圆梁山隧道2#溶洞注浆技术研究

圆梁山隧道全长11068 m,是渝怀线上最长的铁路隧道,主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段及桐麻岭背斜,地层以泥岩、灰岩和白云岩为主.设计毛坝向斜隧道最大涌水量为8.3×104m3/d,最大水压为4.6MPa,隧道穿越的2#溶洞为高压、富水、深埋、粉细砂充填性溶洞,施工过程中,突水、涌砂十分严重,造成开挖面多次被淹,施工十分困难.主要介绍了2#溶洞突水、涌砂、涌泥情况,研究了相应的注浆方案、材料、工艺和注浆机械设备配套方式.     

圆梁山隧道2#溶洞注浆技术研究

圆梁山隧道全长11068 m,是渝怀线上最长的铁路隧道,主要穿越毛坝向斜、冷水河浅埋段及桐麻岭背斜,地层以泥岩、灰岩和白云岩为主.设计毛坝向斜隧道最大涌水量为8.3×104m3/d,最大水压为4.6MPa,隧道穿越的2#溶洞为高压、富水、深埋、粉细砂充填性溶洞,施工过程中,突水、涌砂十分严重,造成开挖面多次被淹,施工十分困难.主要介绍了2#溶洞突水、涌砂、涌泥情况,研究了相应的注浆方案、材料、工艺和注浆机械设备配套方式.     

圆梁山隧道2#溶洞平导施工技术研究

圆梁山隧道是渝怀铁路线上最长的隧道，隧道主要穿越毛坝向斜核部、桐麻岭背斜和冷水河浅埋段，发育有毛坝向斜、桐麻岭背斜及伴生断裂。受地质构造影响，毛坝向斜存在P2w＋c托和P1q＋m两层承压水，据定测深孔钻探表明，承压水压力高达4．42-4．60MPa。根据地质勘探资料及周边环境情况，预估隧道正常涌水量为98000m^3／d，最大涌水量为145000m^3／d。在圆梁山隧道施工中，先后在桐麻岭背斜和毛坝向斜遇到了5个深埋充填型溶洞，溶洞形态各异，充填介质不同，有粉细砂、粉质黏性土和黏土多种，其中，2^#溶洞充填介质为粉细砂层，其施工难度最大。受高压、富水、岩溶等诱导因素影响，施工中多次突发了大规模的涌水、涌砂和涌泥等工程灾害，给工程的安全顺利施工造成了极其严重的影响。针对2^#溶洞平导高压富水粉细砂层地质特点，研究出了由普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆、TGRM单液浆和HSC单液浆组成的注浆材料配套体系，并对2^#溶洞平导施工过程中出现的2次较为被动的后退回填局面以及施工中的注浆设计、注浆参数选择和注浆效果检查评定进行了总结分析，以期对类似工程的设计、施工提供借鉴价值。     

新圆梁山隧道穿越2#溶洞超前帷幕注浆技术研究

高压富水溶洞处治是岩溶隧道施工的重难点之一.渝怀铁路Ⅱ线新圆梁山隧道邻近既有线,采用扩挖施工,穿越的2#溶洞具有规模大、水量大、水压高的特点.针对上述特点,采用超前帷幕注浆法对溶洞进行预加固,研究了溶洞注浆施工的难点,提出了隧道穿越2#溶洞超前帷幕注浆设计方案.现场围岩松动圈测定、钻孔监测和渗水量监测结果表明:超前帷幕注浆起到了加固围岩和阻水的效果,证明了该帷幕注浆设计方案的适用性.研究成果可为类似工程提供参考.     

