漫谈矿山法隧道技术第十五讲——隧道涌水控制技术

涌水控制对策大体上分为"排水"对策和"堵水"对策2大类,经验表明"排"与"堵"相结合的方法是控制地下水最有效的方法。在处理"排"与"堵"的关系上,关键是弄清何种情况下需要采取"堵"的方法。适用堵水方法的条件:1)在地下水量大、围岩渗透系数大于10~(-6)~10~(-5)cm/s时,为了确保施工可接受的渗漏水条件;2)在地下水位降低对周边环境产生有害影响,为了确保周边环境"可接受干扰"的条件;3)为了避免二次衬砌直接承受水压,或减小作用在二次衬砌上的水荷载,不仅需要注浆,而且注浆必须形成防渗体来承受水压的场合。目前基本上都是采用注浆的方法堵水,挪威通过预注浆来控制海底隧道和城市隧道涌水,注浆围岩的平均渗透系数大致是非注浆围岩的1/100~1/25,采用高注浆压力(3~4 MPa)可以减少注浆孔、提高围岩注浆的"预应力"效应;日本青函隧道注浆实践表明,隧道围岩的综合渗透系数大于10~(-6)~10~(-5)cm/s时需采取注浆堵水对策,改善围岩渗透系数小于10~(-6)cm/s时能够正常安全开挖。通过一定范围的注浆,把围岩的渗透系数降低2个数量级,达到10~(-6)cm/s,就完全可以不考虑水压的作用。最后,用5个事例说明解决大量、集中、异常涌水的方法,多是放在形成有效的注浆域(防渗层)上。实际上,我们也是这样做的,但在明确的目标准则和注浆工艺上尚需努力。     

复杂地质条件下隧道涌水量预测中集水面积的研究

在复杂地质区,为了科学地确定不同隧道穿越方式下的集水面积,本文以地形、岩性、地质构造3因素为基础构建不同的地质结构,结合隧道空间展布的变化对集水面积进行研究。归纳、总结了3类主要汇水地形、4类地质结构和2类隧道穿越方式。综合上述因素,总结出埋藏-向斜式、埋藏-背斜式、埋藏-单斜式和裸露-单斜式4种集水面积变化模式,同时得出不同模式中集水面积的确定方法。以渝利铁路箭沱湾隧道为例进行分析研究,得出隧道涌水量计算中集水面积属于第Ⅱ类模式,隧道穿越埋藏式地层,判断隧道集水面积时容易忽略部分面积,应加以重视。     

喷射混凝土液体速凝剂研究现状

概述了国内外液体速凝剂的发展现状,按主要促凝组分把液体速凝剂分为4大类:水玻璃型、铝酸钠(钾)型、硫酸铝型和无硫无碱型液体速凝剂,针对每类液体速凝剂,分别从制备、性能特点和促凝机制研究3个方面对其国内外研究进展和最新成果进行了阐述。指出目前液体速凝剂尤其是无碱液体速凝剂在掺量、价格、储存稳定性和安全环保等几个方面存在的问题,并提出了今后液体速凝剂研究方向。     

深埋地下车站排水设计探讨

研究深埋地下车站污水系统、废水系统的设计难点和技术解决方案。以地下埋深约 60 m 的青秀山站为例,提出深埋车站污水系统、废水系统排水提升的设备选型和排水方式。通过技术分析和方案比选,明确青秀山站污 水系统采用半真空污水提升装置并采用二次接力提升的排水方式;对于站厅层和站台层间实土层约为 20 m、废水无法重力流到站台层排水沟的现象,采用站厅层设置集水坑的方案。站台层及以上楼层的废水均通过设置于站厅 层的集水坑收集,再经潜水泵二次接力,就近排入集水坑或直接提升排至室外。站台层的主废水泵房提升泵不采 用潜水式的潜水泵,而是采用置外型立式泵提升方式。青秀山站的污水系统、废水系统的排水方式在实际运维中 运行良好,为深埋地下车站的排水系统设计提供了新思路。     

