青岛胶州湾隧道工程注浆技术研究
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摘要
在以往海底隧道的施工中，特别是在断层地带，高压涌水是一个重大的灾难性事件，地下水流入海底隧道通常是在高压之下并有无穷无尽的水源，而控制地下水的基本方法是注浆。
本文以青岛胶州湾海底隧道工程为背景，通过对地层注浆堵水技术的理论的研究和总结，结合以往工程经验，对海底隧道的注浆技术进行了研究，本文所做的主要工作：
1．针对海底隧道高压突水危险地段的注浆技术进行了研究，研究的重点放在注浆加固范围的确定、注浆压力选择、浆液凝胶时间选择、注浆孔口止浆系统留设、及注浆工艺方法等方面。
2．从海水对注浆材料的腐蚀性作用入手，对注浆材料的耐久性进行了研究，获得了海底隧道注浆材料选择的一般性原则。结合注浆加固和堵水的需要，对几种注浆浆液的室内实验情况进行分析，最终确定普通水泥浆液，水泥—水玻璃浆液，超细水泥浆液，HSC浆液为主要注浆材料。
3．结合连续介质渗流理论分析结果，运用有限元分析软件，对隧道开挖后的不同防排水方案进行了模拟分析，认为预注浆止水帷幕可以减小隧道渗水量，采用“以堵为主，限量排放”的防排水设计原则对海底隧道进行设计是合理的。
The experiences of other subsea tunnels built, high pressure water outburst is fatal accident. The groundwater inrush is high pressure , and the source is infinite. Drain , pumping and heighten the inner air pressure of tunnel are all inefficacious. Therefore, the basic method of groundwater control is grouting.
This paper is based on the project of the QingDao subsea tunnel. Through synthetized the theory of strata grouting, and summarized the former experience, the author studied the advance grouting technique of the subsea tunnel. The following studies are included:
1. The grouting technique of the hazardous zone, where the high pressure water can outburst, were studied. Emphases of studies were the strengthening range of grouting , choosing of grouting pressure, concreting time of grout, installing of the check system of grouting ,and construction technique of grouting.
2.Through research of the erosion mechanisms of seawater to the grouting material, author studied the endurance of it, and then got the commonly principle of choosing grouting material. For the need of strengthening surrounding rock and preventing groundwater discharge, the author analysed with the performance of several grouting materials in laboratory and determined the pure cement slurry, MC slurry, water-glass slurry and HSC slurry as main grouting material in construction.
3. Connected to the conclusion of the theory studies of steady-state seepage flow, and based on the numerical simulation analysis of different schemes of groundwater preventing and discharge, the conclusion is that the curtain grouting can be taken for minishing water percolating capacity of the tunnels. Adopting "Stop firstly, drain slightly" as the principle to design subsea tunnel is appropriate.
本文以青岛胶州湾海底隧道工程为背景，通过对地层注浆堵水技术的理论的研究和总结，结合以往工程经验，对海底隧道的注浆技术进行了研究，本文所做的主要工作：
1．针对海底隧道高压突水危险地段的注浆技术进行了研究，研究的重点放在注浆加固范围的确定、注浆压力选择、浆液凝胶时间选择、注浆孔口止浆系统留设、及注浆工艺方法等方面。
2．从海水对注浆材料的腐蚀性作用入手，对注浆材料的耐久性进行了研究，获得了海底隧道注浆材料选择的一般性原则。结合注浆加固和堵水的需要，对几种注浆浆液的室内实验情况进行分析，最终确定普通水泥浆液，水泥—水玻璃浆液，超细水泥浆液，HSC浆液为主要注浆材料。
3．结合连续介质渗流理论分析结果，运用有限元分析软件，对隧道开挖后的不同防排水方案进行了模拟分析，认为预注浆止水帷幕可以减小隧道渗水量，采用“以堵为主，限量排放”的防排水设计原则对海底隧道进行设计是合理的。
The experiences of other subsea tunnels built, high pressure water outburst is fatal accident. The groundwater inrush is high pressure , and the source is infinite. Drain , pumping and heighten the inner air pressure of tunnel are all inefficacious. Therefore, the basic method of groundwater control is grouting.