圆梁山隧道毛坝向斜高水压富水区注浆施工技术

渝怀铁路圆梁山隧道毛坝向斜段高水压富水区的地质条件极其复杂,曾经被认为是隧道修建的禁区。系统介绍了该地段的岩溶发育特征,对地质及岩溶构造进行了分类;采用红外线超前地质预测预报、TSP超前地质预测预报、超前探水孔钻探和地质素描综合判断等先进方法对溶洞的位置、形态以及充填物的状况进行了探测,并作出可靠的预报。在对充填物结构和强度分析的基础上,选择和确定了合理的注浆材料和注浆工艺;分别实施了超前预注浆、隧道围岩径向注浆和衬砌背后补充注浆,并提出了注浆效果的检测和评价方法,以保证注浆加固效果的可靠性。上述措施实施后,取得了非常满意的效果,保证了复杂地质条件下隧道施工的安全。该成果对岩溶地区的隧道修建具有重要的指导作用和参考价值。     

圆梁山隧道2号溶洞注浆施工安全技术与管理

以圆梁山隧道2号溶洞注浆现场的安全技术与管理为例,介绍注浆施工中的钻孔安全、注浆安全及环境安全等技术与管理,以保证施工安全。     

高压富水岩溶隧道注浆机理及作用效果分析

高压富水岩溶隧道施工中存在很高的安全风险,常面临涌突水防治、围岩稳定性控制和衬砌高水压处理等技术难题,实施可靠的超前地质预报和有效的注浆是解决上述难题的关键.基于穿越高压富水岩溶区的圆梁山隧道工程,采用综合地质预报技术准确探明了溶洞的形态及其充填物性质;通过理论分析揭示了岩溶隧道的注浆机理;利用数值模拟确定了合理的注浆参数;通过复合注浆形成了可靠的注浆加固圈.监测结果表明:注浆圈起到了加固围岩、稳定工作面、封堵地下水和降低衬砌外水压力的综合作用,隧道施工中工作面稳定,围岩变形不大,堵水效果显著,达到了5m3·m-1·d-1的隧道限量排水控制标准,并实现了小排水量条件下有效降低衬砌外水压力的目的.研究成果对高压富水岩溶隧道建设具有借鉴意义.     

圆梁山隧道岩溶突水特征分析

通过统计分析圆梁山隧道5 个深埋充填型溶洞的突水情况、涌出物介质,并结合溶洞涌水量和地表降雨量的关系对比,以及连通性试验和水质分析,总结归纳了圆梁山隧道岩溶的突水特征、岩溶类型和岩溶水动态特征。     

圆梁山隧道某高压富水区充填型溶洞注浆技术

本文系统地介绍了圆梁山隧道平导高压富水区充填型溶洞的注浆和超前支护方案、注浆材料、注浆工艺，并针对注浆效果评定标准进行了探讨，为今后类似工程的设计、施工提供借鉴。     

圆梁山隧道某高压富水区充填型溶洞注浆技术

介绍圆梁山隧道平导高压富水区充填型溶洞的注浆和超前支护方案、注浆材料、注浆工艺,并针对注浆效果进行了检查评定。     

高水压富水区隧道限排衬砌注浆圈合理参数研究

海底隧道深埋于海水以下,处于高水压富水区,隧道结构设计时需要考虑外水压力,如果采用"堵水限排"的防排水设计原则,能够以较小的排水量显著降低作用在衬砌上的外水压力,从而使隧道结构设计更加经济。注浆圈合理参数的确定是"堵水限排"的核心问题。基于穿越高水压富水岩溶区的圆梁山隧道工程,通过理论计算和分析,得到了注浆圈参数变化对隧道涌水量和衬砌外水压力的影响规律;提出了隧道排水率的概念,分析了隧道排水率与衬砌外水压力之间的关系。在此基础上提出了确定注浆圈合理参数的方法和程序,给出了圆梁山隧道注浆圈的合理参数值,并在现场得以应用,取得了理想的效果,注浆后实测隧道涌水量与理论计算值基本一致。研究结果表明:衬砌外水压力折减系数取决于隧道排水率,只有当隧道排水系统能够将渗透到衬砌背后的地下水全部排出时,衬砌外水压力才能完全消除;注浆圈的作用不是分担衬砌外水压力,而是通过封堵地下水降低隧道涌水量,从而以较小的排水量可显著降低甚至消除衬砌的外水压力。研究成果对类似高水压富水区以及海底隧道防排水设计具有一定的参考价值和借鉴作用。     

