浆改良后,施作76 mm管棚超前预支护,能保证隧道溃口段的安全施工。     

五爪观隧道穿越暗河设计处理措施

研究目的:宜万铁路工程地质和水文地质极其复杂,岩溶、岩溶水、暗河极其发育,施工中容易出现突水突泥、坍塌等灾难性事故,严重威胁隧道施工安全,通过对五爪观暗河的处理,探索出一套经济合理、安全可行的措施,确保隧道施工及运营安全,为类似的工程问题积累经验。研究方法:通过工程类比及现场试验。研究结果:在暗河处理过程中,对处理暗河的横洞、底板的施做顺序、导流、注浆工艺、注浆材料及注浆参数、隧道的支护结构、防排水等提出可行的处理措施。研究结论:通过采取一系列的工程措施,五爪观隧道上台阶成功穿越暗河段,实践验证了处理措施是合理可行的。     

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。     

隧道穿越大型充填型溶洞的工程地质勘察技术研究

总结宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填型溶洞的综合勘察经验,介绍隧道穿越大越大型充填型溶洞时各种勘察方法的综合应用,查清充填溶洞的工程地质及水文地质条件,以便确定充填溶洞的处理方案。通过EH-4确定岩溶异常的发育范围及空间形态,深孔钻探验证岩溶异常的形式及溶洞内充水、充泥情况,并确定溶洞内充水、充泥数量以及水压力大小,通过地下水化学分析确定突水来源及地下水补给来源,通过水文观测确定了地下水的补给量,为宜万铁路马鹿箐隧道PDK255＋978大型充填溶洞的处理提出了分级泄水的处理方案。     

叙岭关左线隧道突泥成因分析及处治措施研究

结合叙岭关隧道左线突泥,深入分析其成因及相应的工程措施,研究结论表明该地区岩溶极为发育、隧道埋深深浅以及水等因素导致了该隧道突泥事故,采用大管棚超前预支护、注浆法以及预留核心土法等工程措施能有效处治隧道突泥问题。     

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。     

岩溶地区隧道突水机理及防治措施

通过对我国西南地区渝怀铁路圆梁山隧道的分析发现含水结构中储有能量、岩溶水压力对岩体的应力作用、含水结构围岩的稳定性被破坏是隧道突水涌泥发生的必要条件;依据阻水结构性质将岩溶隧道的突水模式划分为防突岩层破坏型与填充介质渗透失稳型2大类。据此提出土石回填、超前小导管支护、注浆加固、加强监控量测等岩溶隧道突水涌泥综合防治措施,可为类似工程建设提供借鉴。     

宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

宜万铁路横穿南北向的齐岳山山脉,设计总长10 528 m的齐岳山隧道。隧道进口至宜万铁路终点万州站航空直线距离40 km,高差约900 m,地面坡降达0.023。隧道进口段穿越齐岳山背斜,为灰岩地层,占隧道长度的47%,岩溶、岩溶水极其发育;出口段为碎屑岩地层,节理裂隙发育,富含高压裂隙水。区内发育有15条断层,其中F11断层规模宏大。隧道灰岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、灰岩地段断层破碎带等极可能发生涌突水突泥等地质灾害。针对坡降大、岩溶发育、穿越规模宏大的F11高压富水大断层等3个不利条件,通过对单面坡和人字坡方案从安全、投资、运营等多方面考虑,最终确定了单面坡方案。齐岳山隧道工程实践证明,选线方案是正确的。施工过程中,针对极其复杂的岩溶及岩溶水、高压富水大断层、砂岩段高压裂隙水,研究并采取了注浆堵水、注浆加固、先排后填、泄水洞排水、释能降压、信息化注浆、绕行规避等多项施工技术,成功地解决了隧道施工难题,丰富了高压富水岩溶及断层区隧道修建技术。齐岳山隧道建设过程中,建设单位充分发挥了核心主导作用,组织参建各方决策方案、现场落实方案、建立系统的安全体系,这是齐岳山隧道获得成功的关键所在。     

隧道仰拱涌突水原因分析及治理措施研究

针对大量隧道出现仰拱涌突水的情况,结合工程实例,从隧址区岩性、水文条件和地质构造三方面对病害原因进行了分析。结果显示:出现仰拱涌突水的隧道大部分围岩为灰岩等可溶岩;水文条件为地表水源丰富,并存在温泉水;地质构造中以褶皱居多,褶皱区的构造节理裂隙和断层破碎带为岩溶水垂直循环提供了通道,且褶皱区存在较高的地应力,从而形成了高压富水的环境条件。针对不同的地质构造以及涌水与降水之间的联系程度,可分别采取注浆堵水、地表处理、泄水洞排水等相应的治理措施。