米仓山隧道联络风道支护设计优化

为了降低米仓山地下风机房联络风道施工难度,加快施工进度,通过广泛调研国内外资料,提出取消二次衬砌的支护优化方案,并采用大型数值计算软件对联络风道施工过程进行了模拟,重点分析了联络风道开挖之后围岩的位移和应力变化,以及支护结构的受力情况及偏心距,论证了联络风道取消二衬的可能性。结果表明,在隧址区围岩较好时,可以进行喷锚支护并取消二次衬砌,同时增加原有设计的喷射混凝土厚度,提高喷射混凝土强度。     

浅埋偏压小净距三洞并行隧道合理开挖顺序、工法与明洞施工研究

为研究浅埋偏压小净距三洞并行隧道的合理开挖顺序、施工工法及明洞施工影响，基于甬舟公铁路中公路涨茨隧道与铁路洋山隧道并行段，建立三维偏压山体与三洞并行模型，对不同开挖顺序与工法下围岩、支护结构受力变形展开比选研究，并对明洞施工的作用效果及合适施作时机展开研究。(1)铁路隧道与公路左线拱底隆起区、与公路右线拱顶沉降区产生贯通，且公路隧道塑性区集中于近铁路隧道中下侧；隧道开挖导致自身洞周变形加速，相邻隧道拱顶、地表隆起，近侧拱腰扩张、对侧拱腰收敛。(2)公路左线拱顶、地表在相邻隧道施工时会出现隆起，且先开挖左线隆起时间最短，先开挖左线的工法中顺序3(公路左线-公路右线-铁路隧道)在围岩支护体系受力变形最优。(3)考虑施工速度及减小偏压隧道工法导致围岩扰动，提出三洞采用CD-二台阶-反向CD的新工法。该工法能进一步减小结构受力变形，并对铁路隧道拱腰收敛改善效果显著。(4)左线明洞施工回填土处未发生塑性破坏，且可以改善支护结构受力数值及不均匀(初支在左拱腰、二衬在右拱脚受力较大)的情况；左线明洞-左线暗洞-右线为最佳明洞施作时机，减小了支护体系的受力变形以及铁路隧道与右线的拱底隆起，并对右线左拱...     

深埋地铁车站通风井漏渣法施工过程分析

为了了解在建重庆市轨道交通10号线红土地车站通风井施工过程中围岩受力和位移变化情况,利用Midas-GTS(NX)建立超深地铁车站通风结构-风井和通风道交叉段三维有限元计算模型,分析风井漏渣法施工对风井和通风道交叉段围岩稳定性的影响。分析结果表明,漏渣竖井的开挖对交叉段隧道围岩的位移和支护结构的应力有较大影响,施工过程中应加强监测,避免拱脚和拱肩出现挤压破坏以及隧底出现拉裂破坏。     

山岭隧道浅埋段盖挖支护设计方法研究

山岭隧道的进出口或穿越峡谷地区常存在浅埋段，如何在保证安全的前提下经济、高效地完成隧道开挖支护施工成为工程建设的关键问题，兼具明挖与暗挖优点的盖挖法已初步应用于山岭隧道浅埋段，但其支护设计方法尚需完善。为此，基于山岭隧道浅埋段盖挖施工特点及其盖拱几何模型，首先提出盖拱承载受力简化分析模型；其次，采用结构力学方法建立出盖拱支护结构内力简化计算方法，获得盖拱安全厚度确定方法，并考虑盖拱与拱脚过渡段的平滑缓和作用，构建出拱脚扩大基础的承载力与稳定性分析方法；然后，采用所建立的盖挖支护设计方法探讨隧道埋深、盖拱矢高、圆心角、半径与拱脚宽度等因素对盖拱支护结构承载特性的影响规律，提出了山岭隧道浅埋段盖挖优化设计原则；最后，采用所建立的盖挖支护设计方法对工程实例进行分析，验证了工程实例典型断面盖拱设计参数的合理性，同时探讨了山岭隧道浅埋段盖挖支护设计方法及其优化设计原则的合理性。研究结果表明：浅埋段盖拱宜与隧道支护结构完全接触，盖拱设计厚度不宜大于0.6 m、内侧圆心角不宜小于120°；盖拱与拱脚应设置平滑缓和的过渡段，提高拱脚地基承载力能有效减小拱脚扩大基础的宽度；隧道初衬钢拱架浇筑于盖拱内不仅能保证盖挖时隧道初期支护封闭成环，还能提高盖拱稳定性；地基注浆加固锚杆不仅能提高地基承载力，还能增强拱脚基础的水平抗滑移稳定性。     