高压富水区限排隧道围岩与衬砌水压力场研究

以穿越重庆市中梁山高水压岩溶区的石板隧道为例,采用有限元稳态渗流分析方法,对地下水控制排放下隧道衬砌周围与围岩内的水压力场进行了研究,分析了半包防水与全包防水条件下衬砌上的水压力分布规律,以及全包防水条件下注浆与否围岩内的孔隙水压力特征。研究表明:(1)采用全包防水,不但可以改善隧道的防水条件,而且可以缓解仰拱的水压力,这对于隧道衬砌的耐久性是有利的;(2)隧道排水率对隧道衬砌周围的水压力有显著影响,当地下水较丰富时,注浆可使隧道排水率增加、衬砌压力减小;(3)围岩注浆可以减小隧道排水对围岩水压力的影响范围,且孔隙水压力在注浆圈范围内变化梯度很大。     

Theoretical and experimental study of external water pressure on tunnel lining in controlled drainage under high water level

To reduce environmental effects due to free tunnel drainage, a controlled drainage scheme is proposed for tunnels under high water level, for which there is no code provision for tunnel design. A suitable structure form is suggested and the distribution of water pressure on tunnel lining is studied by theoretical analysis, indoor test and field measurement. The study indicates that the grouting zone cannot reduce water pressure on lining with complete waterproofing, only when drainage measure is taken can the grouting zone be effective in reducing water pressure on lining. It is also shown that there exists an optimum size for grouting zone, increase of the size of grouting zone may not unlimitedly reduce the water pressure on lining.     

考虑注浆圈作用的体外排水隧道渗流场解析研究

体外排水方式在隧道工程中已得到逐步应用,但考虑注浆作用的体外排水隧道渗流场解析理论未见报道,导致理论滞后于工程实践。基于镜像法与渗流力学理论,提出了考虑注浆圈作用的体外排水隧道渗流场理论模型,通过解析退化、数值仿真两种方法共同验证了理论模型及解析公式的正确性,探讨了注浆圈渗透系数与厚度对涌水量、隧道外水压力的影响规律。分析结果表明：注浆圈渗透系数对体外排水隧道渗流场存在显著影响,随注浆渗透系数比值增大,涌水量可得到明显控制,但会引起外水压力的增长;注浆圈厚度影响相对较小,其影响主要在于厚度值越大时能一定程度上加强对底部结构外水压力的控制。提出了兼顾隧道限排要求与隧底水压力控制效果的合理注浆圈参数。研究成果以期为体外排水隧道注浆参数设计及施工实践提供参考。     

紧邻基坑的地铁隧道跟踪注浆保护模型试验

以宁波轨道交通3号线陈-姜区间隧道为依托,开展了紧邻基坑的地铁隧道跟踪注浆保护模型试验研究,测试了隧道的位移、隧道外侧土压力与孔隙水压力、地连墙压力和位移及地表位移等,分析了注浆在土体内部的流动机理及对隧道位移的影响机理,结果表明:注浆后隧道位移有一定幅度的减缓,注浆停止后位移继续增大;土体中孔压、土压力增量较小,约为注浆压力的1/70~1/50,且注浆压力受土体阻力作用后快速衰减;注浆距墙体较近时,地连墙压力、水平位移显著增大,对基坑稳定不利;跟踪注浆的劈裂面平行于地连墙长度方向,浆液沿着土体应力最弱面,即小主应力面垂直方向进行劈裂。     

