弱膠結(jié)砂巖黃土隧道建設(shè)技術(shù)方法

2017年10月弱膠結(jié)砂巖黃土隧道建設(shè)技術(shù)方法報告人：朱永全周曄石家莊鐵道大學(xué)中鐵十九局一、鐵路隧道突水涌泥地質(zhì)災(zāi)害典型事故簡介內(nèi)容提要一、前言二、第三系系富水砂巖地層性質(zhì)三、施工方法試驗與選擇四、洞內(nèi)外施工降水技術(shù)五、超前圍巖加固關(guān)鍵技術(shù)六、結(jié)語一、前言

蘭渝鐵路是西南西北之間最便捷、快速的通道。北起甘肅省蘭州市樞紐，經(jīng)渭源、岷縣、宕昌縣、隴南市（武都區(qū)），經(jīng)過陜西省寧強縣進入四川省，經(jīng)廣元市、蒼溪縣、閬中市、南部縣、南充市（順慶區(qū)）、武勝縣至重慶市合川，北碚。1.蘭渝鐵路概況一、前言胡麻嶺隧道是蘭渝鐵路的關(guān)鍵性工程，位于甘肅省定西市境內(nèi)，全長13611m，設(shè)計為客貨共線雙層集裝箱，開通時速200km/h，為雙線大斷面隧道，開挖斷面135m2。2.胡麻嶺隧道概況200km/h雙線隧道斷面一、前言隧道原設(shè)計地質(zhì)以砂巖為主，原設(shè)計有4座斜井，因工期滿足不了要求，先后增加了5號、7號、8號三個輔助坑道。2.胡麻嶺隧道概況一、前言其中3#、4#斜井在施工中遇到了前所未見的第三系弱膠結(jié)飽和粉細砂巖地層，其成分以石英為主，呈黃色、桔黃色，粉細粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)弱膠結(jié)，局部夾有礫巖薄層，成巖作用極差，屬極軟巖。2.胡麻嶺隧道概況一、前言第三系砂巖在蘭州盆地和定西盆地分布范圍較廣，沉積厚度較大。蘭州地區(qū)除新城盆地（河口、新城一帶）基底為白堊系地層外，榆中（定遠）、城關(guān)、七里河、安寧堡及西固盆地，下伏基巖均為第三系紅色砂巖或碎屑巖類，在地貌上多表現(xiàn)為黃土梁峁和河谷階地上覆風(fēng)積和沖洪積黃土，下伏第三系泥巖、砂巖及礫巖。3.第三系砂巖分布概況二、言第三六系系題富水瞎砂巖厭地層車性質(zhì)第三通系富字水粉冬細砂貨巖基練本物預(yù)理力擾學(xué)性焦能：①粉減細粒押結(jié)構(gòu)做，極狐弱膠紫結(jié)；②具家有敏刮感的售水穩(wěn)債特性兩；③天疏然含左水率瞞大，筑滲透求系數(shù)票低；④地陵層的撲孔隙段率較容高，列細度童模數(shù)書小（0.賄5～0.漲7）等冬基本零性質(zhì)匪。1.地層俗基本恰性質(zhì)二、炊第三兔系系勿富水仁砂巖聰?shù)貙酉炐再|(zhì)地層晉天然覆含水眾率較瓜高，厚塑限秀含水愚率為11蝕.8泛~1鏡5.夜6%，液房誠限含濟水率稈為32誓%。地層價不同乞含水遺率狀車態(tài)下這性狀指變化附顯著拖：①天臨然含范水率面下的君圍巖擔(dān)汗?fàn)罹d滲水柜；②含坐水率枯達到11青.0沫~1剩6%時圍棕巖呈飛軟塑稱狀；③含窗水率況達到16通%~功30明%時圍吩巖呈富流塑嫩狀。④含距水率隊大于32歇%呈流穩(wěn)砂狀蟲。2.地層改的性接態(tài)變況化二、愉第三瞧系系趙富水狼砂巖梢地層劉性質(zhì)含水煤率達灘到11圈.0音~1找6%時圍緒巖由說固態(tài)漆向塑尸態(tài)轉(zhuǎn)蹤蝶變。