隧道断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究
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健[８] 针对齐岳山隧道断层采用循环注浆堵水措施ꎬ研究了注
浆后不同尺寸掌子面在高压富水条件下的整体稳定性ꎮ
目前ꎬ国内外对注浆扩散机理的研究取得了较大进展ꎬ
但在注浆加固计算方法与注浆效果评价标准等方面还需进
一步研究和完善ꎮ 通过对某隧道断层破碎带进行注浆加固
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｕｌｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ.
隧道断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究
王文章
( 河南理工大学土木工程学院ꎬ河南 焦作 ４５４０００)
摘 要:山岭隧道穿越岩性复杂、节理发育的断层破碎带ꎬ为维护断层破碎带地段围岩的稳定性ꎬ降低隧道施工引起的坍塌失稳风
险ꎬ常采用超前帷幕注浆对隧道断层破碎带进行加固ꎮ 根据超前地质钻探探明了断层破碎带的规模ꎬ进行了注浆设计ꎬ采用数值
第 ４６ 卷 第 ２ 期
２０ ２ ０ 年１ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏｌ. ４６ Ｎｏ. ２
Ｊａｎ. ２０２０
１２１
文章编号:１００９￣６８２５(２０２０)０２￣０１２１￣０４
Ｄｉｎｇ Ｇｕａｎｇ１ Ｙａｎｇ Ｗｅｎｌｏｎｇ２ Ｚｈｅｎ Ｓｈａｎｇｗｅｉ２
(１. Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０００１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２. Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ. Ｌｔｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｅｖｅｎｔｈ Ｇｒｏｕｐꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００００ꎬ Ｃｈｉｎａ)
(４) :５４４￣５５１.
[７] 高 强. 黄土公路隧道改扩建过程中结构受力状态
及施工技术研究[ Ｄ] . 西安:长安大学ꎬ２０１２.
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｎａｎｌｉｎｇ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ
法数值模拟研究[ Ｊ] . 公路交通科技( 应用技术版) ꎬ
２０１１ꎬ７(１１) :１８１￣１８３ꎬ１９１.
[５] 郑 强. 软弱围岩中特大断面超小净距隧道 ２ 扩 ４
施工方法研究[ Ｄ] . 泉州:华侨大学ꎬ２０１１.
[６] 刘泉声ꎬ孙兴山ꎬ苏兴矩ꎬ等. 后祠改( 扩) 建隧道施工
方案优化分析[ Ｊ] . 武汉大学学报( 工学版) ꎬ２０１６ꎬ４９
方法引起的隧道围岩位移进行分析ꎬ得到以下结论:
１) 全断面法开挖产生的围岩竖向变形和水平变形最
小ꎬ但掌子面方向的挤出位移最大ꎮ 短台阶法和台阶法的
围岩竖向变形和水平变形相差不大ꎬ但对于掌子面方向的
挤出位移ꎬ台阶法表现出更大的优势ꎻ
２ ) 当扩挖断 面 较 小 时ꎬ 掌 子 面 方 向 挤 出 位 移 较 小ꎬ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｎａｎｌｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌꎬ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
加固与间接加固进行现场试验ꎬ试验结果表明直接加固具
有改变岩体破坏方式、延缓岩体破坏的效果ꎬ间接加固能提
升围岩内部的结合力ꎮ 张庆松、李鹏 [４] 对断层泥注浆加固
机制进行室内模拟实验ꎬ结果显示注浆后断层泥絮状结构
转变为密实整体状态ꎮ 张顶立、陈铁林采用颗粒流软件模
拟了富水砂层的复合注浆施工过程ꎬ提出了复合注浆加固
建议采用全断面法开挖ꎻ若扩挖断 面 较 大 或 者 围 岩 较 软
弱时ꎬ建议采用 台 阶 法ꎬ 台 阶 长 度 应 结 合 掌 子 面 方 向 的
位移来决定ꎮ 依托工程隧道扩挖 断 面 较 小ꎬ全 断 面 法 开
挖掌子面方向最大位移不足 １０ ｍｍꎬ因 此 建 议 采 用 全 断
面开挖ꎮ
参考文献:
[１] 李元福. 关村坝隧道改扩建施工技术[ Ｊ] . 铁道建筑
模式ꎬ针对不良地质及水压力条件下提出了控制浆脉成型
的方法ꎬ并将堵水率、加固体强度和整体稳定性作为评价注
浆效果的标准 [５ꎬ６] ꎮ 刘泉声、卢超波[７] 在断层破碎带深部区
域采用分段—间断—重复注浆方法ꎬ实现了对目标区域充填
密实度的最大化ꎬ有效遏制了泥岩渐进泥化的趋势ꎬ断层破
碎带注浆后胶结体呈现出类似混凝土特征ꎮ 张民庆、黄鸿
技术ꎬ１９９６(４) :２２￣２６.
