迈式管棚治理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工技术

风积砂质黄土是极易发生崩塌的土质,在隧道掘进开挖施工中会造成开挖工作面的失稳,如遇湿陷性时,会产生很大的塌陷、沉陷、下沉侵限变形和承载能力的丧失。结合准池铁路朔州隧道采用大直径迈式自钻式锚杆作为管棚超前支护工程实例,对处理风积砂质黄土段塌陷、下沉、侵限体,具有钻进、注浆、锚固施工一体化作用,施工进度快,不需要开挖钻场,钻进不需要下套管,施工方便、快捷,值得推广。     

朔州隧道塌陷下沉侵限段支护处治施工技术

风积砂质黄土构造疏松,垂直节理发育,具大孔隙,具有中等~严重湿陷性,这种土质在隧道施工中易发生崩塌。针对准池铁路朔州隧道进口段风积砂质黄土段初支后出现塌陷、下沉、侵限,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形、初支钢拱架扭曲变形等现象,采用有限元差分软件FLAC3D对风积砂质黄土隧道坍塌体进行分析,处治方法采用迈式锚杆管棚超前支护和径向迈式锚杆打设处治技术,对原初支进行有效拆换,迈式锚杆具有钻进、锚固作业一体化施工特点,实现了塌陷、下沉、侵限段支护处治有效施工。该施工技术方便、快捷,适合隧道狭窄空间作业和抢险施工等特点。     

砂质黄土隧道支护侵限段迈式管棚超前支护技术有效性分析

风积砂质黄土构造上具有松散、钻孔成孔困难等特点,这种土质中隧道施工易于发生崩塌.针对朔州隧道进口段拱顶出现塌陷、下沉,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形且侵限等现象,选择采用迈式管棚超前支护技术对初支进行拆换.采用有限元差分软件FLAC3D对风积砂质黄土隧道坍塌体工作面迈式管棚超前支护技术进行了研究,结果表明：迈式管棚超前支护结合迈式径向锚杆可以有效控制支护及围岩变形,实现了侵限段初支安全拆换.该技术措施对同类工程具有一定的参考和借鉴意义.     

沙质黄土隧道支护侵限段迈式管棚超前支护技术有效性分析

风积沙质黄土构造上具有松散、钻孔成孔困难等特点,这种土质中隧道施工易于发生崩塌。针对朔州隧道进口段拱顶出现塌陷、下沉,喷射混凝土剥落、开裂、下塌变形且侵限等现象,选择采用迈式管棚超前支护技术对初支进行拆换。采用有限元差分软件FLAC3D对风积沙质黄土隧道坍塌体工作面迈式管棚超前支护技术进行了研究,结果表明:迈式管棚超前支护结合迈式径向锚杆可以有效控制支护及围岩变形,实现了侵限段初支安全拆换。该技术措施对同类工程具有一定的参考和借鉴意义。     

弱爆破在大断面软岩隧道侵限处理中的应用

结合武广客运专线某隧道初期支护变形侵限的处理实例,通过对工程实际情况的系统分析和科学设计计算,研究比选大断面软岩隧道变形处理方案。在方案实施过程中严格施工工艺,加强施工控制和监控量测,及时进行数据的分析处理并用于施工的动态管理,解决了大断面软岩隧道初期支护侵限问题。采用浅孔弱爆破法爆破拆除原有侵限初期支护,是处理隧道侵限的一种快捷有效、安全可行的施工方法,可为类似工程提供借鉴。     

砂质新黄土隧道水平旋喷桩超前加固施工技术研究

以蒙华铁路万荣隧道工程为例,采用三维数值计算方法,计算分析水平旋喷桩超前加固在砂质新黄土隧道施工中的可行性,隧道采用全断面开挖最不利工况下,模拟15 m水平旋喷桩进行超前加固,计算结果显示隧道掌子面塑性区长度明显减小,保证了隧道开挖过程掌子面的稳定;针对TY400和ST60两种钻机施作水平旋喷桩技术进行研究,优化确定施工参数及相应加固方案,并指出施工过程中的操作要点,研究提出在砂质新黄土隧道中水平旋喷桩超前加固施工技术。结果表明:隧道开挖时采用15 m水平旋喷桩加固掌子面后,在掌子面及周边形成了承载环,掌子面塑性区范围明显减小,提高了掌子面的整体稳定性,实现了万荣隧道的顺利贯通,水平旋喷桩超前加固技术在砂质新黄土地层加固效果明显,可为今后砂质新黄土地质条件下隧道工程的施工提供经验参考。     

