隧道富水带施工技术研究与应用

文中论述了下渡隧道控制高压富水带的施工方法和特点。该隧道涉及富水、断层、炭质泥岩等工程地质和水文地质条件,施工条件差、极其复杂。采用注浆止水和帷幕注浆控制水流,解决了引发隧道变形的大难题。     

采用GC参数化建模技术实现高效超前预注浆设计

隧洞施工中,沿线可能存在高外水及富水断层带突涌水等地质风险,往往需要实施超前预注浆对其超前加固并形成阻水帷幕。以往的超前预注浆设计较为繁琐,耗时长,利用参数化建模软件Generative Components(GC)进行钻孔的空间布置、剖切等,减少了工作强度,同时便于根据施工现场实际情况及时调整设计方案。     

TBM连续遭遇超大突涌水施工技术措施探讨

由于地质条件的不确定性和复杂性,TBM掘进中多次出现大型裂隙,连续遭遇超大突涌水,掘进受阻并存在极大风险。根据地质、涌水量、涌水部位不同,采取针对性的多种注浆方式相结合,通过案例对不良地质处理技术措施进行了总结和分析,快速完成堵水,加强TBM掘进对断层破碎带、突涌水等地质环境的应对能力,保证设备的安全性和可靠性,为类似施工提供借鉴。     

输水隧洞断层破碎带突涌水超前预处理

某输水隧洞工程,经前期地质勘查,确定存在断层破碎带,其中F72断层破碎带为最大破碎带,且完整性较差,并富水,易发生围岩坍塌、突涌水、涌泥涌砂等不良地质灾害。为施工安全,文中为隧洞施工遇到断层破碎带提前制定专项预处理方案,相关方法及参数在施工中根据实际情况进行适时调整,力争安全快速通过断层破碎带。     

高压大流量地下水隧道开挖超前帷幕注浆参数研究

锦屏水电站锦屏山隧道开挖中面临高压大流量地下水、且富水地段长(约占隧道全长的40%)的难题。为安全、可靠地进行隧道施工,以注浆材料的适应性、超前帷幕注浆的参数及工艺为研究对象,对浆液做了大量配合比试验,分析其流动性、物理力学性能和凝结时间。研究结果表明:用纯水泥进行单液浆帷幕注浆,其可注性好,可大大地提高注浆加固效果;纯水泥+双液浆对局部小的渗漏水具有很好的封堵效果。对于低于2 MPa的压力水,注浆压力取2~3倍的静水压力;对于高于5 MPa的压力水,注浆压力取净水压力加2~3 MPa。对于在2~5 MPa之间的压力水,注浆压力可灵活选取,但不宜超过7 MPa,注浆应采用孔内循环灌注的方式。地下水发生在断层破碎带时,超前帷幕注浆宜采用全断面帷幕;若出水段以溶蚀裂隙、断层、管道为主宜采用有针对性的局部超前帷幕注浆。该技术成功解决了锦屏山隧道高压大流量地下水封堵的难题,对富水地层地下隧洞施工具有重要参考价值。     

深埋隧道富水破碎带区堵水灌浆材料应用

针对某穿越富水破碎带的深埋钻爆法隧道中的突涌水灾害，分析了其涌水灾害特征和对灌浆堵水材料性能的特殊要求。针对工程特点，制备了适用于深埋隧道堵水的普通膏浆、速凝膏浆和堵水浆材拌和料等灌浆材料，开展了材料不同性能特征的测试，并选取试验段进行了应用验证。结果表明：研制的堵水灌浆材料具有强抗冲能力和抗水稀释能力，且凝结时间可调可控，适应各流速、流量的突涌水工况，可有效封堵深埋隧道富水破碎带的涌水点，阻断涌水通道。研究成果可降低深埋隧道穿越富水破碎带区时的涌水塌方灾害风险。     

岩溶及断层破碎带地层基坑设计与坑底突涌治理

在南京某地铁站岩溶及断层破碎带地层开挖深基坑时,由于断层破碎带和地连墙局部嵌固深度不足引起坑底突涌水事故,进而导致基坑变形,对周边环境产生一定影响。在综合分析施工风险和突涌水事故原因的基础上开展围护结构优化设计和突涌水治理。将原设计方案中的第4、第6道钢支撑变更为钢筋混凝土支撑,在有问题的格构柱基础桩外围施打微型钢管桩进行补强;选用凝固时间更快、抗水分散性更好的新型注浆材料GT-1,采用前进式分段注浆和模袋封孔注浆新工艺。通过后期检验,证明围护结构优化设计和坑底突涌水治理效果显著。     

岩溶隧道帷幕注浆止水技术及施工——以宜(昌)万(州)铁路金子山隧道为例

强岩溶区隧道施工中,隧道周边一定范围内的岩溶地下水在隧道施工中将导致隧道岩体工程地质和水文地质条件发生变化,造成围岩强度降低,渗透水压力增加,并可能造成隧道的突然涌水和突泥事故,帷幕注浆是隧道等地下工程施工中防渗止水的有效技术。以在建宜昌-万州铁路金子山隧道为依托工程,在介绍隧道帷幕注浆目的、注浆止水的机理基础上讨论了金子山隧道帷幕注浆止水施工工艺和注浆施工方案,详尽介绍了帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备,并就帷幕注浆中注浆量的推算和止浆墙的安全厚度进行了重点探讨,金子山隧道帷幕注浆的成功经验可为同类工程的施工提供技术资料和经验借鉴。     