基于连续介质模型的海底隧道渗流问题分析

 与普通山岭隧道不同,海底隧道的一个显著的特点就是有着无限的水源对海底隧道进行补给。海底隧道开挖引起的地下水渗流带来两方面的问题：一是结构水荷载的确定问题,二是涌水量的预测问题。将围岩看作各向同性连续介质,针对这两方面的问题进行研究。明确孔隙介质中水压力的实质;根据国内外最新研究成果,针对山岭隧道和海底隧道不同的边界条件,对各向同性渗透系数下平面半无限含水空间圆形隧道稳定渗流的涌水量和水压力分布的解析解进行分析;以青岛胶州湾海底隧道为工程背景,采用数值方法比较应力场对渗流场的影响,以及围岩渗透系数、水深、注浆圈渗透系数和注浆圈厚度的改变对围岩孔隙水压力和洞内涌水量的影响。分析结果表明：隧道开挖的成拱效应对围岩孔隙水压力的分布和洞内涌水量的大小影响不大;在不考虑渗流场和应力场耦合作用、水深一定条件下,渗透系数的改变不会影响毛洞孔隙水压力的分布;隧道洞内涌水量随着围岩渗透系数或围岩上覆海水深度的增大呈线性增大;注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大都可以达到减小隧道洞内涌水量的目的,在实际施工中应该在注浆的经济性和其堵水效果两方面进行综合分析,确定最优化的注浆参数。     

惠东隧道渗流场数值分析

讨论了惠东隧道的注浆控制因素对渗流场的影响，分别考虑了注浆层的渗透系数和隧道的排水量与地下水位降深的影响，并通过数值模拟分析给出了它们之间的关系曲线，分析了施工期与运营期的隧道渗流场，指出注浆层渗透系数是控制衬砌背后水压力的主要因素。     

Application of the pressure grouting in the hydraulic tunnels

Present paper presents the application of pressure grouting in hydraulic tunnels subjected to high internal pressure of water. Structural analysis of the pressure grouting used for pre-stressing of concrete lining is shown along with the methods used to control the pressure grouting effects. The paper also presents a new experimental method for measuring the loss of water along the complete tunnel under operating conditions and a mathematical model for the evaluation of tunnel impermeability and functionality. All presented test methods have been developed and all measurements were performed by the “Jaroslav Cerni” Institute for Development of Water Resources in Belgrade (Serbia). These methods are presented on the example of a hydraulic tunnel of the “Bajina Basta” pumped storage plant in Serbia, during the stages of its construction and operation.     

盾构隧道同步注浆引起的地表变形分析

壁后注浆是盾构隧道施工的关键环节,对控制地表变形影响显著。为建立同步注浆引起的地表变形计算理论,在分析同步注浆对隧道周围土体的作用机理的基础上,将同步注浆对地层的压力效应概化为半无限弹性体中的柱形孔扩张问题,采用镜像法导出了同步注浆引起地表变形的计算式。通过一具体实例,分析了影响同步注浆引起地表变形的因素,结果表明：同步注浆引起的地表变形值受注浆压力、隧道埋深、隧道开挖半径、初始水土压力、土体弹性模量、泊松比等因素影响。     

灰岩角砾岩破碎带涌水综合注浆治理

灰岩角砾岩破碎带涌水是岩溶隧道建设中经常遇到的地质灾害,由于破碎带围岩稳定性较差且具有较强的不均一性,与一般的裂隙岩体涌水相比,其治理难度较大。针对中梁山隧道角砾岩破碎带高压大流量涌水,进行涌水地质分析和含水区域的瞬变电磁探测,对地下水的来源和通道进行深入分析,在此基础上提出并实施先分流泄压后浅层加固、上下分区治理、深部帷幕和堵排结合的综合治理方案,通过选择适当的注浆材料和配套工艺,取得较好的治理效果。为避免注浆压力可能造成的破碎围岩变形和失稳,在注浆过程中进行围岩变形和涌水量的动态监测,结合注浆过程深入分析其变化规律,较好地解决注浆过程中的围岩稳定性控制难题,实现涌水治理的信息化施工。