巨型溶洞超厚填筑体表层沉降监测与预测研究

黔张常铁路高山隧道高位斜穿巨型溶洞,采用洞砟回填方法处治溶洞,填筑回填体+底部堆积体总厚度达67～121m。针对超厚回填路基建立了表层沉降监测系统,详细阐述了监测系统的设计与实施方法,并采用数值模拟和指数曲线法对路基最终沉降量进行预测分析。研究结果表明:超厚回填路基沉降可分为瞬时沉降、主固结沉降和蠕变沉降3个阶段,沉降量主要发生在瞬时沉降阶段和主固结沉降阶段;沉降量随时间的增加而增大,沉降速率随时间增加逐渐减小;回填体上部结构自重和施工期新增荷载(机械及其他荷载)是影响路基沉降的主要因素,路基不同位置对施工阶段的敏感度不同。在钢筋混凝土路基板隔振作用下,列车动载对路基板以下回填体沉降几乎不产生影响,路基最终沉降量满足列车正常运营要求。     

巨型溶洞回填体内桥梁隧道高效施工技术

成贵铁路玉京山隧道穿越一处巨型溶洞,溶洞空腔体积巨大、洞壁不稳定、水文地质条件复杂;隧道穿越溶洞段长约86 m,高悬于溶洞顶板附近,距离溶洞底部堆积物顶面约40～45 m.该溶洞处置方案复杂,施工安全风险高、工期紧.针对溶洞回填体中暗挖隧道和隧道内桥梁部分,通过开展回填体注浆加固、隧道"五台阶设钢管临时横撑法"开挖支护、桥隧"先桥梁支架现浇、后隧道二次衬砌"综合施工等施工技术研究,实现了超大断面暗挖隧道施工安全和桥隧高效施工,取得了良好的工程效果,确保了项目按期建成通车运营.     

溶洞对隧道衬砌结构安全影响及回填深度研究

文章以国内某地穿越溶洞地层隧道项目为依托,采用ANSYS软件数值模拟,并得到有无溶洞情况下隧道衬砌结构的力学性状差异以及溶洞对隧道衬砌结构的安全度影响,进而提出建立刚度折减区,研究采用回填手段时,所需的最优回填深度。结果表明,溶洞造成隧道衬砌结构整体受力形式发生改变,衬砌大部分区域安全系数下降,回填土能有效提高隧道整体安全系数,回填深度达到4 m时,回填覆土只需提供原围岩0.2倍地层抗力刚度系数即能达到稳定,最具有安全性和经济性,为综合评价溶洞对隧道衬砌安全影响以及回填方案选取提供了依据。     

含土洞、溶洞的机场滑行道路基稳定性评估

某新建机场滑行道路基中存在土洞和溶洞，且路基上部土层承载力低。为了评估该滑行道路基稳定性，采用地层结构模型，按弹塑性有限元理论分析未加固和加固路基在飞机重力荷载作用下的力学响应，计算结果显示：(1)在飞机动载作用下，未加固路基表层土和上部土洞、溶洞产生较大的塑性变形，洞周岩土体出现塑性屈服，整个路基处于不稳定状态：(2)对路基表层土进行注浆加固，或同时对路基表层土、土洞、溶洞注浆加固，路基面和土洞、溶洞周边位移减少，路基中产生的塑性屈服区也大大减小，但路基表层土中仍存在塑性屈服区，路基面竖向变形仍较大，建议对滑行道路基采用其他加固措施。     

贵州某隧道进口仰坡稳定性分析

以贵州某隧道为例,探讨了隧道进口仰坡稳定监测情况,并对监测沉降数据作了稳定性分析,指出施工方应维持右洞的回填状态,待坡体基本稳定后再施作抗滑措施,达到抗滑稳定要求后才可进行下一步施工。     