大跨度公路隧道交叉分岔段施工方案研究

由于支隧道的存在，交叉段结构受力复杂，围岩应力高度集中，给施工带来很大困难。为获得交叉段合理施工方案，以四川雅砻江官地水电站内交通工程——隧道交叉段实态建模，进行5种可能方案的三维施工数值研究。结果表明，每种方案中交叉段围岩的竖向位移和应力集中程度均较其他部位高20％以上；开挖后立即支护或分部开挖，可明显降低交叉部围岩的应力集中程度；对交叉部控制截面进行线型优化，可改善裸洞受力情况。研究结论对设计、施工交叉隧道有一定指导意义。     

深埋老黄土隧道围岩劣化对支护受力影响分析

为解决围岩劣化所导致的深埋老黄土隧道初期支护破裂问题，以蒙华铁路阳山隧道深埋老黄土围岩劣化初期支护破裂段为工程依托，通过补勘、数值分析、应力监测等手段对深埋老黄土及围岩劣化工况的支护受力特征作对比分析，得到如下结论： 1）在原围岩参数工况下，喷射混凝土全环受压，上台阶喷射混凝土受力较大，最大压应力位于拱顶，同时上台阶拱脚有较大剪切应力； 2）在围岩劣化但未形成连续滑移面的工况下，上台阶的弯曲压应力显著增大，最大压应力仍位于拱顶，且上台阶拱脚处易发生压剪破坏； 3）在围岩劣化且形成连续滑移面的工况下，最大剪切应力与最大压应力位于同一位置--滑移体与衬砌接触的上部边界，此处易发生压剪破坏且位置随着破裂滑移面的变化而变化，分布范围在上台阶拱腰至拱脚处。     

隧道穿越倾斜煤层采空区段施工力学特征分析

为研究隧道穿越倾斜煤层采空区段时，采空区围岩的力学变化对隧道超前加固措施及支护结构的影响，采用Flac 3D软件模拟计算隧道穿越采空区的各施工阶段，分析采空区围岩施工力学特征的动态变化过程及隧道支护结构的受力特征。结果表明： 1）隧道在穿越上覆煤层采空区时，采用超前小导管注浆加固能有效阻止围岩的变形破坏； 2）中隔壁拆除后，初期支护结构承担了大部分围岩应力，拱腰及拱脚部位最小主应力值分别增加了13%、41.3%，改善了隧道结构的受力条件； 3）在采空区段锚杆轴力最大值为226 kN，发挥了很好的锚固作用； 4) 隧道穿越下伏煤层采空区时，采用填石注浆的加固改善比例为154.3%，治理措施较为合理。隧道二次衬砌结构的施作更是隧道安全的保障。     

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下，围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明： 1）采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的； 2）多连拱隧道施工，洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险； 3）相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全，不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。     

半成岩隧道斜井结构受力分析及参数优化研究

结合某隧道斜井穿越半成岩的建设背景,采用数值模拟手段对隧道斜井支护结构初支钢构件受力、初支混凝土受力及二衬结构受力进行系统分析,进而提出相关参数优化的建议,结果表明,受施工工艺影响,初期支护在钢构件接头位置存在相对明显的应力集中现象,为结构的相对软弱薄弱点,宜采用锁脚管棚进行加强;受结构拐角影响,初支混凝土在拱脚位置可能出现外表面局部拉裂现象,施工过程中宜采取加劲肋等形式加强该部位的拱架连接质量;隧道斜井初支钢构件未屈服、初支喷射混凝土未产生横向贯缝、二次衬砌的安全系数在规范允许范围内,隧道支护结构的整体可靠性有所保障。     