穿越湘江水下岩溶发育区地铁盾构选型研究与应用

长沙地铁3号线越江隧道穿越湘江岩溶发育区,盾构施工风险高。针对沿线砾岩夹泥质砂岩复合地层、断裂破碎带和复杂岩溶地层等特殊地质条件,考虑水下高水压等因素影响,对地铁盾构选型进行研究。考虑不同施工风险,对盾构各关键部分进行设计与改进;对岩溶地层进行注浆预加固处理,分析泥水盾构对穿越复杂岩溶地层的适应性。采用改进的泥水盾构成功穿越湘江水下岩溶发育区,掘进效果良好,表明泥水盾构选型对穿越湘江水下岩溶发育区隧道的施工环境是合理且适应的。     

水下砂卵石地层盾构隧道越江段注浆压力研究

近年来,江(海)底盾构隧道建设日益增多,对于水下段而言,由于地层渗透性强、埋深浅等因素影响,盾尾同步注浆压力的合理控制显得尤其重要,而探明盾构隧道在施工过程中孔隙水压力的分布对工程实践意义重大。本文依托常德沅江过江隧道工程,结合工程现场地形、地质、气候以及水文条件,采用FLAC^3D有限元分析软件对盾构施工扰动下的地层孔隙水压力分布进行系统分析。研究结果表明:(1)综合考虑各种因素确定渗流场中削减边界为20 m,即模型构建时沿开挖方向前后多取20 m长度,可使模拟结果更能真实反映越江隧道围岩各处孔隙水压力的变化规律;(2)盾构隧道掘进过程中,拱顶、拱底和左右拱腰处的动水压随掘进距离的变化趋势大致相同,拱底动水压量值最大,左右拱腰次之,拱顶最小,并根据区间动水压力变化规律给出满足岸边段和水下段要求的注浆压力。     

跨海大桥浅水区新型钢板桩围堰施工技术

针对跨海大桥浅水区承台施工,通过对钢吊箱围堰、拉森Ⅳ型钢板桩围堰和新型钢板桩围堰的分析对比,在省道263南北长山联岛大桥承台施工中采用了新型钢板桩围堰,该钢板桩围堰结构简单、设计新颖、受力明确、稳定可靠,具有较强的抗风浪能力和较高的安全和稳定性,确保了承台和墩身的顺利施工,保证了承台和墩柱的施工质量,可为强风浪频发海域的海上桥梁施工提供参考和借鉴。     

湿陷性黄土区半填半挖路基水害整治及设计建议

在湿陷性黄土地区修建半填半挖路基,基底处理、路基结构早有成熟技术和经验。但在半干旱的少雨地区,偶遇持久暴雨时,在个别区段路堤侧边坡发生了垮塌等病害,分析水害形成原因,提出整治措施方案、施工注意要点以及设计建议,避免小细节酿成大灾祸,对于类似地区路基设计、施工,确保铁路运营安全,具有重要意义。     

金温铁路大溪大桥九号墩双壁钢围堰的设计与施工

介绍金温铁路大溪大桥九号主墩深水基础双壁钢围堰设计与施工技术,尤其是通过墩身分段施工,交替转换内支撑点,保证了结构安全,对类似工程有借鉴作用。     

恶劣海况下大型钢吊箱围堰施工关键技术

钢吊箱围堰作为一种成熟的深水承台施工方式已经被广泛采用,而在受潮汐、暗涌和风浪影响的恶劣海况下,大型钢吊箱围堰的施工安全风险极大,封底混凝土漏水现象、吊箱结构整体失稳等现象频发。针对上述安全和质量问题,在大连南部滨海大道工程星海湾跨海大桥钢吊箱施工中,采取了在吊箱结构上增加内支撑、防落钢带、侧板与底板间用型钢斜撑等措施。实践证明,通过这些加固措施,有效地提高了在恶劣海况下钢吊箱围堰施工的安全、稳定性能,以及承台混凝土的浇筑质量。