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岩溶区小净距下穿隧道的泄水洞施工技术研究

铁道建筑技术 2024年

作者：熊永学中铁十六局集团第二工程有限公司

西南地区岩溶发育,地表水与地下水往往由溶隙连通,为有效解决柿子园隧道在雨季时大量涌水,影响后续铁路行车的运营安全,结合现场隧道正洞衬砌已施作完成,采取增设泄水洞将隧道周边围岩的岩溶富水、地表补给水集中引至泄水洞排出至洞外,... 详细信息

西南地区岩溶发育,地表水与地下水往往由溶隙连通,为有效解决柿子园隧道在雨季时大量涌水,影响后续铁路行车的运营安全,结合现场隧道正洞衬砌已施作完成,采取增设泄水洞将隧道周边围岩的岩溶富水、地表补给水集中引至泄水洞排出至洞外,而新增泄水洞需下穿隧道正洞。本文阐述了岩溶区新增泄水洞小净距下穿隧道正洞段的施工技术,包括泄水洞下穿段的断面优化、超前地质预报、大管棚超前支护、微小台阶非爆开挖、围岩注浆加固、加强支护与监控量测等,其中加强支护中采用了2项专利技术(自进式中空锚杆注浆头、锁脚锚管角度控制装置);通过采取这些技术措施,控制了正洞隧道衬砌结构的下沉,确保了施工安全,实现了新增泄水洞及既有隧道正洞衬砌的使用功能,相关经验值得借鉴。

关键词：岩溶小净距下穿隧道泄水洞

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合川东隧道泄水洞盾构施工方案研究

工程机械与维修 2024年第4期 165-167页

作者：程鹏中铁十四局集团青岛工程有限公司山东青岛266114

在小断面隧道施工过程中,通常采用爆破人工开挖等方式进行隧道掘进,该方式存在效率低,扰动大等问题。依托西渝高铁康渝段合川东隧道泄水洞工程,研究盾构施工工艺在铁路隧道中的可行性,通过对工程重难点的分析,结合盾构施工的各项要点,... 详细信息

在小断面隧道施工过程中,通常采用爆破人工开挖等方式进行隧道掘进,该方式存在效率低,扰动大等问题。依托西渝高铁康渝段合川东隧道泄水洞工程,研究盾构施工工艺在铁路隧道中的可行性,通过对工程重难点的分析,结合盾构施工的各项要点,阐述其施工工艺,并分析了盾构施工工艺的经济性,相关成果可为类似的工程提供参考和借鉴。

关键词：泄水洞盾构反力架管片

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硬岩泄水洞“取芯+劈裂”非爆法施工技术及改进

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隧道建设（中英文） 2023年第S1期43卷 443-450页

作者：陈钰昭通市交通建设工程质量安全监督局云南昭通657000

为解决复杂环境下(不允许爆破)硬岩(如Ⅱ、Ⅲ级围岩)小断面隧洞非爆掘进工法选择难题,基于非爆工法适用性比选,采用“周边取芯+中部劈裂”非爆开挖进行现场施工,分别对其环境影响及施工效果进行分析。研究及试验结果表明:“周边取芯+中... 详细信息

为解决复杂环境下(不允许爆破)硬岩(如Ⅱ、Ⅲ级围岩)小断面隧洞非爆掘进工法选择难题,基于非爆工法适用性比选,采用“周边取芯+中部劈裂”非爆开挖进行现场施工,分别对其环境影响及施工效果进行分析。研究及试验结果表明:“周边取芯+中部劈裂”非爆开挖技术较适用于复杂环境条件下整体性良好的硬岩或中硬岩(Ⅱ、Ⅲ级围岩)隧洞掘进;小型“周边取芯+中部劈裂”机具施工时,其劳动强度大,施工效率不高,安全性亦不佳,日进尺在1 m左右。为提高非爆条件下大断面硬岩或中硬岩(Ⅱ、Ⅲ级围岩)隧道安全快速掘进,研制或应用大型钻劈一体机及其施工工艺势在必行。