辮圍巖鏈開挖楚后受哲地下依滲流傳作用冶，在5-國20刑mi分n內(nèi)產(chǎn)杏生發(fā)撞汗性唇滲水評，滲勇水影堅響圍葛巖表糾面軟滴化為菊流泥筑狀，姨圍巖御受滲遲水浸嶺泡軟虧化，鋼巖面蠶持續(xù)俯層層殼剝離衡，開潔挖及凝支護抗施工何困難尼。3.圍巖艱工程叫特征（1）圍麥巖汗瓶狀滲遺水汗?fàn)钛銤B水蠅狀態(tài)二、車第三燥系系受富水谷砂巖駕地層劃性質(zhì)含水訊率達服到16惹%~棕30寺%時圍川巖轉(zhuǎn)綠變?yōu)樯魉芗癄?，失流塑勁狀圍礙巖從化掌子逼面或馬初期東支護退背后鉤擠出病，可愿擠出恩幾十壺厘米毒到幾映米。3.圍巖舅工程對特征（2）圍疤巖流挺塑狀流塑熔狀態(tài)二、板第三孩系系務(wù)富水償砂巖勸地層分性質(zhì)在遇映水囊劑、溶面腔、鄙巖溶映通道壘或地鋤下河藥時，啟會突爛然間夕形成翼突水廁、涌炸砂，其造成衛(wèi)塌方到、支融護變藍形破蠢壞，患甚至工照成驗機械霞設(shè)備妹損壞曲和人汽員傷糕害事扛故。3.圍巖腫工程使特征（3）圍妖巖涌幟砂狀涌水泛、流柴沙二、版第三半系系應(yīng)富水庸砂巖塊地層寫性質(zhì)受施撕工人坑員、記設(shè)備丈持續(xù)恢振動餐和擾撫動，灑會產(chǎn)心生振良動液拋化現(xiàn)畏象。哨造成陜?nèi)藛T謠施工惕困難復(fù)、設(shè)吹備陷獎入液漿化圍辰巖中盤無法撒移動鏡；可挑導(dǎo)致顏結(jié)構(gòu)階沉陷籠變形芒、仰濾拱開狀裂。3.圍巖抓工程栗特征（4）圍纏巖易畫振動托液化涌水浴、流爸沙三、茶施工車方法究試驗飾與選樓擇1任.盾構(gòu)勺法方雜案(1殖)胡麻認嶺盾柴構(gòu)所駛需斷梁面擬采藥用南聲京過侮江泥季水大馳盾構(gòu)三、蓋施工腐方法荒試驗津與選閱擇1.盾構(gòu)測法方誰案（2）淺刊埋段榨（埋位深65瞧m）管民片受梳力分徐析（1）管宗片最耍大拉晝應(yīng)力窄為3.郊94汗MP雷a，掃最大逐壓應(yīng)六力為12秧.4南MP爪a。管庫片最留大變?nèi)バ瘟狂{為17續(xù)cm，理劍論上慘可行宏。長埋大山定嶺鐵公路隧饞道采協(xié)用盾謀構(gòu)法模施工逗的其租它影享響因何素較現(xiàn)大，詳實際放采用玩相當(dāng)枕困難梅。三、蔑施工廈方法愁試驗粒與選飽擇1.盾構(gòu)絲式法方或案(3閉)神買仙斷管頁片受捏力分舉析深埋李段實拍際富伶水粉枝細砂莊厚13虎0m廚,地表晃黃土獅厚70譽m:根據(jù)文計算剪結(jié)果掌，管腦片最半大拉齊應(yīng)力11息.5銷MP施a，最小大壓百應(yīng)力45悔.4耐MP漏a。常駁規(guī)鋼困筋混幕凝土隆管片鍋從受系力變蘋形角盲度考哭慮是鈴不可硬行的熄。三、瞇施工珍方法隆試驗刪與選途擇1.盾構(gòu)持法方藥案（4）隧鐵底設(shè)趨超前薦降水惹小盾奧構(gòu)試工驗情砌況施工淋中曾銜在5號斜饒井工姨區(qū)正烤洞重捷慶方甩向隧均底設(shè)嶺超前肺降水只小盾以構(gòu)工總法試狗驗，校小盾凈構(gòu)直庭徑1.敲5m，施離工中鄰小盾溝構(gòu)因幻玉扎頭蟻被卡捕，試詢驗失恒敗。三、別施工娛方法格試驗束與選搶擇2.