V级围岩隧道不同施工阶段拱顶极限位移研究

现有的极限位移及其管理基准主要是针对普速铁路隧道断面在支护封闭后的工况,大多没有考虑隧道施工的阶段性。文章以现有V级围岩高速铁路隧道采用三台阶法施工为例,采用FLAC3D软件模拟不同施工阶段拱顶位移,通过尖点突变理论得到不同施工阶段的拱顶极限位移。结果表明,V级围岩隧道采用三台阶法施工时,上台阶开挖对隧道最终拱顶极限位移贡献率最大,中台阶次之,下台阶及仰拱段开挖几乎无影响;在50～300 m计算埋深条件下,V级围岩隧道同一施工阶段的拱顶极限位移与埋深都呈线性关系。同时采用灰关联分析了不同围岩参数对极限位移的敏感性,得到对拱顶极限位移影响程度由大到小的顺序为:围岩密度ρ、弹性模量E、粘聚力c、泊松比μ、内摩擦角φ。     

基于围岩径向位移释放率的超大断面隧道下穿施工围岩稳定性研究

依托黄黄铁路新建刘元隧道工程，采用数值模拟结合现场实测的方法，以围岩径向位移释放率指标分析采用全断面和微台阶两种工法下穿施工的围岩稳定性规律。结果表明，新建隧道下穿防空洞段采用微台阶法施工，在控制围岩径向位移释放率、塑性区分布及稳定安全系数等方面较全断面法优势突出；微台阶法下围岩径向位移释放率及围岩稳定安全系数分别为46.13%、2.13，全断面法下围岩径向位移释放率及稳定安全系数分别为78.08%、1.99；当台阶长度为3 m时，隧道下穿施工围岩稳定性相对较好。监测数据表明，采用微台阶法下穿施工，洞内变形满足规定要求，且变形值与模拟结果数值吻合较好，进一步验证模拟结果的可靠性。     

石板尾隧道施工过程的动态仿真数值模拟研究

文章针对石板尾隧道浅埋偏压段台阶分部法施工的特点，采用有限元方法对隧道某一断面动态开挖过程进行数值模拟分析，以配合和指导隧道新奥法施工。通过将数值模拟结果与实测结果进行比较，验证了该数值模拟方法是切实可行的，可供隧道新奥法施工借鉴。     

客运专线超大断面隧道施工过程三维力学分析

客运专线上的隧道开挖断面积在150m2以上,必须选择合适的施工方法才能满足建设需要.对此,文章以Ⅳ级围岩为研究对象,根据隧道埋深的不同,对深埋情况下的台阶法和环形开挖留核心土法、浅埋情况下的CD法和CRD法等开挖方法进行了三维数值模拟;通过对超大断面隧道基本受力规律的分析比较,给出了适合于超大断面隧道的安全、经济、有效的施工方法.     

静荷载下水平岩层隧道围岩力学行为研究

为研究水平岩层厚度和施工方法对隧道围岩力学行为的影响规律,文章基于数值计算软件Midas-GTS建立隧道三维数值模型,通过对比六种不同水平岩层厚度和施工方法工况下的围岩上各监测点的数据,明确在全断面法和台阶法施工下,水平岩层厚度改变对围岩各监测点竖向位移、竖向应力和剪切应力的影响规律。研究得出：全断面法和台阶法施工对隧道围岩的变形和受力的影响均不大,隧道围岩力学行为基本一致,综合考虑效率和经济性可采用全断面法施工;水平岩层厚度对围岩变形影响较大,围岩各监测点的竖向位移随岩层厚度增加而增大,当水平岩层最小时,隧道变形最小,具有更好的稳定性;隧道围岩拱肩处剪切应力最大,拱脚处最小,其余位置数值较小;水平岩层厚度的变化会引起隧道围岩力学行为较大改变,围岩应变随岩层厚度增加而增大,因此实际施工中应注意水平岩层厚度过大时的施工安全问题。     

大断面黄土隧道弧形导洞法施工关键技术研究

郑西客运专线黄土隧道总长约52 km,涉及多种类型黄土地层,且隧道埋深及含水量变化大,属于极为复杂的大断面黄土隧道群.为保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实际和测试结果,对大断面黄土隧道采用弧形导洞法施工的变形特点进行了研究分析.研究结果表明,弧形导洞法不仅适用于不同埋深条件下的砂质及粘土老黄土隧道,而且可用于浅埋非饱和砂质新黄土隧道.文章针对三台阶七步开挖的弧形导洞法提出了核心土、短台阶、大拱脚、快封闭等关键施工技术和施工要点.     