综合超前地质预报在大秦岭隧道中的应用

高风险隧道由于其穿越地区的地质条件比较复杂,在施工中容易遭遇断层、褶皱、高地应力、岩溶含水层等不良地质体的破坏,造成围岩失稳、突涌水、岩爆等地质灾害,因此在隧道施工前查明隧道前方的不良地质体,采取合理的支护措施,对保障隧道安全施工十分重要。西成客运专线大秦岭险隧道由于穿越的地区地质条件极其复杂,断层、褶皱、富水带等不良地质体发育,为全线设计、建设的难点和重点区域,被划为高风险隧道。为了保障隧道施工能顺利通过不良地质体区域,大秦岭隧道超前地质预报采用地质编录与物探法(TSP、地质雷达)相结合的综合预报技术,成功地预测了前方的不良地质体,为隧道施工提供了有效指导。     

金子山隧道穿越F2富水断层带的帷幕注浆综合施工技术探讨

宜万铁路地处云贵高原区与长江中下游平原区的结合部,线路沿线地形复杂,其正线桥隧占线路总长的74%,其中70%的隧道穿越碳酸盐岩岩溶地层,隧道穿越岩溶区施工中存在隧道塌方、突泥、突水等高风险,是典型岩溶隧道灾害区。以宜万铁路金子山隧道为依托工程,详细介绍了金子山隧道穿越岩溶富水F2断层的帷幕注浆施工方案,探讨了金子山隧道帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备和施工安全保障。宜万铁路金子山隧道穿越长100 m岩溶富水断层的帷幕注浆施工为同类工程的施工提供了必要的技术资料和经验借鉴。     

不良地质条件隧道施工影响因素及超前预报方法

一、不良地质条件对隧道施工的影响因素影响隧道施工的不良地质条件有很多,比较常见的有塌方、岩爆以及突水和涌水等。(一)塌方塌方指的是围岩因为失稳而导致的突发性坍塌、崩塌以及堆塌等灾难性的地质灾害。塌方通常出现在断层破碎带、侵入岩接触带以及岩体结构面不利于组合的地段,是隧道施     

基于人工神经网络的隧道断层带突涌水风险评估

为准确评估山岭隧道施工穿越岩溶断层带时突涌水风险，以人工神经网络为预测工具，开展了隧道断层带不良地质体的突涌水风险评估研究。在广泛参阅各类规范及文献的基础上，考虑影响岩断层带涌水灾害发生的13个主要风险因子构建了风险评估指标体系。应用工程实例数据训练、测试神经网络，采用反向传播算法计算并传递误差，在数次训练中优化网络参数，实现了隧道断层带涌水风险等级评估。泛化测试结果表明：建立的人工神经网络模型能够快速、精准地预测断层带涌水风险等级。提出的隧道断层带涌水风险评估方法克服了传统风险评估方法主观性和不确定性强、计算冗繁等问题，可为隧道施工突涌水风险评估提供参考。     

引绰济辽隧洞段地下水性状及治理措施探索

引绰济辽隧洞工程实施过程中遇到断层、破碎带、塌方、涌水等不良地质影响较大，给工程实施带来巨大困难和挑战。为保证工程顺利进展，文中通过选取典型富水的5号隧洞进行分析，根据已揭露地质条件和施工过程中的超前地质预报成果，结合地下水性状，初步探索形成了“以堵为主、以排为辅、阻排结合”的洞内外联合阻水措施，解决了地下涌水影响施工的问题，对隧洞穿越浅埋富水带的处理有明显作用，为TBM在浅埋富水条件下隧洞施工累积了一定的经验。     

调水工程富水破碎洞段综合超前地质预报技术

为避免或减小隧洞穿越富水破碎岩体发生突涌水、塌方等造成的危害,提出了基于地质分析、隧道地震预报(TSP)法与超前钻探结合的综合超前预报体系。首先通过地质分析对不良地质进行评估,之后利用TSP法对前方不良地质体进行定位,确认有不良地质构造存在,最后利用超前钻探进行预报。滇中引水工程富水破碎洞段的两个工程实例表明,此预报技术可准确地预测不良地质段以及涌水段位置和规模大小,可帮助工程技术人员及时地制定相对应的预警措施和处理对策,从而减少施工过程中突泥、涌水、塌方等地质灾害出现的概率,保证隧洞安全施工。     

断层破碎带公路隧道底鼓小导管注浆数值模拟

隧道仰拱底鼓危害较大,处置措施中径向注浆加固较为普遍有效,为进一步分析断层破碎带地 质条件下合理的底鼓小导管注浆长度,基于某断层破碎带富水泥质粉砂岩公路隧道底鼓全面检测,分析 注浆加固机理及成效,利用有限元软件ＦＬＡＣ３Ｄ模拟底鼓在不同长度小导管注浆时围岩竖向位移分布及 塑性区变化情况,结果表明:径向注浆加固隧道底鼓能改善围岩力学性能,提高承载力;对比分析注浆小 导管长度,考虑安全和经济的前提下采用６．０ｍ长度注浆小导管最为合适;监测结果验证注浆后支护结 构渐趋稳定。     