地铁盾构隧道下穿客专涵洞的影响分析及处理措施

西安地铁4号线元朔路—北客站站区间盾构隧道下穿正在运营的西宝客专涵洞,涵洞底部采用CFG复合地基加固。CFG桩与左线盾构隧道的竖向净距为10.75~11.19 m,与右线盾构隧道的竖向净距为10.91~11.48 m,该客专涵洞为I级环境风险源。为保证盾构的安全掘进和施工期间列车的安全运行,提出了涵洞结构以及铁路设施的沉降控制标准,施工时采取管片背后环箍注浆,严格控制盾构掘进的各项参数,加强同步注浆和二次注浆,对地表、涵洞及铁路设施进行自动化监测等针对性的控制措施。通过对列车荷载、CFG桩、涵洞结构等特点建立有限元模型,模拟盾构施工引起的地表和涵洞结构沉降,数值计算及监测结果表明,地表和涵洞结构沉降、沉降速率均未达到报警值,盾构隧道施工不影响西宝客专的正常运行。     

浅埋偏压隧道开挖技术

针对密兴路改建工程火郎峪隧道进口段浅埋偏压的特点,提出了调整进洞位置、采用双排注浆小导管超前支护、反压回填施工以及控制爆破振动等一系列施工技术措施,有效控制了隧道拱顶沉降与洞周收敛。监测结果表明,所采用的施工技术措施行之有效,能够保证浅埋偏压段隧道施工的安全。     

可液化砂土地铁列车振动作用下沉降特性分析

地层的不均匀以及一些特殊地层的存在,对列车振动荷载作用下的长期差异沉降具有较为显著的影响,直接影响到地铁列车营运期的长期安全问题。以佛山地铁2号线为例,通过数值模拟的方法对加固前与加固后可液化砂土层中的结构受力与地层沉降进行了具体分析,研究结果表明列车振动荷载对结构和地层整体影响较小,产生的位移较小。在列车长期循环振动荷载作用下,隧道会产生长期的沉降,沉降量初期发展较快、后期发展缓慢。对可液化地层进行注浆加固可以显著减少隧道沉降量。     

矿山法隧道下穿铁路施工的控制措施研究

以沈阳地铁2号线某区间隧道下穿铁路段为背景,通过有限元数值模拟分析了左、右线地铁隧道下穿铁路站场引起的沉降和隧道结构受力情况。结果表明:在正常施工条件下,隧道拱顶沉降达到了9.3 mm,路基基础的最大沉降为4.8 mm,10 m弦最大高低偏差值为0.98 mm,均在规范允许范围内;隧道在初期支护情况下,结构仍能满足路基回填的承载要求,可考虑由初期支护承担路基回填增加的荷载,二衬暂缓施作。     

罗湖～国贸区间重叠盾构隧道施工

结合罗湖～国贸区间重叠隧道盾构施工,采用有限元方法分析了施工阶段重叠盾构隧道的相互影响,确定了先施工下部左线隧道,对周边岩土进行注浆加固,再施工上部右线隧道,然后注浆加固的施工顺序.施工右线隧道时,对左线隧道位移和深层沉降进行监测并采取选点注浆、架设支撑的辅助保护措施.同时,对右线隧道下卧层土体进行注浆加固,保证隧道稳定及减小隧道之间影响.     

静压注浆加固台背回填的研究和应用

结合工程实例,分析了静压注浆加固机理,详细介绍了静压注浆施工工艺及施工特点,并总结了静压注浆加固的相关注意事项,通过静压注浆对台背回填进行加固处理,从而达到提高地基承载力,减少路面沉降变形和桥头跳车的目的。     

注浆技术在回填路基沉降处理过程中的应用

以兴云路道路建设工程为例,介绍了压力注浆加固路基的原理和施工方法,具体阐述了该技术在实际道路工程中的应用,总结了该技术的施工经验和质量控制措施及注意事项,为明挖通道施工后回填路基沉降整治积累了宝贵经验。     

