重载铁路隧道仰拱施工关键技术应用——以中条山隧道为例

为解决软岩隧道仰拱采用传统台阶法施工易出现的初期支护封闭不及时变形大,仰拱二衬采用传统栈桥施工存在的质量缺陷多、安全性差的问题,依托浩吉铁路中条山隧道对仰拱施工技术进行了研究和创新,提出仰拱和下台阶一次开挖技术和仰拱二衬大区段技术。同时针对高地应力、第三系泥岩地层及富水地段等不良地质仰拱施工技术进行了研究和优化。研究结果表明:仰拱和下台阶一次开挖快速封闭成环技术在变形控制、安全性、工效均比传统台阶法好;仰拱二衬采用24m大区段技术在仰拱整体质量,安全性均比传统栈桥施工要好;高地应力段采取早封闭、强支护等措施有效解决了变形较大的问题。第三系泥岩地层采用碎石换填并注浆加固解决了仰拱承载力不足和基底通水问题。富水地段增设独立排水系统解决了地下水对仰拱的侵蚀,降低了地下水对仰拱的作用力。通过浩吉铁路全线多条隧道的应用以及一年多的铁路运营检验证明了仰拱系列施工技术的安全性和适用性,对软岩隧道仰拱施工具有较高的应用价值。     

大断面隧道下穿泥石流沟施工技术

兰渝铁路仓园隧道下穿泥石流沟松散堆积物地层,隧道在进入泥石流冲沟浅埋段后,出现掌子面多处渗水,围岩沉降最大达到1 389 mm,给施工人员造成极大的安全隐患。通过现场分析以及根据洞内施工情况分析,确定了对泥石流冲沟沟心段采取地表帷幕注浆、隧道掌子面注浆以及对仰拱基底加固的措施。通过后期施工验证其加固效果明显,对今后类似工程具有一定的借鉴与指导意义。     

新建贵广高铁坪山岩溶隧道设计与施工

新建贵阳至广州高速铁路坪山隧道位于广西溶蚀中低山区,岩溶不良地质发育,施工风险较高。为确保隧道的施工及运营安全,本文基于隧道所处水文地质条件,分析了勘察和施工过程中可能存在的风险,提出隧道超前地质预报或施工揭示岩溶后应根据各岩溶地段不同的地质特征逐段进行整治;出现地表塌陷坑的地段采取地表水引流、回填陷坑、袖阀管注浆加固等措施,同时要加强对洞顶地表易受洞内坍塌影响范围的监测;隧道底部为岩溶填充物且填充物局部呈软塑状态,充填深度较小地段隧底基础采用混凝土换填,充填深度较大地段隧底基础采用微型桩加固。     

旋喷桩与袖阀管注浆在桥梁桩基加固中的应用

长沙市地铁盾构隧道下穿新中路立交桥,MIDAS有限元分析结果表明,若不采取加固措施桥梁桩基沉降可达5 cm。采用旋喷桩与袖阀管注浆相结合的方式对盾构隧道影响范围内52座桥梁桩基进行加固,介绍旋喷桩加固及袖阀管注浆加固的原理、工艺流程和参数选取。所选用的加固方案施工方便、快捷,成本较低。监测结果表明,加固后避免了桩基的不均匀沉降,整体沉降控制在允许范围。     

隧道施工引起的地表变形数值模拟

研究目的:评估石桥头浅埋隧道在采用不同施工方法和加固措施施工时对地表建筑物的影响。研究方法:对穿越城区浅埋的石桥头隧道在采用三台阶临时仰拱法和双侧导坑法爆破施工时的地表变形进行三维有限元数值模拟。研究结果:采用三台阶临时仰拱法时,隧道第一步开挖对地表的沉降影响较大,采用双侧壁导坑法时,第五和六步开挖沉降变化较大。地表倾斜、地表弯曲曲率与水平变形分析表明,双侧壁导坑法优于三台阶临时仰拱法。研究结论:针对石桥头隧道,建议采用较保守的双侧壁导坑法进行施工,并辅以必要的支护(小导管、长管棚等)和加固(防护桩、地表注浆等)措施,控制地表沉降和变形,确保地表建筑物的安全。     

泥水平衡盾构隧道下穿海河引起河底沉降的数值分析

以天津地下直径线泥水平衡盾构隧道下穿海河为工程背景,采用有限元软件建立数值计算模型,对河底加固前后盾构隧道下穿海河引起的沉降进行了数值分析。结果表明:盾构隧道下穿海河过程中隧道上覆土层沉降沿横向近似呈正态分布,盾构施工横向影响范围为30 m;隧道上覆土层沿纵向的沉降可划分为盾构接近、盾构下穿和盾构离开3个阶段;河底采取注浆加固措施可以有效控制上覆土层的沉降。现场实施效果表明该注浆加固措施切实可行。     

浅埋富水地段隧道施工技术

根据厦深铁路广东段蛇山隧道浅埋富水地段地质情况,分析在浅埋富水地段采用洞外处理、地表井点降水、洞内管棚及小导管超前支护等技术处理方案。施工中采用注浆加固、超前支护、临时仰拱、监控量测等技术措施,确保隧道施工安全。     