下导洞超前施工技术在大断面山岭硬岩隧道中的应用

在大断面山岭硬岩隧道施工中,多采用传统的全断面、台阶法施工,往往由于开挖断面大、岩石坚硬、缺少爆破临空面等因素的影响,导致掏槽效果差、爆破震动大、爆破进尺小、炸药消耗多、开挖工效低、施工成本高等一系列问题.文章针对这些问题,结合大断面山岭硬岩隧道钻爆法的施工经验,总结、研究了下导洞超前法在大断面山岭硬岩隧道中的应用技术.通过施工实践证明,该方法可提高爆破效率、减少对围岩的扰动、超前排水降压、预防岩爆,达到降低施工成本、提高施工进度的目的,可为大断面山岭硬岩隧道的安全、快速施工提供借鉴.     

大断面黄土隧道土石分界段施工技术

土石分界地层大断面黄土隧道,由于其岩体石质较差,缺乏自稳能力,施工极其困难,安全风险极大.文章结合中南铁路土石分界地层中大断面黄土隧道的施工实践,阐述了大断面黄土隧道土石分界段爆破法施工的技术要点,研究分析了合理的施工开挖顺序、台阶高度和长度,以及围岩量测和施工注意事项.     

山岭隧道开挖施工方案比选研究

文章采用有限元软件MIDAS/GTS分别建立山岭隧道全断面法和三台阶法两种施工模型,通过设置监测点,重点分析了两种施工方法的位移、最大主应力变化规律,并对比分析了两种方法施作后的围岩塑性区大小和位置。结果表明:相对于全断面法施工,采用三台阶法施工时隧道拱顶、仰拱以及侧墙和拱脚变形值分别减小了37.0%、48.5%、17.4%和15.8%,在结构设计中应该考虑加强仰拱处的结构强度设计以增加仰拱处围岩稳定性;全断面法施工对拱脚影响较大,三台阶法施工对仰拱和拱脚影响均较大,设计和施工时应该对上述点进行重点关注,必要时采取加固措施;运用全断面施工方法时塑性区主要出现在两侧拱脚位置,而运用三台阶施工方法时塑性区主要出现在两侧拱脚位置以及侧墙和拱脚之间的拱腰位置,且前者塑性区面积要大于后者;综合分析围岩位移、最大主应力以及塑性区大小等方面可知,采用三台阶施工方法更为优越。     

郑西客专高桥隧道下穿既有铁路设计与施工

郑西客专高桥隧道出口下穿既有南同蒲铁路段集成了特浅埋、大断面、新黄土、小角度下穿等技术难点,由于浅埋、新黄土隧道施工易发生较大变形甚至突然性塌方,为确保下穿段施工安全和既有线运营安全、同时保证隧道建设工期,通过技术经济比选,最终确定采用超前管棚+双层支护+台阶法方案。现场通过地表对既有线进行加固、洞内100 m长管棚超前支护和双层喷锚支护,以及仰拱快速封闭等技术手段,实现了采用台阶法安全、快速下穿通过既有铁路段的目的。文章介绍了方案比选情况和现场施工情况,对试验测试情况进行了总结分析,对大断面黄土隧道下穿既有铁路段采用双层支护台阶法的适用性进行了评价,并提出了其技术关键和相关注意事项,为类似工程提供了一种新的建设思路。     

某大跨度隧道支护破坏原因分析

文章针对某采用双侧壁导洞法施工的大跨隧道在导洞施工过程中的临时支护破坏现象,结合实际的净空收敛监控数据对支护内力进行了反分析,重点就支护破坏形成原因进行了分析。分析结果表明:当导洞下台阶开挖时,导洞内壁会产生较大的水平变形,且后续导洞开挖对先开挖侧导洞临时支护变形影响较大;下台阶位置处临时支护以承受弯曲应力为主,受力状态较为不利,易因弯曲应力过大而导致拉裂破坏;先行开挖侧导洞临时支护在后开挖侧导洞施工的反复影响下,无论是轴向应变还是弯曲应变均明显高于后开挖侧导洞,破坏程度因此也更为严重。     

高地应力软岩隧道施工动态控制与优化研究

根据兰渝铁路毛羽山隧道出口开挖过程中出现严重大变形的工程实例,利用FLAC3D建立三维数值模型,对不同台阶长度、仰拱闭合时机、锚杆长度以及二次衬砌浇筑时机的隧道施工进行了动态模拟。计算结果表明:台阶长度对大变形控制至关重要,应尽可能减小上台阶长度,采用超短台阶法施工;仰拱对于挤压性围岩隧道大变形控制具有显著的效果,应尽早封闭成环;随着锚杆长度的增加,隧道变形逐渐减小,但是当其长度大于8m时,再增加锚杆长度对控制大变形所起作用不明显;开挖后立即施作二次衬砌,可有效控制围岩蠕变变形。     

双线铁路瓦斯长隧道快速施工设备配套及防爆改装探索

兰渝铁路肖家梁隧道为双线铁路瓦斯隧道,进出口同时掘进,采用台阶法和光面爆破法开挖、装载机配合自卸汽车出碴运输、以压人式通风为主并辅以竖井和斜井射流通风的施工方案.文章以该隧道为例,主要介绍了采用无轨运输的瓦斯隧道快速施工设备配套以及施工机械的防爆改装技术.     