凍結(jié)任法方描案凍結(jié)濕帷幕適厚度介取2.鏈5m，凍濕結(jié)長祥度30贊m。同宰樣，上富水坑粉細水砂厚做度60咬m淺埋猾時，番盾構(gòu)運管片影受力門變形杏理論功上可花行；剖富水孟粉細扁砂厚碰度達20度0m深埋饞時，緒盾構(gòu)拳管片稅受力雖變形五理論洪上部喉可行足。積極耳凍結(jié)50天三、僻施工強方法捕試驗查與選禮擇3.礦山亞法方憲案（1）埋趨深50繡m、降廁水工釋況理蘇論分掩析由計拖算結(jié)景果可之知，橫埋深50根m的富盲水粉陰細砂戶地層蘋，通皇過降鎖水疏毫干地等層后老，隧窄道施誰工整耐體最軌大沉抓降均集為8c鞏m，隧攝道頂桃部最航大沉財降在5c勒m，所旦以降止水后敏淺埋幫段使翼用礦枕山法介開挖梳是可蒙行的地。無超視前加外固時奧的圍碑巖塑論性區(qū)1.溫0m超前蒼加固慣圈時群的圍釘巖塑臣性區(qū)三、箱施工賀方法刷試驗桃與選兼擇3.礦山燒法方何案(2左)埋深20土0m（13灑0m厚粉捉細砂格和70摘m黃土瞎）、銅不降們水工慰況從計專算結(jié)蛛果來燦看，織在施盟作3m長36舒0°加固典圈之單后的泡隧道雹頂部筆沉降艘達到1.窮6m，底初部拱夏起也粒達到方了1.體2m以上幣，隧南道整醬體沉褲降最北大處迎達到合了將也近3m。所姓以，浙若隧系道頂政部20憑0m埋深嫌全部蝕為富捷水粉蹦細砂簽，且謝不降劑水的舍情況符下，燃采用疾礦山犬法開陪挖隧掉道是強不可哀行。(3意)埋深20瘦0m（13命0m厚粉滋細砂左和70蛋m黃土臺）粉心細砂妄、降天水施倚工工警況從結(jié)既果可好知，13毅0m厚粉送細砂窩和70佳m黃土矛地層內(nèi)，在頑降水搖和超宜前加賊固厚乘度1.達0m條件眼下，準(zhǔn)隧道弊頂部例最大況沉降含在28新cm，隧躍道的窮最大槍沉降冠有40關(guān)cm，礦丹山法誰施工食可行淹。三、混施工桃方法眉試驗謹(jǐn)與選從擇3.礦山責(zé)法方仔案在鐵悉路大烤斷面產(chǎn)隧道錯條件銅下，勸不僅歸采用潤多分撕部開發(fā)挖，撞而且徒采用媽降水臥、圍讓巖加鴿固多秩種輔橋助工凡法。話原因睛是：睜富水舟流坍牲狀態(tài)劫的砂咬層，蒙自身蕉無穩(wěn)斬定性甜，開營挖擾查動后廢，地逢層自礙重將鞭全部捧作為心荷載鉛作用嘴在隧潔道結(jié)腔構(gòu)上刮，因籃此深禿厚地韻層不之進行戀地層瘋改良攪，現(xiàn)武行各種種方瓣法的劫結(jié)構(gòu)棄都不開可行咬。三、愛施工圓方法斗試驗優(yōu)與選監(jiān)擇多種恒方法布試驗筍失敗帽也說啄明了朝該種妙深厚枕層富減水砂秘層的桿特殊活性。四、狐洞內(nèi)亭外施叨工降燃水技查術(shù)開挖0～0.里5小時撒內(nèi)含供水率政較低欲，約15討%～16活%左右責(zé)；0.瓦5小時焰后含港水率掏開始構(gòu)快速白上升鋒，在跳開挖晚后1.糧5小時引含水便率達技到17忘%，砂指巖開和始發(fā)禾生塑驢性變臘形，束砂巖惡的穩(wěn)磁定性姻變差端；1.騎5小時沾后含血水率秀繼續(xù)貫上升使，在2.壁5小時恩后砂洗巖達砌到飽達和狀王態(tài)，幻玉開始飾發(fā)生似流坍壺。1.圍巖鎮(zhèn)穩(wěn)定俊性與繪含水得率的劈燕關(guān)系粉細火砂地染層單是軸強雁度與怒含水盟率量拆之間庭的關(guān)縮慧系四、么洞內(nèi)持外施造工降尤水技壇術(shù)2.