云南省某高速公路隧道岩溶段处治技术研究

以云南省某高速公路隧道岩溶段为研究背景,以隧道的勘察设计资料及岩溶段揭露的整个过程为基础,研究了隧道岩溶发育规律,运用TGP、地质雷达和超前地质钻孔等预报技术进行了溶洞段超前地质预报,综合分析后得出了该溶洞的发育情况,结合数值分析的成果提出了一种新的溶洞处理方法,即将该段岩溶处治方案分为洞内和地表两部分,洞内处治采取超前地质预报+超前局部断面帷幕注浆+超前预支护+旋喷桩基底加固+衬砌结构加强+确保防排水体系+监测等技术措施的综合手段;地表处治采用周围截排水+底部挂网喷混封闭+水泥土+土石回填+表面封闭+监测等技术手段。经过施工及现场监控量测结果表明,这项新的溶洞处理方案能够保证围岩的稳定性及施工的安全性,为岩溶隧道的处理提供了参考和借鉴。     

岩溶隧道施工围岩变形动态监测与仿真分析

 岩溶区隧道因受岩溶发育程度、岩溶位置等影响,其围岩位移特征与一般隧道存在较大区别。以达成高速铁路宝石岩隧道为工程背景,对侧部含有溶洞的隧道围岩变形进行现场监测研究,并运用有限差分软件FLAC3D进行仿真分析,现场监测和仿真分析所得围岩变形规律基本一致。结果表明：隧道开挖后,围岩分别向溶洞和隧道内变形,溶洞与隧道之间的围岩向两个相反的方向变形,是较危险区域;靠近溶洞的隧道左侧特征位置的位移值要比远离溶洞的隧道右侧相应部位的位移值大,其中,左边墙的水平位移是右边墙的2倍左右。随着开挖断面处溶洞尺寸的逐渐增大,拱顶下沉位移增量最大,边墙水平位移增量次之,腰拱水平位移增量最小。溶洞顶部下沉位移和靠近隧道的溶洞右侧部水平位移较大,溶洞其他部位的位移值较小。侧部含有溶洞的隧道,其围岩变形的非对称性容易使隧道受“偏压”。所得结论可为同类隧道的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

岩溶地区既有桩基础病害加固设计及数值分析

某既有线桥梁在上部荷载长期作用下,桥墩产生沉降和倾斜,危及行车安全。勘察表明,该桥墩基础下分布有溶洞。基于突变理论,根据岩溶区桩下卧溶洞顶板失稳破坏条件,确定了位于溶洞顶部原桩的承载力;在此基础上,针对岩溶分布特征和地基承载特性,采用增补桩基-扩大承台主动加固法对其进行加固,通过理论计算确定合理桩长;同时,采用数值模拟软件,分析了桥墩基础加固前后的稳定性,以及增补桩基桩长与桥墩基础沉降和倾斜的关系。结果表明：数值计算结果与理论计算结果吻合,原桥墩基础承载力不满足设计要求,增补桩的合理长度为14.5 m,已穿透溶洞,此时承台中心沉降为6.9 mm,纵桥向承台最大沉降差为0.89 mm。     

软弱围岩隧道掌子面挤出变形特征分析

软弱围岩在隧道工程中经常遇到,它的空间大变形特征受台阶长度、台阶高度、工法及地应力水平等条件的影响。结合兰渝铁路两水隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对软弱围岩隧道的空间变形特征进行了详细分析。研究结果表明:围岩越弱掌子面纵向挤出变形大小及变形速率越大,掌子面挤出变形受上台阶断面开挖高度和围岩级别影响较受台阶长度影响显著;在洞周先行变形中,拱顶下沉较水平收敛更加明显;初始地应力场应力水平增高,隧道掌子面挤出变形会大幅增加。研究结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。     