兰渝铁路关子岭隧道施工方法的数值分析

以兰渝铁路关子岭隧道工程为依托,针对大断面隧道的施工方法进行数值模拟,分别对台阶式、双侧壁导洞式、全断面开挖,以及导洞超前扩挖四种开挖方式进行计算,对比应力、位移和塑性区,得到较优的开挖方案.计算结果表明,双侧壁导洞式与导洞扩挖式开挖位移变化幅度较小,没有出现拉应力,塑性区对称分布,施工难度较小,且面积较小,优于其他方案.     

西山特长隧道斜井进入正洞交叉口施工技术

太古高速公路西山特长隧道全长13.654 km,是国内目前在建最长的公路隧道。在斜井进入正洞交叉口的施工中,成功采用台阶法矩形断面垂直挑顶直接转入正洞施工方案,通过优化调整设计参数,采取加强支护、减震爆破等技术措施,实现了斜井安全、简便、快速地转入正洞的施工。     

光面爆破技术在向莆铁路青云山特长隧道工程中的应用

光面爆破设计是隧道工程建设确保质量安全的核心技术要素。青云山特长隧道是向莆铁路重点控制性工程,采用钻爆法施工;隧道围岩以Ⅱ～Ⅲ级为主,采用全断面法开挖;进出口与浅埋段等为IV、V级围岩,采用台阶法施工;围岩较差段采用弧形开挖预留核心土法施工。不同级别围岩采用了针对性的爆破设计,取得了满意的爆破效果。实践证明,适当加密周边眼、合理确定光面爆破层厚度、采用小直径药卷不耦合装药结构、保证爆破眼同时起爆是光面爆破成功应用的关键。     

当前铁路隧道施工亟待解决的若干技术问题

高速铁路隧道工程建设标准高,施工难度大,安全风险高,施工管理要求严格。文章以贵广铁路隧道工程为实例,结合当前国内隧道施工技术现状和贵广铁路隧道创新技术的现场实践,研究分析了制约隧道施工安全和施工效率的突出技术问题,取得了一系列研究成果:①基于精细爆破技术的微台阶开挖工艺可有效解决IV、V级围岩隧道开挖进度与工序安全距离之间的矛盾;②得益于通风技术和空气净化技术的进步,无轨运输方式可以适应于长大隧道的施工;③隧道仰拱快速施工设备和隧道沟槽移动模架的开发应用填补了这一领域的空白;④信息化施工是未来隧道施工技术发展的大趋势。     

悬臂掘进机在复杂断面地铁隧道中的应用研究

悬臂掘进机是应用于煤矿煤巷掘进的综合机械化掘进设备,将其应用于复杂断面的地铁隧道之中,其适用性与围岩的力学特性和施工工法有直接关系.工程实践研究表明,悬臂掘进机适用于无临时仰拱的台阶法开挖,影响悬臂掘进机掘进效率的围岩力学特性指标主要有:岩石的单轴抗压强度和围岩的裂隙间距,按照这2个指标可将悬臂掘进机的适用性分为3级;掘进过程中所产生的粉尘可通过改变通风方式来解决.除此之外,影响悬臂掘进机掘进效率的因素还有:初期支护方式和出碴运输方式,高强树脂锚固锚杆支护系统和连续运输出碴系统是否与悬臂掘进机较好的匹配.通过对悬臂掘进机在实际工程中应用情况的分析,探索了在复杂断面地铁隧道之中应用悬臂掘进机的适用性和影响悬臂掘进机掘进效率的因素以及存在的问题,且在实际工程中得到了验证.     

古迹坪隧道雪沟斜井喇叭口施工技术

文章介绍了对斜井平交口加固,并在平交段设置大型集水井抽排隧道施工涌水;在正洞通过爬坡导洞找顶、挑顶及上台阶反向压顶,进而加固正洞与斜井相交口实现正洞双向作业面,从而确保斜井与正洞交口段施工、结构安全。其施工技术可为喇叭口处于富水、破碎岩体的同类隧道施工提供借鉴。