富水断层破碎带隧道施工方案及参数优化研究

发布时间：2020-05-08 04:50

【摘要】：新疆某隧道在修建过程中,隧址沿线穿越F1、F2、F3三条较大规模的断层破碎带,断层高压富水,岩体破碎节理发育,在施工中极易发生涌水、塌方等工程问题,严重影响隧道施工安全。论文依托该隧道工程,结合地勘资料及现场设计施工情况,采用文献调研、理论分析、数值模拟和现场监测数据分析等手段对该隧道穿越F1、F2富水断层带的施工方法进行方案比选和参数优化,保证隧道安全施工。论文主要研究内容为:1.隧道掌子面超前预加固方案研究超前预注浆:通过理论分析、数值模拟等手段研究“上堵下排、泄水降压”注浆方法对掌子面前方富水软弱破碎围岩进行堵水加固的可行性并进行注浆参数设计,包括隧道径向注浆范围、纵向注浆长度等。拱部预支护:在预注浆施工参数确定的情况下,通过理论分析、数值模拟等手段对超前小导管支护、T76自钻式高强管棚支护两种支护方法进行比选,选择出最佳的预支护方案,保证隧道安全施工。2.隧道开挖方案比选及参数优化研究在超前预支护方案和参数确定的基础上,对环形开挖留核心土法、两台阶法两种开挖方法进行方案比选,然后进行参数优化,在保证施工安全的前提下,提高施工效率。3.斜井无工作室管棚预支护方法研究隧道正洞采用长管棚预支护,这种支护方式需要做管棚工作室,在断层破碎带中扩挖管棚工作室增加了施工风险和开挖工作量,从而延长了施工工期,增加了施工成本,因此依托1#斜井研究隧道采用无工作室12m中管棚预支护方法安全通过富水断层破碎带。论文主要依托该隧道工程在断层中遇到的难题展开研究,研究成果已经在现场得到应用,效果良好,可为今后类似工程提供借鉴参考。
【图文】：

岩性成分复杂，胶结松散，岩体破碎，饱和水使岩土性态恶化等特征，层水压高，水量大，出口平导掌子面超前钻孔单孔水量达到１８００ｍ３／ｈ，水压１．７？２．６ＭＰａ，是齐岳山隧道受地下水威胁最严重的地段［４５］。逡逑（２）施工方法逡逑超前预注浆：分水降压与注浆相结合，对断层高压富水段采用平导和增设泄水支洞作为泄水通道，泄水洞采用与平导相同断面４ｍＸ４．５ｍ（宽Ｘ高），多水降压、控制排放，，减少突水突泥量，降低正洞掌子面水压到0．３ＭＰａ以下，正洞突水、突泥风险；分水降压后，正洞采用信息化跟踪精确注浆，加固隧围内围岩和封堵周边大的出水裂隙，在保证安全前提下，优化注浆设计施工和工艺，相比传统全断面帷幕注浆提高功效３０％？４０°／Ｊ４５］。逡逑无工作室管棚预支护：常规洞内大管棚施工，为了满足钻孔设备工作要求须沿开挖轮廓线扩大６０？８０ｃｍ（米用大钻机时，工作室长度为１０？１５ｍ）作为施工工作间。由于Ｆ１１断层高压富水，且断层长达２３０ｍ，按每注浆循环开挖２０ｍ计，将需开挖１０个以上循环的工作间，不仅开挖工作量相当大，且在如弱地层扩大开挖断面，风险性极高。图１－２为无管棚工作室施工示意图逡逑彡１０８邋ｍｍ大管榻逡逑

北京交通大学硕士学位论文逦逡逑水断层的地质特点，给出隧道安全穿越富水断层破碎带的施工方法，并依靠理计算、数值模拟等手段从超前预注浆、超前预支护、开挖方法三个方面对施工法给与优化方案，在保证隧道安全通过富水断层的同时，提高施工效率，缩短期，降低施工风险。具体的技术路线图如下：逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U455.49

【参考文献】

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7 王肖文;;隧道穿越水库下断层破碎带帷幕注浆施工技术[J];铁道建筑技术;2012年08期

8 杨磊;;试论铁路隧道高压富水断层的施工技术[J];科技资讯;2011年17期

9 陈建锋;;三台阶法在软弱围岩隧道开挖施工中的应用探讨[J];中国西部科技;2010年26期

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5 靳柒勤;寒岭界隧道涌水突泥段施工技术研究[D];中南大学;2013年

6 余小佳;水压溶腔对大跨度小净距隧道围岩稳定性的影响研究[D];重庆交通大学;2013年

7 杨子汉;基于饱和与非饱和渗流隧道突水突泥研究[D];长沙理工大学;2013年

8 王鹏;乌鞘岭隧道涌水原因分析及处治措施研究[D];长安大学;2012年

9 王高波;岩溶隧道围岩稳定性及施工力学行为分析[D];重庆大学;2011年

10 朱海涛;齐岳山隧道衬砌水压力特征与岩溶处治技术研究[D];北京交通大学;2011年

本文编号：2654152