This paper is based on the project of the QingDao subsea tunnel. Through synthetized the theory of strata grouting, and summarized the former experience, the author studied the advance grouting technique of the subsea tunnel. The following studies are included:
1. The grouting technique of the hazardous zone, where the high pressure water can outburst, were studied. Emphases of studies were the strengthening range of grouting , choosing of grouting pressure, concreting time of grout, installing of the check system of grouting ,and construction technique of grouting.
2.Through research of the erosion mechanisms of seawater to the grouting material, author studied the endurance of it, and then got the commonly principle of choosing grouting material. For the need of strengthening surrounding rock and preventing groundwater discharge, the author analysed with the performance of several grouting materials in laboratory and determined the pure cement slurry, MC slurry, water-glass slurry and HSC slurry as main grouting material in construction.
3. Connected to the conclusion of the theory studies of steady-state seepage flow, and based on the numerical simulation analysis of different schemes of groundwater preventing and discharge, the conclusion is that the curtain grouting can be taken for minishing water percolating capacity of the tunnels. Adopting "Stop firstly, drain slightly" as the principle to design subsea tunnel is appropriate.
引文
1 谭忠盛，王梦恕，杨小林．海底隧道施工技术及琼州海峡隧道方案的可行性[J]，焦作工学院学报(自然科学版)，2001，20(4)：286～291
2 Norwegian Public Roads Administration. Road Tunnels(021)[S]. Oslo:NPRA Service Bureau, 2004
3 吕明，Gcrv E，Nilsen B，Melby．挪威海底隧道经验[J]，岩石力学与工程学报，2005，24(23)：4219-4225
4 雷升祥，李淑媛．浅谈海底隧道的地下水[J]，现代隧道技术，2004，41(5)：6～11
5 Eisenstein Z. Large undersea tunnels and the progress of tunnelingtechnology[J], Tunneling and Underground Space Technology, 1994, 9(3): 283-292.
6 王毅才．隧道工程[M]．北京：人民交通出版社，2000，511～516
7 上海隧道施工技术研究所科技情报室．世界三大海底隧道工程简介[J]，岩土工程界，2001，10(4)：20～22
8 胡政才．挪威对海底隧道工程的研究[J]，世界隧道，1995．3：68～76
9 王彬．挪威海底隧道的设计与施工[J]，世界隧道，1996．3：79～80
10 Ming Lu. Special problems with subsea tunnels. Report Corpus on the International Conference on the Subsea Tunnels June, 2005, 21～22
11 高世辅译．英法海峡隧道的推荐设计[J]，隧道译从，1989(5)：30～42．
12 吴之明．英吉利海峡隧道工程的经验教训与21世纪工程-台湾海峡隧道构想[J]．科技导报，1999，(2)：12～16．
13 Melby K. Norwegian subsea road tunnels from owners viewpoint[R]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2005
14 Niisen B. Concept of Norwegian subsea tunnelling[R]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2005
15 白木，李伟宁．世界海底隧道[J]，交通与运输，2002，(06)：14．
16 王梦恕．蓬勃发展的中国水底隧道[R]．北京：北京交通大学，2005
17 宋克志，王梦恕．烟大渤海海峡隧道的可行性研究探讨[J]，现代隧道技术，2006，43(6)：1～8