直接弹性抗力法及其在隧道初期支护结构计算中的应用

为更加直观地证明隧道初期支护具有单独承载能力的事实,提出直接弹性抗力法原理。直接弹性抗力法以拱(圆曲梁)和弹性地基拱(弹性地基圆曲梁)2段函数分别反映拱部支护结构脱离围岩以及侧壁支护结构压向围岩2段结构的内力及位移,能极大地简化计算过程,较为真实地反映隧道支护结构的应力状态;并结合链杆支座拱、铰支座拱模型,分别模拟实际施工的无分布锚杆影响、有分布锚杆影响但锚杆无切向力、有分布锚杆影响且锚杆有切向力3种支护应力状态,比较全面地概括隧道支护施工可能产生的应力状态,充分证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论事实。强调"先柔后刚,先放后抗"属于概念,初期支护变形的主要原因是地基承载力不足造成沉降,锚杆锚固力和喷射混凝土早期强度等严重影响初期支护单独承载;再根据隧道支护结构各种可能的应力状态,提出对隧道初期支护结构细节设计的改进建议,如锚杆与钢架的连接、钢架之间的连接、钢架底脚的处理、锁脚管桩、型钢钢架与格栅钢架的组合结构等,通过实践证明隧道初期支护具有单独承载能力的理论。     

高原铁路某隧道斜井工区施工通风方式研究

高原铁路某隧道斜井工区在通风方式选择上一直存在隔板式通风和风管式通风的争论。为给该斜井工区施工通风方式的选择提供参考，首先，采用通风网络计算的方法，对2种方式的通风系统进行分析计算。然后，根据计算结果和耗能的对比分析，得出如下结论： 1）隔板式通风和风管式通风均能使作业面的风速满足设计要求。2）当斜井中2根风管直径为2.2 m时，在风机配置相同的情况下，无论是第2阶段还是第3阶段，隔板式通风在耗能方面明显优于风管式通风。3）当斜井中2根风管的直径略大于2.5 m时，风管式通风的耗能与隔板式通风的耗能相当； 继续增大斜井风管的直径，其耗能将小于隔板式通风。最后，对类似单斜井双正洞模式的施工通风方式选择提出建议。     

特长公路隧道斜井、竖井设计技术与经验

为解决特长公路隧道斜井、竖井设计中方案比选多、工作繁琐及技术要求高的难题,结合龙潭隧道、大坪山隧道、乌池坝隧道斜井和竖井设计实践,总结和研究斜井、竖井的布置,斜井、竖井方案的比选,斜井倾角与提升方案的选择,斜井与联络风道相交设计及竖井施工方案等关键技术。主要得出如下结论:1)斜井、竖井的布置应利用地形、地质条件,灵活设计;2)斜井、竖井方案比选需改变"竖井通风阻力小,优于斜井"的惯性思维;3)不应仅考虑施工便利而选择缓坡斜井,增加建设成本和运营通风费用;4)斜井与联络风道相交宜采用分岔布置式,虽结构复杂,但风流顺畅;5)反井法具有降低劳动强度和施工成本,提高机械化施工水平的优点。     

东胜煤田新街矿区斜井保护煤柱设计的离散元分析

为了最大限度进行煤层开采并控制其对斜井结构的不利影响,需要估算合理的斜井保护煤柱尺寸。针对地层-斜井的5个不同横截面,采用经验公式法估算煤柱尺寸,并进行二维离散元数值模拟,分析斜井管片结构内力和位移的分布特征,并给出合理的煤柱尺寸。主要结论如下： 1）根据二维离散元数值模拟得到的煤柱尺寸小于根据经验公式得到的煤柱尺寸;2）随着回采工作面与斜井水平距离的减小,斜井结构首先轻微上浮,然后显著下沉;3）当斜井与开采煤层的竖向距离较小时,斜井结构因受到破裂岩层的下沉挤压作用而向远离开采工作面的方向变位;4）当斜井与开采煤层的竖向距离足够大时,斜井向开采工作面的方向变位;5）由于斜井穿越的岩层与煤层物理力学性质的差异,在不同岩层或煤层之间的交界面附近,斜井结构可能因应力集中而承载力不足,需要采取一定的改善与控制措施。     