洞內(nèi)估降水霉短距他離圍必巖疏惰干技徒術(shù)臺階弱法斜傾向和姐水平偵真空舅降水閉管不同召于一韻般砂灘層，咐該弱燈膠結(jié)鄭砂巖碗，滲則透性熔系數(shù)昨在10-5,洞內(nèi)累降水江疏干資是否理困難棕；埋幣深大族，地向面井盈點降解水不跳僅成糟本高雹，而根且降檔水也衣十分部困難愚。因扯此，漁出現(xiàn)域了洞異內(nèi)外敢各種棟降水也方式劃。CR陳D法斜尚向和疫水平簡真空可降水胳管四、宏洞內(nèi)絞外施偷工降衰水技議術(shù)3.洞內(nèi)條降水患短距順離圍油巖疏伯干技堅術(shù)這是扮洞內(nèi)龜降水歲短距迷離圍冒巖疏聲干實彼際情翅況。四、鞠洞內(nèi)遠外施皂工降位水技澆術(shù)4.低滲神透性膨地層鼓地表糞深井經(jīng)降水只有輛地表設(shè)井點級降水自可超義前量叉大，唱達到賤長距篇離提本前疏忌干地削層地夜下水唐的目族的。深常用泡地表觀井點缺井深摔在幾紀(jì)十米即，低士滲透踢性地猜層井?dāng)傈c間倒距小似，降獻水成郊本高屢?？家茟]到護該種吼地層拖隧道工施工碼的難筒度，竄第三稀系富船水粉諷細砂送地層10匆0m以內(nèi)銜也應(yīng)嚴(yán)是降鈴水方壩式的慨首選牧。四、背洞內(nèi)脈外施掀工降換水技法術(shù)4.低滲傍透性曠地層覽地表械深井憶降水在低賠滲透宅性地靈層中休，本招成果殖成功屠實現(xiàn)糞了長括區(qū)段條、大桃比量桑的超寺深井針降水揀，地飽表超菌深井蔽布置押在7號豎銜井蘭井州端漢與5號斜秋井重熄慶端小之間遞的嶺貪脊區(qū)蝕，共輸設(shè)超罷深井11還2口，抹其中霸孔深10袖0~黑17壇9的69口、彈孔深18溫0~掙17案9m的41口、扯孔深卸大于20富0m的2口，兄最深譜井20影8m。相對圍于洞付內(nèi)各涼種降掏水方飄式，意降水計效果疊好、奮施工雪綜合膝成本爆低，質(zhì)在井邪點施躲工技縮慧術(shù)許養(yǎng)可的懷條件能下，澇特別態(tài)是遇族水囊陣、溶硬腔、饒巖溶激通道威或地幣下河抽時，蝕優(yōu)先福選用績地表菜超深上井井樹點降楊水。四、鴉洞內(nèi)餃外施掌工降榜水技女術(shù)4.低滲頌透性分地層理地表昏深井羅降水洞內(nèi)燥綜合畏降水險是短亡距離藝疏干廁地下治水的姥易操網(wǎng)作方競法。賠由于斧開挖淡掌子販面自喝身的致滲流辟作用宵，上創(chuàng)臺階膊開挖剩后，潤下臺框階會鑄滲水染、隧潑底會雜積水耕，在命無地配表降架水或義地表堤降水些效果濾不好諷時，占洞內(nèi)日降水浪疏干分是必鞋要的析。因牌粉細搞砂地臂層中澆的粉屯粒易樣堵塞中孔眼除，降焦水管浮時效銷段，游長距記離超柜前降腿水也淡是困蟻難的秧。因旨此，隙本工負程總絕結(jié)形失成了雅：洞敵內(nèi)臺劑階斜砍向輕犧型井親點、鄙掌子上面超揚前水辯平短貴管真溉空降鴿水和策隧底下重力金深井桃負壓剃降水童技術(shù)揭。因地妄層滲量透性殲極低年，洞僻內(nèi)綜句合降段水應(yīng)扛在開供挖前3d進行順；洞燒外地娃表重疾力式端深井郊降水鮮應(yīng)超反前15超d進行做，方既達到裝預(yù)期帽降水美效果塊。五、緒超前畢圍巖寧加固刪關(guān)鍵味技術(shù)上半爭斷面吉水平雷旋噴頃加固1.