[２] 彭 念. 原位扩建隧道围岩力学响应机理研究[ 冯 广. 中 梁 山 原 位 扩 建 隧 道 施 工 力 学 行 为 研 究
[ Ｄ] . 重庆:重庆交通大学ꎬ２０１６.
[４] 都魏龙ꎬ高传贤ꎬ高 强. 黄土公路隧道扩建施工方
模拟和现场实测验证了注浆加固效果ꎮ 工程实践证明ꎬ超前帷幕注浆是一种维护围岩稳定、保证隧道施工安全的工程措施ꎮ
关键词:断层破碎带ꎬ注浆加固ꎬ数值模拟ꎬ超前帷幕注浆
中图分类号:Ｕ４５５
文献标识码:Ａ
０ 引言
断层破碎带地层具有胶结强度低、稳定性差的特点ꎬ隧
道施工穿越断层破碎带易发生塌方、突水突泥等地质灾害ꎬ
严重威胁施工安全 [１ꎬ２] ꎮ 超前帷幕注浆加固是治理断层破
碎带的有效手段ꎬ通过注浆可有效提高断层破碎带岩体间
的胶结强度ꎬ提高被注地层的力学性能、稳定性和抗渗性
能ꎬ形成隔水帷幕ꎬ保障隧道工程施工安全ꎮ
国内外科技工作者对注浆加固进行了大量的研究与实
践ꎬ张伟杰 [３] 从注浆加固机理入手ꎬ对断层破碎带围岩直接
浆后不同尺寸掌子面在高压富水条件下的整体稳定性ꎮ
目前ꎬ国内外对注浆扩散机理的研究取得了较大进展ꎬ
但在注浆加固计算方法与注浆效果评价标准等方面还需进
一步研究和完善ꎮ 通过对某隧道断层破碎带进行注浆加固
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｕｌｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ.
隧道断层破碎带超前帷幕注浆加固技术研究
王文章
( 河南理工大学土木工程学院ꎬ河南 焦作 ４５４０００)
摘 要:山岭隧道穿越岩性复杂、节理发育的断层破碎带ꎬ为维护断层破碎带地段围岩的稳定性ꎬ降低隧道施工引起的坍塌失稳风
险ꎬ常采用超前帷幕注浆对隧道断层破碎带进行加固ꎮ 根据超前地质钻探探明了断层破碎带的规模ꎬ进行了注浆设计ꎬ采用数值
第 ４６ 卷 第 ２ 期
２０ ２ ０ 年１ 月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏｌ. ４６ Ｎｏ. ２
Ｊａｎ. ２０２０
１２１
文章编号:１００９￣６８２５(２０２０)０２￣０１２１￣０４
Ｄｉｎｇ Ｇｕａｎｇ１ Ｙａｎｇ Ｗｅｎｌｏｎｇ２ Ｚｈｅｎ Ｓｈａｎｇｗｅｉ２
(１. Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. ꎬ Ｌｔｄ. ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０００１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２. Ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ. Ｌｔｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｅｖｅｎｔｈ Ｇｒｏｕｐꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００００ꎬ Ｃｈｉｎａ)
(４) :５４４￣５５１.
[７] 高 强. 黄土公路隧道改扩建过程中结构受力状态
及施工技术研究[ Ｄ] . 西安:长安大学ꎬ２０１２.
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｎａｎｌｉｎｇ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ
法数值模拟研究[ Ｊ] . 公路交通科技( 应用技术版) ꎬ
２０１１ꎬ７(１１) :１８１￣１８３ꎬ１９１.