关键词：非爆开挖泄水洞小断面铁路运营隧道坚硬岩取芯劈裂钻裂一体机

山区富水公路隧道泄水洞与主洞排水功能相关性分析

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山区富水公路隧道泄水洞与主洞排水功能相关性分析

作者：赵昌杰贵州大学

学位级别：硕士

山岭隧道富水地层内,施工时突水涌泥事故屡见不鲜,运营期则易引发各种水害。因此,洞外辅助排水措施应运而生,增设泄水洞是典型方式之一,但相关研究较匮乏,特别在前期勘察阶段,由于隧址区水文地质信息掌握不全,泄水洞的建设有一定的滞后... 详细信息

山岭隧道富水地层内,施工时突水涌泥事故屡见不鲜,运营期则易引发各种水害。因此,洞外辅助排水措施应运而生,增设泄水洞是典型方式之一,但相关研究较匮乏,特别在前期勘察阶段,由于隧址区水文地质信息掌握不全,泄水洞的建设有一定的滞后性;其次,泄水洞的尺寸、与主洞的空间关系、泄水洞服务效能等均无相关规范、标准指导,致使泄水减压功能缺乏理论支撑;再则,泄水洞类的洞外辅助排水方式存在过度排放的风险,对隧址区水环境具有负效应。由此,多方面因素导致泄水洞设计无定量数据支撑而严重滞后实际生产,设计上的经验主义隐含着不安全、不经济等诸多问题。为此,依托贵州省纳雍至晴隆高速公路(简称:纳晴高速)下坝隧道,以实地调研隧址区水文地质为切入点,通过评估隧道潜在突涌水风险,研讨增设泄水洞的必要性;采用理论分析、数值试验及现场试验等研究手段剖析泄水减压功能,并基于数值试验提出关于泄水洞的控制排放措施。主要研究内容及成果如下:(1)通过隧址区长期降雨量观测、水文地质钻孔、泉域流量监测等实地水文地质勘测手段,获取关键水文地质参数,依据水文地质分区概念对地下水系统进行划分,定性分析隧道不同区段涌水风险;基于地下水均衡法原理,采用大气降雨入渗法、地下水径流模数法预测隧道涌水量,结合类似工程定量分析涌水危害等级;综合分析隧道沿线不良水文地质因素。由此,研判增设泄水洞的必要性。(2)基于井流理论和镜像法原理,构建了多洞室渗流场的二维计算理论模型,与有限差分原理的数值模型进行对比,结果一致性较好,据此探明了泄水洞对主洞的泄水减压机理;分析了泄水洞位置、水文地质因素(水头、围岩渗透系数)、主洞支护抗渗因素(注浆圈、初期支护渗透系数)与泄水洞功能的相关性;揭示了泄水洞“超排”问题,研讨了泄水洞注浆、控制洞径的“减排”效果。(3)为考虑实际情况下排水垫层内流体特性,构建了兼备排水系统的运营期隧道三维数值模型,并考虑流固耦合效应,以主洞排水量和二衬外水压为响应指标,探明了泄水洞与不同主洞防排水系统的匹配度;在理论解析解基础上,进一步揭示了泄水洞空间布局与注浆状态对泄水洞功能和排放量的均衡效果,提出了注浆减排措施的适用范围。(4)基于注浆减排研究成果,提出了一种泄水洞“局部排水”的理念,设计了泄水洞“限面排放”和“集中型限线排放”两种减排结构,通过数值仿真检验了减排效果,在优化泄水孔布设位置、长度及纵向间距等设计参数的基础上,研创了一种基于“分散式局部排水”理念的分散型线排放减排结构,既能保障泄水洞对主洞的服务功能,又能有效降低自身排水量,且该结构灵活性较高,可通过调节泄水孔长度来定向调节泄水减压效果和减排效果。(5)通过实测现场初支外水压、收集施工期泄水洞与主洞的涌水数据,结合理论分析及数值试验研究结论,多维定量揭示了泄水洞的实际泄水减压功能。