地铁隧道结构竣工后线路调整设计研究

在地铁修建过程中,由于地下工程不确定因素较多,不可避免地出现施工误差、结构不均匀沉降及变形等问题,导致隧道结构与原设计线路不能很好吻合,造成隧道结构侵入限界。为了防止列车行驶过程中与隧道结构内各种设备或结构发生碰撞,就迫切需要进行线路调整设计减少或消除侵限,满足各种限界要求。结合深圳地铁1号线续建工程实例,提出地铁竣工后结构侵限常见的问题,探讨解决侵限的方法。     

富水蚀变岩大断面高速铁路隧道开挖大变形控制技术

以富水花岗岩侵入蚀变带区域高速铁路隧道建设为背景,对隧道开挖围岩变形控制技术进行研究。运用隧道工程理论、数值模拟和现场监测等技术与方法,提出了从全断面开挖法、台阶法、CD法到CRD法的安全度逐渐增加的隧道开挖方法,确定了避免富水花岗蚀变岩进一步应变软化和力学参数弱化的隧道开挖支护结构形式及其参数,得出了适当加大预留变形量结合衬砌紧跟的施工工艺。实践表明,按研究出的开挖方法和支护方案进行施工,可以有效控制隧道围岩大变形而使变形快速收敛,能够减少侵限处理工作量,并确保富水花岗蚀变岩隧道开挖时围岩稳定和地下工程结构安全。     

临近既有线施工安全防护与控制

重庆铁路枢纽东环线位于重庆市主城区。本项目为东环线起点,接渝黔铁路的珞璜南站,与在建渝黔铁路并行正线长度约3.48 km,临近既有线施工主要安全隐患有路基土石方开挖造成的危岩落石和设备侵限、桥梁基坑开挖造成既有线桥梁承台外露悬空及路基附属桩板墙施工造成吊装设备侵限、倾覆等。本文结合工程实际,详细论述临近既有线施工的安全防护措施及施工控制要点,为同类工程提供借鉴。     

城市隧道施工诱发地面塌陷的预测模型

以隧道上覆地层作为研究对象,基于突变理论,建立城市隧道施工诱发地面塌陷的预测模型,利用该模型可计算得到隧道上覆地层厚度的临界值,并将该临界值作为地面塌陷发生与否的判据。分析预测模型可知影响地面塌陷的因素主要包括:隧道上覆地层厚度及物理力学性质、地下水位、隧道开挖跨度和无支护空间长度等。一般情况下,隧道上覆地层厚度越小、地层物理力学性质越差、地下水位越浅、隧道跨度越大或无支护空间长度越长,越容易产生地面塌陷。因此,在城市隧道施工中,应尽量减小开挖跨度和无支护空间长度,或对隧道上覆地层进行有效地加固,以避免地面塌陷事故的发生。工程应用表明:理论预测结果和现场实测数据基本吻合,验证了地面塌陷预测模型的合理性。     