[５] 郑 强. 软弱围岩中特大断面超小净距隧道 ２ 扩 ４
施工方法研究[ Ｄ] . 泉州:华侨大学ꎬ２０１１.
[６] 刘泉声ꎬ孙兴山ꎬ苏兴矩ꎬ等. 后祠改( 扩) 建隧道施工
方案优化分析[ Ｊ] . 武汉大学学报( 工学版) ꎬ２０１６ꎬ４９
方法引起的隧道围岩位移进行分析ꎬ得到以下结论:
１) 全断面法开挖产生的围岩竖向变形和水平变形最
小ꎬ但掌子面方向的挤出位移最大ꎮ 短台阶法和台阶法的
围岩竖向变形和水平变形相差不大ꎬ但对于掌子面方向的
挤出位移ꎬ台阶法表现出更大的优势ꎻ
２ ) 当扩挖断 面 较 小 时ꎬ 掌 子 面 方 向 挤 出 位 移 较 小ꎬ
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｎａｎｌｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌꎬ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅꎬ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ
加固与间接加固进行现场试验ꎬ试验结果表明直接加固具
有改变岩体破坏方式、延缓岩体破坏的效果ꎬ间接加固能提
升围岩内部的结合力ꎮ 张庆松、李鹏 [４] 对断层泥注浆加固
机制进行室内模拟实验ꎬ结果显示注浆后断层泥絮状结构
转变为密实整体状态ꎮ 张顶立、陈铁林采用颗粒流软件模
拟了富水砂层的复合注浆施工过程ꎬ提出了复合注浆加固
建议采用全断面法开挖ꎻ若扩挖断 面 较 大 或 者 围 岩 较 软
弱时ꎬ建议采用 台 阶 法ꎬ 台 阶 长 度 应 结 合 掌 子 面 方 向 的
位移来决定ꎮ 依托工程隧道扩挖 断 面 较 小ꎬ全 断 面 法 开
挖掌子面方向最大位移不足 １０ ｍｍꎬ因 此 建 议 采 用 全 断
面开挖ꎮ
参考文献:
[１] 李元福. 关村坝隧道改扩建施工技术[ Ｊ] . 铁道建筑
模式ꎬ针对不良地质及水压力条件下提出了控制浆脉成型
的方法ꎬ并将堵水率、加固体强度和整体稳定性作为评价注
浆效果的标准 [５ꎬ６] ꎮ 刘泉声、卢超波[７] 在断层破碎带深部区
域采用分段—间断—重复注浆方法ꎬ实现了对目标区域充填
密实度的最大化ꎬ有效遏制了泥岩渐进泥化的趋势ꎬ断层破
碎带注浆后胶结体呈现出类似混凝土特征ꎮ 张民庆、黄鸿
技术ꎬ１９９６(４) :２２￣２６.
[２] 彭 念. 原位扩建隧道围岩力学响应机理研究[ 冯 广. 中 梁 山 原 位 扩 建 隧 道 施 工 力 学 行 为 研 究
[ Ｄ] . 重庆:重庆交通大学ꎬ２０１６.
[４] 都魏龙ꎬ高传贤ꎬ高 强. 黄土公路隧道扩建施工方
模拟和现场实测验证了注浆加固效果ꎮ 工程实践证明ꎬ超前帷幕注浆是一种维护围岩稳定、保证隧道施工安全的工程措施ꎮ
关键词:断层破碎带ꎬ注浆加固ꎬ数值模拟ꎬ超前帷幕注浆
中图分类号:Ｕ４５５
文献标识码:Ａ
０ 引言
断层破碎带地层具有胶结强度低、稳定性差的特点ꎬ隧
道施工穿越断层破碎带易发生塌方、突水突泥等地质灾害ꎬ
严重威胁施工安全 [１ꎬ２] ꎮ 超前帷幕注浆加固是治理断层破
碎带的有效手段ꎬ通过注浆可有效提高断层破碎带岩体间
的胶结强度ꎬ提高被注地层的力学性能、稳定性和抗渗性
能ꎬ形成隔水帷幕ꎬ保障隧道工程施工安全ꎮ
国内外科技工作者对注浆加固进行了大量的研究与实
践ꎬ张伟杰 [３] 从注浆加固机理入手ꎬ对断层破碎带围岩直接