关键词：公路隧道富水地层泄水洞流固耦合泄水减压功能减排措施理论分析数值模拟现场监测

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寒区富水洞口段隧道泄水洞水热耦合分析

寒区富水洞口段隧道泄水洞水热耦合分析

作者：刘敏重庆交通大学

学位级别：硕士

随着各国经济建设的发展与我国中西部地区发展政策及“一带一路”倡议的推进,各国的公路、铁路等基础建设逐步向高海拔、高纬度地区等气候条件极端恶劣的寒冷地区延伸。隧道的运营状态表明,冻害广泛存在。以往寒区隧道建设中关注重点是... 详细信息

随着各国经济建设的发展与我国中西部地区发展政策及“一带一路”倡议的推进,各国的公路、铁路等基础建设逐步向高海拔、高纬度地区等气候条件极端恶劣的寒冷地区延伸。隧道的运营状态表明,冻害广泛存在。以往寒区隧道建设中关注重点是隧道围岩温度场的演化规律,较少关注寒区泄水洞对围岩温度场的影响。为了探究隧道围岩温度场与泄水洞之间的关系,本文开展现场实验,观测隧道温度场的演化,推导水热耦合方程,模拟泄水洞存在下多种工况下的温度场,并提出相应保温防控方案。本文的主要研究内容与结论如下:(1)通过对隧道内外温度场的监测与分析,本文拟合了隧道洞外大气温度,为数值模拟章节提供边界与初值条件。并探究了隧道两端洞口、左右边墙温度差异以及隧道纵向的温度分布规律,得到了乔尔玛洞口平均温度要低于那拉提洞口平均温度;在防寒门关闭阶段,那拉提洞口段左边墙温度要低于右边墙温度,而洞中与乔尔玛方向洞口段边墙温度分布相反,防寒门打开阶段,乔尔玛方向右边墙温度高于左边墙。而洞中与那拉提方向相反;隧道纵向温度洞口段温度低中间温度高;在防寒门关闭阶段,温度分布较为集中,而防寒门打开阶段,温度要高于防寒门关闭阶段,温度分布较为分散。通过对不同位置的温度进行分析,建议在隧道不同位置实施针对性的保温防寒措施。(2)基于多孔介质理论与基本假定,推导了非饱和冻土水热耦合模型,运用有限元软件进行建模。模拟未设置泄水洞时的温度场、泄水洞存在时隧道内不同风速、泄水洞不同水量以及不同流速条件下的横纵截面温度场。并得出泄水洞的存在将会影响隧道围岩温度场;隧道内风速对围岩温度场影响最大、不同水量条件次之、不同水流速度影响较小;在隧道风速越大、泄水洞通风有水、泄水洞洞内水流速度较大条件下,围岩温度场达到最不利状况。因此通过对围岩温度场的分析,建议对洞外隧道边坡铺设保温层,对隧道以及泄水洞进行防风阻寒措施。(3)针对最不利状况与现有玉希莫勒盖隧道泄水洞冻结情况,提出了加入保温层、设置防寒门、开发地热、安装除冰材料等四种方案,并用数值模拟探究保温层、防寒门、开发地热三种情况下的效果,得出了在不同位置设置保温层以及设置不同厚度保温层对泄水洞洞中洞口保温效果不佳;在隧道以及泄水洞不同洞门位置设置防寒门对洞中有良好防寒作用,但洞口效果不佳;开发循环地热从而加热泄水洞内水流温度,能达到良好的保温防冻效果。

关键词：隧道冻土温度数值模拟泄水洞

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泄水洞超小净距下穿高速铁路隧道设计

铁道工程学报 2018年第6期35卷 41-46页

作者：许怀中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:针对泄水洞超小间距(1.9 m)下穿高速铁路既有运营线隧道的沉降控制难题,以兰渝线龙凤隧道泄水洞下穿既有龙凤隧道设计为例,通过理论分析、数值计算和现场试验段施工等方法,达到泄水洞施工中严格控制既有隧道沉降、保障既有隧... 详细信息