地铁盾构区间下穿挡墙式铁路路堤变形控制措施研究

为解决盾构区间小角度下穿挡墙式铁路路堤及接触网立柱的安全施工问题,首先采用理论分析的方法,对下穿施工存在的工程风险进行了分析并提出了针对性的保护措施;再建立三维有限元模型对盾构下穿施工过程进行数值模拟,并将数值计算结果与实测数据进行了对比分析。研究结果表明:(1)轨道沉降曲线整体呈“W”形,挡墙沉降曲线在两隧道间呈平缓变化,挡墙的变形量小于轨道,证明其抗变形能力优于轨道;(2)采取注浆加固措施后,沉降值约为不采取注浆加固措施时的50%,说明基底注浆加固措施对控制挡墙及路堤沉降效果显著;(3)接触网立柱实测沉降值为计算沉降值(数值计算未考虑立柱加固措施)的41%左右,说明对受下穿影响较大的接触网立柱采取加固措施是必要的;(4)实测沉降曲线与计算预测的沉降曲线基本一致,验证了数值模拟结果的可靠性。     

硅藻土地层隧道基底钢管桩加固前后结构动力响应北大核心

依托飞凤山隧道工程,采用数值模拟方法研究了列车动荷载作用下硅藻土地层隧道基底微型钢管桩加固前后的动力响应特性,并引用经验公式预测了隧道长期沉降。结果表明:基底加固前后,列车动荷载作用下隧道结构振动加速度响应峰值均依次为仰拱>墙脚>拱顶>拱肩>边墙,动位移响应峰值均依次为仰拱>墙脚>边墙>拱肩>拱顶;采用钢管桩加固后,隧道结构振动加速度和动位移响应程度都得到明显控制,仰拱处的振动加速度响应峰值和动位移响应峰值分别减小了14.46%和30.58%;硅藻土地层隧道车致长期沉降主要发生在运营期前两年,钢管桩加固基底可有效减少隧道长期沉降。     

重载铁路软弱基底黄土隧道仰拱开裂整治及隧底加固

为解决某重载铁路长大、有水黄土软弱基底隧道仰拱开裂病害,首先开展了裂缝分布、混凝土结构质量及围岩地质情况详勘。在此基础上分析隧道仰拱开裂的原因,有针对性地提出引排水、裂缝注浆堵裂、钢花管注浆加固隧底、仰拱表面敷设钢筋网加强的整治措施,有效解决了出现的问题,为同类问题的预防及处理提供了一定经验。     

富水角砾岩岩溶隧道综合加固效应及基底稳定性分析

以沪昆铁路麻拉寨隧道为工程背景,采用FLAC3D软件建立隧道三维数值模型,对采用大管棚加小导管综合超前支护、中台阶拱脚纵梁加固及中台阶添加临时仰拱等加固措施进行数值模拟分析。结果表明:中台阶拱脚纵梁的加固能明显增强初期支护拱脚的稳定性;综合加固措施对控制隧道围岩变形效果较好,对改善初期支护受力状态,特别是改善拉应力非常明显。在此基础上,模拟分析不同激振频率下隧道基底有、无桩筏基础情况下列车动荷载对隧道基底工后沉降和振动的动力响应规律。结果表明:激振频率对各测点沉降和振动速度的影响均较小,且高频激振对结构产生的危害要小于低频激振;采用桩筏基础加固隧道基底,对减小隧道基底沉降和振动速度的作用均非常明显,其最大沉降和最大振动速度比无桩筏基础时减小40.7%和74.4%,从而满足了相关要求,为隧道后期运营安全提供了保障。     

卵石流塑地层盾构下穿铁路框架桥加固技术与变形控制研究

针对卵石流塑地层盾构隧道下穿施工诱发地表及其地表建(构)物变形过大等问题,以长沙轨道交通3号线盾构隧道下穿京广铁路框架桥为背景,提出"袖阀管注浆加固"与"深层二次注浆"技术,并通过数值计算分析了盾构掘进过程对京广铁路框架桥的影响,探讨地层加固前后盾构下穿地表变形情况以及铁路框架桥的稳定性。研究结果表明:未采取地层加固措施盾构下穿京广铁路框架桥围岩及地表变形较大,地表沉降量高达35.13 mm,组成框架桥的9个箱涵之间不均匀变形较大,最大沉降量发生在先行施工隧道上部,轨道变形最大值为6.18 mm,远大于规范要求,采取地层加固措施后,地表沉降得到有效控制,框架桥不均匀沉降相对于未加固工况,差异沉降减小约48.1%,保证了铁路运营安全。     

地铁隧道穿越浅基础建筑的沉降预测及应用

结合武汉地铁2号线某区间隧道工程实际,采用经验法、解析法和数值模拟法预测隧道施工引起的地表沉降。结果表明,如不采取超前加固措施时,临近建筑物基础的局部倾斜和总沉降量可能超过规范和设计要求;而采取超前小导管注浆加固地层、台阶法开挖、强支护及左右洞开挖的协调等综合措施后,建筑基础和地表沉降均在规范和设计的允许值内。     