18 孙钧．海底隧道工程设计施工中若干关键技术的商榷[J]，岩石力学与工程学报，2004，25(8)：1513～1521
19 张镜剑，傅冰骏．隧道掘进机在我国应用的进展[J]，岩石力学与工程学报，2007，26(02)：226～2138
20 刘树年，范鹏．水底隧道钻爆法施工快速掘进技术初探[J]，西部探矿工程，2003，(7)：103～105
21 青岛胶州湾湾口海底隧道可行性研究报告．中铁隧道设计研究院．2005
22 程晓，张凤祥编著．土建注浆施工与效果检测[M]．上海：同济大学出版社，1998
23 王星华．粘土固化浆液在地下工程中的应用[M]．北京：中国铁道出版社，1998
24 王星华．山岭隧道渗漏水防治新方法[J]，地下空间，1997，17(4)：227～231
25 梁炯鋆．锚固与注浆技术手册[M]．北京：中国电力出版社，1999
26 Nonveiller．灌浆的理论与实践[M]．沈阳：东北大学出版社，1991
27 杜嘉鸿等．地下建筑注浆工程简明手册[M]．北京：科学出版社，1992
28 黄德发，王宗敏，杨彬．地层注浆堵水与加固施工技术[M]．江苏徐州：中国矿业大学出版社，2003
29 李河玉．小导管注浆技术及在隧道和地下工程中的应用[D]，四川成都：西南交通大学．2002
30 李军．海底硬岩矿山法隧道注浆技术[D]，湖南长沙：中南大学，2006
31 马国彦，常振．岩体灌浆排水锚固理论与实践[M]．北京：中国水利水电出版社，2003
32 关宝树，国兆林．隧道及地下工程[M]．成都：西南交通大学出版社，2000
33 关宝树．隧道工程施工要点集[M]．北京：人民交通出版社，2002，94～134
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35 杨其新，王明年．地下工程施工与管理[M]．成都：西南交通大学出版社．2005，263～273
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42 孙国庆，张民庆．圆梁山隧道注浆材料及其配比选择[J]，隧道工程，2005，25(增)：82～85
43 刘招伟．圆梁山隧道岩溶突水机理及其防治对策[D]，中国地质大学，2004
44 张胜．富水隧道注浆快速堵水技术[J]，铁路标准设计，2005(9)：111～113
45 陈学明．帷幕注浆堵水技术在歌乐山隧道施工中的作用[J]，石家庄铁道学院学报，200518(4)：108～111
46 朱克法．帷幕注浆施工技术在隧道断层破碎带中的应用[J]，铁道建筑技术，2006(4)：47～52
47 邓仁清．高压富水隧道注浆堵水施工技术及应用[J]，地下空间与工程学报，2006，2(2)：263～266
48 齐传生．TSP202隧道地震波超前地质预报系统的应用[J]，世界隧道，1999(1)：36～40
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50 Amberg Measuring Technique Ltd. Softwater Mannal 19. 62[M]. 2001
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53 贺鸿珠，刘军，杨胜杰，姜世全．掺粉煤灰混凝土耐海水侵蚀性能的试验研究[J]，混凝土与水泥制品，2000(3)：7～11
54 王静．浅谈水泥混凝土外加剂的种类及其应用[J]，山西建筑，2005，31(5)：107～108
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63 王建宇．再谈隧道衬砌水压力[J]，现代隧道技术，2003，40(3)：5～10
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65 孔祥言．高等等渗流力学[M]．合肥：中国科学技术人学出版．1999
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76 Stille, H. , "Swedish reaearch regarding grouting of rock-30 years", Proceedings of the Rock mechanics day 1977, Swedish Rock Engineering Reaesrch Foundation, Stockholm, 1977.
77 Erikson, A, Palmqvist, K. , "Experiences from the grouting of the Lundby tunnel", Proceedings of the Rock Mechanics day 1977, Swedish Rock Engineering Research Foundation, Stockholm, 1977.
78 Haessler, L. , Forhaug, M. , "Experience of grouting works at the Arlanda train project", Proceedings of the Rock Mechanics day 1977, Swedish Rock Engineering Reaearch Foundation, Stockholm, 1977.
79 Kveldsvik, V., Karlsrud, K., "Support methods and ground water control", Norwegian Tunnelling Society, Publication 1999(10), 69-77
80 M Brantberger, H Stille, M Eriksson. Controlling grout spreading in tunnel grouting-analyses and developments of the GIN-method [J], Tunneling and Underground Space Technology, 2000,15(4):343～350
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