研究目的:针对泄水洞超小间距(1.9 m)下穿高速铁路既有运营线隧道的沉降控制难题,以兰渝线龙凤隧道泄水洞下穿既有龙凤隧道设计为例,通过理论分析、数值计算和现场试验段施工等方法,达到泄水洞施工中严格控制既有隧道沉降、保障既有隧道和线路安全的目的。研究结论:(1)通过采取"倒人字坡"设计,能增加两隧间净岩柱厚度,同时不影响泄水洞的施工和使用功能;(2)通过采取长管棚加小导管注浆预加固岩溶破碎地层,以及喷早高强混凝土、全环型钢钢架加强支护、注浆回填钢拱架背后的空隙等措施,能很好地控制既有线沉降,保障运营安全;(3)现场试验段施工能较好地验证设计参数和施工工艺;(4)本设计可对其他类似下穿铁路运营线工程设计提供借鉴。

关键词：兰渝铁路泄水洞超小净距沉降控制模拟分析模拟试验

泄水洞爆破施工对临近隧道结构的影响与控制研究

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价值工程 2022年第33期41卷 94-96页

作者：贺伟奇中铁十七局集团第三工程有限公司石家庄050081

在泄水洞控爆施工中,通过现有监测手段难以分析爆破对临近隧道结构的具体影响。采用ANSYS/LS-DYNA对泄水洞爆破施工过程进行数值模拟,并将振速计算结果与现场监测数据进行比较,验证了模拟的可行性和准确性。进而研究隧道应力、位移、振... 详细信息

在泄水洞控爆施工中,通过现有监测手段难以分析爆破对临近隧道结构的具体影响。采用ANSYS/LS-DYNA对泄水洞爆破施工过程进行数值模拟,并将振速计算结果与现场监测数据进行比较,验证了模拟的可行性和准确性。进而研究隧道应力、位移、振动速度的分布情况,总结出围岩中振动的衰减规律并对集水廊道的最大单段药量进行优化,从而为项目的安全施工提供理论依据。

关键词：泄水洞集水廊道临近隧道爆破数值模拟

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深埋岩溶富水地层铁路隧道泄水洞设计

地下空间与工程学报 2021年第3期17卷 834-839页

作者：袁溢中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

深埋岩溶富水地层的隧道设计和施工一直是隧道界的难题,岩溶区隧道不仅在施工存在发生突水、突泥的施工安全风险,运营阶段还可能会产生高水压衬砌开裂、渗水及水沟排水能力不足等长期病害,严重影响铁路隧道运营安全。基于改建铁路阳安... 详细信息

深埋岩溶富水地层的隧道设计和施工一直是隧道界的难题,岩溶区隧道不仅在施工存在发生突水、突泥的施工安全风险,运营阶段还可能会产生高水压衬砌开裂、渗水及水沟排水能力不足等长期病害,严重影响铁路隧道运营安全。基于改建铁路阳安线增建第二线田坝村隧道岩溶裂隙水泄水洞工程实例,结合现场揭示地下水的来源及涌水特点和涌水量,对泄水洞平纵位置设置方式进行了方案比选,详细分析了高位泄水洞和低位泄水洞的优缺点,同时对平行泄水洞及横洞段与正洞的位置关系及各部位结构设计进行了优化设计,解决了隧道施工及运营期岩溶水害难题,可为今后同类工程设计提供参考。

关键词：铁路隧道泄水洞方案比选岩溶涌水

漳泽水库改建工程泄水洞消力池基坑管涌的发生及处理

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水利水电技术 1992年第1期23卷 28-32页

作者：姜凯王民杰赵廷式山西省水利厅

一、概况漳泽水库位于海河流域,是浊漳河南源的控制性工程,控制流域面积3146km^2,总库容为1.995亿m^3。水库枢纽包括拦河坝、溢洪道和泄水洞三部分。拦河坝为均质土坝,长2514m。高17.5m;溢洪道为土基,混凝土衬砌,最大泄量为1350m^3/S;... 详细信息

一、概况漳泽水库位于海河流域,是浊漳河南源的控制性工程,控制流域面积3146km^2,总库容为1.995亿m^3。水库枢纽包括拦河坝、溢洪道和泄水洞三部分。拦河坝为均质土坝,长2514m。高17.5m;溢洪道为土基,混凝土衬砌,最大泄量为1350m^3/S;泄水洞位于主河槽西岸,为坝下埋管式,马蹄形钢筋混凝土压力隧洞,洞身断面尺寸为3.2m×3.575m。

关键词：消力池水库基坑管涌泄水洞