超前絲式水平府旋噴配高壓潛注漿拐加固蹤蝶施工搖技術(shù)采用稈樁徑細為60畝cm，樁昏間距紹為40潛cm水平累旋噴摘樁進坊行預(yù)恰加固柜，樁魯長18嫁m，搭筐接長畏度5m，旋黃噴樁耕內(nèi)置φ8己9鋼管替，外駝插角7°，旋右噴樁曉開孔勸位置坡距離均初支灶外輪瓶廓30來cm。五、舞超前穿圍巖開加固肢關(guān)鍵儉技術(shù)1.超前股水平偷旋噴坡高壓止注漿捉加固昨施工砌技術(shù)這是匪一套促非常舉先進龜?shù)乃推叫凉蓢娧b揀備。五、則超前膚圍巖猾加固乓關(guān)鍵璃技術(shù)全斷傭面水蝴平旋垂噴加莊固1.超前叼水平擇旋噴散高壓理注漿鉛加固凍施工香技術(shù)這種旁全斷抽面水蛙平旋泡噴加則固，弦掌子軟面任咬何部善位都浸可以鋸失穩(wěn)吐，甚粉至隧傍道也但需要聲加固俗，止物水并瘦加固蓬圍巖眉。加圓固工繡程量沿大，坡作業(yè)豎時間須非常禿長。五、婆超前豆圍巖納加固掏關(guān)鍵煎技術(shù)周邊筒水平煩旋噴握和掌較子面漠注漿冊加固2刻.超前勵水平娛旋噴逗注漿必和掌融子面效注漿注聯(lián)合配加固慶施工露技術(shù)五、形超前賭圍巖呆加固優(yōu)關(guān)鍵煌技術(shù)上半斷斷面弟超前關(guān)帷幕躍注漿3.超前射帷幕叫注漿車加固貼技術(shù)循環(huán)撫長20快m，開宣挖預(yù)崖留6m止?jié){饑巖盤截，注暢漿固凍結(jié)半顫徑為縮慧開挖膊輪廓疲線外5m；注椅漿終任壓2.值5M即Pa，擬脖定注清漿擴衣散半藝徑1.宇2米，痕注漿封孔環(huán)蜻向放役射狀口布置怒，即缺起始耳端上買半斷寺面按5環(huán)間掠距0.摔5米布頭孔，錯終端狼孔間釀距2.盯0m。注漿墨采用計水泥競單液飾漿，凍水灰荷比（0.許8～1）:1；設(shè)蹲計注決漿量22健.9禿0m卵3～57工.2鳴7m寺3/延米螞，實鋤際注斤漿量綿根據(jù)磨現(xiàn)場癥試驗頌最終犁確定淺。五、甜超前棄圍巖藥加固把關(guān)鍵薯技術(shù)全斷蹄面超農(nóng)前帷鳴幕注患漿3.超前際帷幕呈注漿賤加固處技術(shù)循環(huán)攻長20慚m，開樂挖預(yù)窄留6m止?jié){想巖盤象，注彼漿固隆結(jié)半謠徑為混開挖雅輪廓澆線外5m；注饞漿終蠶壓2.宮5M禍Pa，擬嫁定注進漿擴本散半染徑1.鞭2米，制注漿罩孔環(huán)第向放翼射狀研布置科。注漿腎采用伴水泥亡單液全漿，膀水灰尸比（0.平8～1）:1；設(shè)潤計注波漿量45侍.8桂0m頸3～11瀉6.棵54財m3客/延米幻玉，實流際注購漿量泊根據(jù)趙現(xiàn)場諷試驗宜最終釘確定冊。五、體超前蹤蝶圍巖炊加固咸關(guān)鍵制技術(shù)全斷屢面超淘前帷媽幕注哪漿3.超前純帷幕休注漿共加固栽技術(shù)1.洞內(nèi)確綜合部降水卡是短俱距離澇疏干付地下少水的額易操緒作方得法。肚由于自開挖嗓掌子些面自炒身的低滲流完作用閃，上培臺階炎開挖謹(jǐn)后，長下臺閃階會奧滲水無、隧耕底會化積水鎮(zhèn)，在逼無地篩表降僻水或離地表胃降水寧效果物不好哈時，秋洞內(nèi)出降水斧疏干彈是必識要的佩。因賽粉細柜砂地弄層中脈的粉京粒易胖堵塞飄孔眼就，降置水管治時效舅段，據(jù)長距靈離超懼前降突水也