高铁湿陷性黄土浅埋偏压隧道施工技术控制

研究目的:银西铁路(甘宁段)惠安堡隧道地处宁夏自治区盐池县境内,属第四系上更新统风积砂质黄土(马兰黄土),Ⅳ级(很严重)自重湿陷性场地,并存在局部偏压现象,施工中存在塌方冒顶风险,修建难度大。通过对隧道施工技术控制进行研究,解决施工过程中的的关键问题,降低隧道施工安全风险,总结提炼浅埋、偏压、湿陷性黄土地区隧道施工工法,分析研究隧道施工过程中经济、安全效益,为以后类似工程施工提供参考。研究结论:(1)上台阶开挖后拱顶沉降较大,采取人机结合开挖方式,先初喷一层混凝土,采用钢拱架下垫钢箱,缩短钢拱架安装及喷射混凝土时间;(2)加工38 m短距液压自走行栈桥,同时自带仰拱曲模和中心水沟模板,可有效保证安全步距,同时提高施工进度,避免仰拱与填充一次浇筑,确保施工过程符合设计受力体系;(3)洞口地段湿陷性处理采用等边三角形水泥土挤密桩,可有效消除湿陷性;(4)对隧道地表沟壑陷穴进行换填处理,可有效防止湿陷性黄土受雨水浸泡下沉;(5)通过开展每日两次的监控量测数据采集和归化分析,可有效起到安全预警作用,同时可对隧道开挖预留变形量进行实时调整,可确保二衬混凝土厚度,避免混凝土浪费;(6)水沟电缆槽施工采用轨行式液压水沟电缆槽台车,施工效率较高,整体性较好,模板强度大、稳定性好,确保水沟电缆槽线型;(7)仰拱和矮边墙施工采用止水带定位卡具,结合液压栈桥设置,可有效确保止水带位置,确保防水符合要求;(8)该隧道采取的针对湿陷性黄土浅埋偏压隧道的施工控制对类似工程施工具有借鉴意义。     

宜万铁路隧道变形侵限原因分析与治理

研究目的:宜万铁路全线共有隧道159座,据统计,施工中有14座隧道21次发生了变形侵限,占隧道总数量的8.8%.分析变形侵限原因,提出治理方案. 研究结论:变形侵限与隧道断面和埋深关系不大,不良地质、开挖方法、辅助工法、初期支护及时性和监控量测信息反馈是引起变形侵限的主要原因.研究表明:(1)单线软岩隧道宜采用短台阶法施工,台阶长度控制在10～15 m.双线软岩隧道宜采用CRD法、CD法施工,或采取超前注浆及大管棚支护措施下短台阶法施工;(2)预留变形量适当放当,Ⅳ级围岩单线5～10 cm、双线10～15 cm;Ⅴ级围岩单线10～15 cm、双线15～20 cm;高地应力段30～40 cm;(3)隧道日变形速率v≥5 mm/d,累计变形量U≥13U0时,应对初期支护补强;v≥10 mm/d 、U≥23U0时,应封闭、支撑、径向注浆加固;(4) 软岩高地应力隧道应采取"初支-释放-强化-衬砌"综合技术;(5) 对侵限地段可采取径向注浆加固后逐榀拆换.     

CMIMS:钻爆法隧道施工监测与多元信息管理系统

由于隧道建设中的施工数据繁杂且多种信息不明确,有必要对隧道施工的多元信息进行监测和管理。基于以往的工程经验和现行的监测技术,建立一个集信息管理、分析预测及安全预警等功能于一体的隧道施工监测系统,以对隧道信息进行有效管理、准确分析和及时反馈。依据浅埋隧道钻爆法施工的信息监测要求,系统设置了数据收集、分析处理和信息反馈3个主要模块,分别对开挖前的地质与水文信息、开挖后的爆破信息、长期监测的变形信息和受力信息进行监测和分析,并将各类信息及时反馈,以确保隧道的施工安全和工程质量。系统在麻栗垭隧道工程中实现了部分功能的应用,泊松模型可对该断面的水平收敛变形数据进行有效地拟合与预测。开发的系统能广泛用于各类隧道工程尤其是钻爆法施工隧道,对隧道施工的动态设计、风险的及时识别及应对措施的选择等具有指导作用。     

基于半定量法的地铁工程地面塌陷风险评估

研究目的:针对地铁工程地面塌陷风险评估工作存在较大随意性和模糊性的特点,定性分析地铁施工诱发地面塌陷的本质和影响因素,从众多影响因素中提取出关键影响因子建立半定量评估模型,预测地铁施工诱发地面塌陷的风险。研究结论:(1)评估线路地铁施工引发地面塌陷的风险等级主要在基本稳定~较不稳定之间;(2)局部地段砂层侵入洞身或距隧道顶板的距离较小,由于砂层厚度较大,地下水丰富、隧道上覆土层松散且厚度不大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为不稳定;(3)局部区段隧道在完整基岩内通过,且上覆基岩厚度较大,地铁施工引发地面塌陷的风险等级为稳定;(4)定性半定量评估法的评估结果与深圳地铁7号线工程实际吻合较好,对今后类似城市轨道交通工程地质灾害评估工作具有一定参考意义。     