考虑回填层的护盾式TBM隧道结构设计方法研究

回填层作为管片与围岩之间的传力层对管片受力有着重要的影响,而现行护盾式TBM隧道设计方法均忽略了回填层的影响,与工程实际存在一定的差异。研究考虑了护盾式TBM隧道中回填层的实际分布,推导了回填层-围岩等效抗力系数计算公式,并以此建立了TBM隧道管片结构设计模型。研究得出:由于回填层的存在,围岩-回填层的等效抗力系数与围岩抗力系数存在一定的差别,围岩抗力系数的改变程度与围岩、回填层力学参数比有关;回填层在管片背后分布呈"上厚下薄"状,使得管片背后围岩-回填层弹性抗力系数分布不同,Ⅱ级围岩回填层-围岩弹性抗力系数呈"上小下大"的鸭蛋状,Ⅲ,Ⅳ级围岩近乎圆状,Ⅴ级围岩呈"上大下小"的倒鸭蛋状;基于回填层-围岩等效抗力系数的结构设计模型计算出的管片受力结果与现场试验值更加接近,验证了回填层-围岩等效抗力系数计算方法和设计模型的准确性。     

Re-injection of groundwater by pressurizing a segmental tunnel lining with permeable backfill

Recently, within a tunneling project, a method for reinjecting discharged groundwater at tunnel level has been investigated. The method was performed by pressurizing a long section of the lining with un-grouted pea gravel as backfill, in a rock mass with low hydraulic conductivity. Water was reinjected through watertight lining into a section where un-grouted pea gravel was used as backfill. The pressure response was measured both behind the lining and in the rock mass, the latter by means of several observation wells drilled from ground level. Reinjecting water into a rock mass by pressurizing a lining with a permeable backfill (such as un-grouted pea gravel) was found to be possible and feasible. Well testing methods developed for vertically drilled wells, such as a step injection test and constant head/pressure tests, were used and found to be applicable, even for testing at tunnel level. It was also found that well known analytical solutions, developed for vertically drilled wells, can be used for interpretation, e.g. transmissivity from tests performed at tunnel level and from the pressure response in two of the observation wells.     

盾构隧道管片注浆幂律流型浆液渗透扩散模型

为研究盾构隧道管片注浆的渗透扩散模型,以幂律流型浆液为研究对象,运用流体力学理论及毛细管组理论,推导了盾构隧道管片注浆渗透扩散模型的理论计算式,分析了其公式的适用范围及各参数的确定方法。结合具体计算案例,讨论了注浆压力、浆液性质(水灰比)、地层条件(地下水压力和地层渗透系数)等因素对浆液扩散半径的影响及浆液对管片总压力的影响。结果表明:注浆压力与浆液扩散半径成线性关系;注浆压力、水灰比及地层渗透系数增大,浆液扩散半径也增大;地下水压力增大,浆液扩散半径减小;注浆压力、水灰比、地层渗透系数增大,浆液对管片的总压力增加;地下水压力的变化不会影响管片所受的总压力。     

覆盖型岩溶地基注浆处理与效果检测分析

覆盖型岩溶对建筑地基与建筑自身的安全影响较大,结合某实际工程,分析了地基岩溶的发育情况以及溶洞和土洞发育的形态和规模;根据建筑物的基础形式,采用充填浅部溶洞、裂隙和所有土洞的注浆处理方案,以阻断岩溶发育的通道,挤密加固地基土,提高地基承载力。为保证注浆的有效性和经济性,采用由外向内的逐层封闭的注浆方法;采用动态施工技术,根据检测孔的测试结果动态调整施工技术参数。施工完成后对地基进行了物探、检查孔、室内试验、平板载荷试验、标准贯入试验以及沉降观测等。结果表明：对岩溶地基注浆处理的加固效果较为显著,注浆后地基土强度、密度、变形等指标提高幅度为6.4%～25.58%;基于静载荷试验和标准贯入试验结果分析,地基承载力提高大于10%;与桩基础方案和大面积深部溶洞处理方法相比,造价节约20%～30%,工期缩短约1/3。