山岭隧道施工通风方式的发展

对山岭隧道基本施工通风方式进行介绍,重点讨论为适应长大隧道斜井多工作面施工而开发的新型通风方式,即单斜井双正洞射流巷道式通风和中隔板风道式通风,对这2种通风方式的使用条件和注意事项进行阐述,并对隧道施工通风的发展提出建议。     

雪峰山特长铁路隧道白沙斜井主要难点与对策

为解决长大斜井一井多面施工中的主要难题,以向莆铁路雪峰山隧道白沙斜井为背景,分析该隧道通信联络、施工通风、反坡排水、交通运输、不良地质风险控制等方面的施工对策。主要得出以下结论:1)采用以移动电话设施进洞为主的多种通讯联络方式,提高了管理效率,缩短了应急响应时间;2)使用新型螺旋风管,采用单机单管压入式通风技术,简单、便捷、可靠、高效,通风效果较好;3)在反坡段工作面设置移动水仓及泵站,并充分发挥各级泵站抽排能力,有效规避了工作面被淹可能;4)通过防溜土墩、声光报警装置、限速行驶、人车分道行驶等措施,确保了洞内繁忙运输交通得以有条不紊地进行;5)对不良地质采用风险再评估、风险动态管理、风险信息公示等关键措施,有效控制了不良地质可能诱发的施工风险。     

关角隧道施工通风斜井分隔技术研究

关角隧道是世界高海拔第一长隧,共设10座辅助斜井,无轨运输系统组织施工,斜井工区施工通风难度大。介绍施工通风斜井分隔方案的设备布置、能耗分析、中隔板结构形式、防漏风措施等技术,通过斜井分隔方案在关角隧道10号斜井的现场应用和通风效果测试,表明斜井分隔方案可以在无轨运输斜井的施工通风中推广应用。     

吕梁山隧道5号斜井工区施工通风方案研究

施工通风是特长隧道施工组织设计中的一项重要任务,对特长隧道能否顺利建成具有关键性作用,以吕梁山特长铁路隧道5号斜井工区为例,根据长大斜井与正洞多工作面施工的特点,提出设计方案,并据此推算出施工风量布置风机,以选择合理通风方案,并针对该工区施工通风特点提出了建议。     

金家庄特长螺旋隧道施工通风方案优化分析

为加快长大隧道施工进度，多采用开挖斜井增加工作面，而多工作面同时施工时，通风成为影响掘进速度的重要因素。以金家庄螺旋隧道斜井工区工程为依托，针对左线现有压入式通风方案工作面风量较小、通风效果较差的问题，提出风仓式通风方案。采用三维数值模型对2种方案的“风机-风管-隧道”系统进行计算分析，并将数值计算所得测点风速与现测数据进行校验。计算结果表明： 1）现有压入式通风，风管供风量和洞内风速均不能满足隧道施工通风要求； 2）采用风仓式通风方案后，能较好地控制工作面风管出口风量，使各工作面风量满足要求； 3）风仓式通风具有灵活性，可随着隧道开挖进尺的增加，调节风仓内风机，控制工作面风量； 4）风仓式通风能减少风管长度和转角，从而减少漏风量和风压损失，较好地为工作面提供风量。本文研究成果可为类似工程提供参考，具有实际工程意义。     

鄂赣特长公路隧道陡坡通风斜井设计方案优化与施工

鄂赣特长公路隧道1#通风斜井原设计井身坡度、排风联络通道、排烟联络通道陡,施工难度及安全风险均较大,难以在20个月合同总工期内实现如期竣工目标。从安全风险、施工难度、多种施工方案功效测算或结构分析、工期目标等方面阐述原设计方案的困难,并在满足原设计通风功能前提下,结合地形、地质条件,通过采用"减缓斜井井身坡度+变更联络通道与正洞连接方式"对鄂赣隧道1#通风斜井设计方案进行优化,有效降低了施工风险、提高了施工功效,实现了工期目标。     

包家山隧道3#斜井工区施工通风方式研究

针对包家山特长公路隧道3#斜井工区钻爆法开挖、斜井有轨提升、正洞无轨运输、多作业面同时施工的特点,在分析研究的基础上,确定了具体的施工通风方案。现场应用测试证明,通风效果良好,通风方式合理有效。