隧周帷幕注浆施工对隧道结构稳定性的影响研究

隧道穿越岩溶区施工中,洞周帷幕注浆止水是隧道辅助施工的有效方法,以在建宜万铁路金子山隧道穿越97 m的F2富水洞段为例,建立了隧道帷幕注浆模拟的数值模型,详尽分析了掌子面距富水断层不同距离时隧道掌子面岩体的应力场和位移场,探讨了不同条件时隧道的稳定性;同时就隧道施工中不同帷幕加固范围时隧道围岩的位移、应力进行分析,探讨了隧道帷幕注浆安全、经济、合理的加固范围。以上两方面的讨论为金子山隧道帷幕注浆提供了必要的技术支持,论文的研究方法和研究思路可供同类工程借鉴。     

某富水断层对隧道稳定性及涌水影响敏感性分析

以武九高楼山公路隧道突涌水灾害为研究背景,针对其以断层破碎带为主控因素的隧道围岩稳定及突水问题展开调研和数值分析研究,以期为突涌水治理措施的制定提供参考。基于ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分法及流固耦合分析原理,研究了隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ、围岩级别Ｓ、侧压力系数Ｋ０、断层宽度Ｗ、断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ、断层与水平面夹角θ等７个因素对隧道围岩稳定性及涌水量的影响规律,并基于公路隧道规范中建议的隧道相对收敛变形及涌水量等级,对围岩稳定性及涌水等级进行评价。结果表明:围岩级别Ｓ对隧道变形、塑性区、涌水量影响最大,其次为侧压力系数Ｋ０,再次为断层与隧道相对间距ｄ／Ｄ和断层宽度Ｗ;不敏感的影响因素为:隧道埋深Ｈ、地下水位高度ｈ及断层与水平面夹角θ。地层条件及断层因素是隧道突涌水的主控因素,治理措施中应优先考虑地层的加固和限量排放双重措施。     

基于涌水影响半径的隧道涌水量预测方法研究

受断裂构造和降水等因素的共同影响,火成岩地区形成了一定规模的富水断层破碎段。当隧道穿越这类岩层时,极易发生涌水灾害而造成人员伤亡和设备损失。针对上述涌水问题,根据火成岩区富水断层破碎段的特点,将隧道涌水量分为基岩裂隙水释放量和降水入渗量两个主要组成部分,通过地下水疏干法预测基岩裂隙水释放量,同时利用降水入渗法预测降水入渗量。在此基础上,为提高涌水预测精度,引入了实测涌水量数据拟合的动态涌水影响半径参与计算,并推导出基于涌水影响半径的涌水量预测方法,最后以鸿图隧道后续开挖段为例对该方法进行验证。研究结果表明：(1)在一个降雨周期内,含水层平均厚度H_n越大,对应的影响半径R_n具有更高的增长速率;(2)随着涌水时间T增加,影响半径R_n的增长率逐渐降低;(3)所提方法的隧道涌水量计算结果与实际监测数据的误差在10%以内,可靠性较高。研究成果可为类似地质条件下的地下工程建设提供理论指导。     

通过岩溶富水破碎洞段的长大隧道快速综合施工技术

金子山隧道是宜万铁路8座长大一级风险隧道之一,隧址地形、地貌复杂,地质条件多变,施工中不良地质灾害频发,施工难度很大。以金子山隧道穿越F2岩溶富水破碎带施工为工程背景,详细介绍了隧道穿越该断层破碎带的施工方案。为合理评价隧道的稳定性,在现场监测基础上提出了基于承载体变位分析的位移量(率)评价标准,将这一标准运用到金子山隧道穿越岩溶富水破碎带的施工监测中,取得了较好的效果。     

跨断层深海隧道衬砌变形规律及加固措施研究

断层破碎带岩体强度低、易渗透、松散性强，跨海隧道的修建极易遇到断层破碎带，如果不施加相应的预加固措施，很有可能造成隧道衬砌发生扭转和剪切破坏。这项研究依托某段跨海隧道工程，采用数值模拟建立了详细的三维数值模型，该模型考虑了注浆压力、顶推力、注浆时效硬化等问题。模型模拟了管棚法和径向注浆法两种加固措施，分析了两种预加固措施对于抑制断层错动和稳定隧道的效果，最后用解析解对数值模型进行可靠性验证。主要研究结论如下:隧道穿越断层破碎带时，衬砌的危险位置主要与断层的倾角、宽度和倾向相关。以72°的走滑断层为例，隧道施工时衬砌的危险位置主要为左拱顶和右拱底，这两处位置受到断层的挤压，极易发生剪切破坏。管棚法和径向注浆法均能有效的减小隧道的最大变形，但管棚法对于抑制断层的效果要强于径向注浆法。