浅埋暗挖隧道穿越填石区地表沉降控制

厦门城市轨道交通1号线城市广场站—塘边站浅埋暗挖区间采用矿山法施工,由于隧道穿越地质条件复杂的填石区地表沉降难以控制。仅采取喷射混凝土封闭掌子面、注浆加固、加强超前支护措施累计地表沉降接近70 mm;而采取地表高压旋喷桩超前加固,洞内全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护等多种措施,能将地表沉降控制在5 mm以内。据此提出了地表高压旋喷桩超前加固、全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护、长管棚初期支护和拱脚加固施工方法。经实施效果良好。研究成果能为城市浅埋暗挖隧道穿越填石区提供参考。     

地铁穿越砂卵石富水地段支护施工技术

结合北京地铁穿越砂卵石富水地段的施工,对隧道的支护以及在砂卵石中管棚施工的钻机钻进施工技术进行了探讨和介绍。通过在拱墙部位施作30 m超前长管棚注浆并辅以单排超前小导管补注浆进行超前支护,形成棚架作用;采用三台阶预留核心土人工开挖,及时施作初期支护,并设置临时仰拱、横撑和竖撑加强支护;跟进径向注浆和隧道底板注浆,扩大固结范围和封堵初支渗水;二次衬砌紧跟,完成隧道施工。确保了在复杂地质条件下的隧道开挖安全。     

隧道穿越地表松散地段施工技术

六潜高速公路LY-06标工程康皮畈2号隧道施工YK54+845~YK54+886段时,其右线岳西端隧道出口段约73m的位置位于两山体之间的山洼冲积地段,为长年冲积形成的松散地表,含有浮土、碎碴、杂草,该隧道穿越该段地表较浅,为典型的浅埋松散地段。介绍在保证隧道施工的安全、顺利穿越松散地段的情况下对明挖、半明半暗、暗挖等方案取舍的情况,并最终采用地表回填注浆加固、抗滑钢管桩、坡面钢管注浆加固、超前长管棚、自进式锚杆等综合处理措施成功穿越的暗挖方案。对隧道内的结构处理、施工掘进方案的选择及主要施工技术进行详细介绍。     

高速铁路隧道基底岩溶探测及处理

在可溶岩地区,高速铁路隧道基底下存在隐蔽溶洞时,容易发生基底下沉或不均匀沉降,威胁运营安全。采用物探、钻探等综合勘察手段,结合断面控制法探测隧道基底隐蔽岩溶,并采用向钻孔内压烟的方式探测基底隐蔽岩溶的连通性。隐蔽岩溶处理技术主要包括基底注浆加固、施作泄水洞、梁板跨越法等;当基底下岩溶弱发育、岩溶水不发育时,可采用注浆方式加固基底;当岩溶埋深较大且岩溶水发育时,可采用泄水洞处理隧道基底隐蔽岩溶;当岩溶埋深较浅且地下水发育时,可采用梁板跨越。     

宜万铁路龙麟宫隧道2号溶腔处理施工技术

宜万铁路龙麟宫隧道2号溶腔大跨岩溶顶板处理难度大,施工风险高,创新地采用了立柱支顶与锚喷网结合防护进行顶板加固,采取复合地基+整体结构、单压式结构及框架结构等特殊隧道结构通过溶腔,换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆加固的措施,提高了基底承载力,减小了工后沉降,可为类似工程提供经验。     

宜万铁路龙麟宫隧道穿越大型半充填溶洞综合处理技术研究

宜万铁路龙麟宫隧道DK231+700～DK231+800段大型半充填溶洞纵向长100 m,横向宽100 m,溶洞规模宏大、各段形态各异,隧道整个洞身均位于溶洞内。设计采用立柱支顶与锚喷网结合的溶洞防护方案,防止了溶洞顶板大面积剥落、垮塌,为下部安全施工提供必要条件;根据溶洞与隧道的不同空间关系,采用了复合地基+整体结构、单压式结构及框架结构等特殊隧道结构;针对隧底溶洞充填物承载力偏低的问题,采用了换填、钢管桩注浆加固及深孔注浆加固的措施,提高了承载力,减小了工后沉降。经过2年多的连续监测,溶洞顶板、隧道结构均处于正常工作状态,说明处理方案安全、可靠。     

某膨胀性围岩地层铁路隧道仰拱上拱原因分析及整治

某隧道长10 649 m,设计行车速度250 km/h,采用双块式无砟轨道结构,洞身通过地层主要为白垩系下统泥岩,局部夹薄层砂岩;在铺轨完成后,隧道局部段落基底出现不同程度上拱,导致无砟轨道道床板与仰拱填充表层脱空,仰拱及填充层开裂,轨道结构几何状态发生变化。通过现场调查、基底钻探、取样化验及局部破检探查等手段,查找、分析病害原因,根据病害情况及整治工期要求,分别采取仰拱返工、基底钻孔桩加固或锚杆加固等方式进行处理,如期完成了整治,确保线路开通运行。