大断面软弱围岩隧道合理开挖方法研究

贵广铁路天平山隧道开挖面积远远超出了常规普速铁路双线隧道,且需穿越高地应力软弱围岩地层,施工中遇到了掌子面不稳定,易坍塌,初期支护变形侵限严重,隧道施工进度极慢等突出问题。本文基于大断面软弱围岩隧道施工常用工法(包括台阶法、双侧壁法、CD法和CRD法)基本特征的系统总结和分析,评价了各种工法的优缺点,并利用数值程序再现了大断面软弱围岩隧道的施工过程,开展了工法比选的数值模拟分析,提出了以三台阶七步开挖为核心,通过一系列加强掌子面稳定性和洞周围岩稳定性控制的技术措施。     

客运专线浅埋偏压隧道双侧壁导坑法施工技术

介绍福厦客运专线沙溪隧道出口段采用双侧壁导坑法施工,将大断面隧道开挖分成几个小断面开挖;通过合理的监控量测设计和布点监测,保证施工地表不沉降和净空收敛、拱顶下沉控制在规范允许范围之内,最终顺利地完成大跨度铁路双线隧道软弱围岩段的施工任务。     

砂质黄土大断面隧道施工方法优化研究

研究目的:采用数值计算的方法,对砂质黄土大断面开挖方法进行优化研究,并对选择的方法进行仿真分析,根据围岩力学行为及分布规律,得到更为适合现场的施工方法。研究结论:以工程实例为对象,以数值计算和工艺研究为手段,对大断面隧道开挖方法进行优化研究,研究结果表明:砂质黄土大断面隧道施工中,短台阶七步法在施工力学方面分布合理,更有利于围岩稳定,总体沉降较小,相比CD和CRD方法具有较好的适应性。短台阶七步法在砂质黄土地层中施工作业面连续,整体作业面大,适于大型机械施工,施工速度快,效益明显。     

浅埋隧道施工引起的纵向地层移动与变形

应用随机介质理论分析浅埋隧道开挖施工引起的上覆地层纵向移动与变形,将隧道围岩看作一种随机介质,将隧道开挖所引起的上覆岩土体的移动看作一随机过程,从单元开挖引起的地层下沉入手,根据岩土体不可压缩的假定,得到了单元岩土体开挖引起的纵向地层水平移动公式,并据此推导了浅埋隧道开挖施工引起的沿隧道纵向上覆地层下沉、水平移动、倾斜、水平变形以及地层弯曲曲率的计算公式,并给出了圆形以及其它复杂形状隧道开挖横断面的具体计算方法。结果表明:随机介质理论用于计算由于浅埋隧道开挖引起的纵向上覆地层的移动与变形效果良好。     

监控量测技术在客运专线大断面黄土隧道中的应用

研究目的:本文结合郑西客运专线大断面黄土隧道一秦东隧道这一工程实例,针对砂质黄土变形特点和大断面黄土隧道不同的施工方法,就如何选择合理的量测项目、量测频率和量测方法进行了阐述,以求掌握大断面黄土隧道的变形规律。研究结果:结合秦东大断面黄土隧道的施工实践,得出了大断面黄土隧道拱顶下沉、水平收敛等项目的变化规律,对黄土隧道施工起到良好的指导意义。     

谈高速铁路黄土隧道CRD法施工中的几个问题

为了研究长段落大断面黄土隧道CRD法开挖安全问题,依托郑州至西安高速铁路工程实例,开展地表及初期支护沉降量测,临时支护内力及拆除临时支护过程的沉降、内力变化测试分析。研究结果表明:CRD法能保证大断面黄土隧道的开挖安全;砂质黄土浅埋段地表沉降值多在20cm以上;临时竖撑横向摆幅达9.8cm;逐榀拆除临时支护时拱部下沉2mm,拆除范围大于1倍隧道开挖宽度时,拱部下沉增长显著,达到拆除前下沉量的40%。研究结论:设计中应加强临时横竖撑刚度;相比三台阶法,CRD法不利于仰拱尽快封闭而控制最终沉降,地表沉降控制效果不明显;控制拆撑长度。