川藏公路隧道洞口段棚洞方案研究

依托G4218高等级川藏公路项目，介绍了国道G318既有棚洞应用现状，并对多种棚洞方案进行了分类研究。针对地形条件复杂、地质环境恶劣的隧道洞口选址难题，提出不同的隧道洞口段棚洞解决方案，同时通过建立有限元数值模型对典型隧道洞口棚洞结构方案进行优化设计，并总结了棚洞设计过程中的要点。     

公路棚洞结构形式初探

结合我国公路建设情况,遵循资源节约、环境友好的建设理念,提出山区公路棚洞建设的原则,并依据不同的分类办法提出棚洞结构形式及其适用性,对棚洞、隧道、边坡建设方案进行对比分析,提出棚洞建设的经济性,可为山区公路设计施工提供指导。     

傍山隧道棚洞式洞门设计

依托国道111安岭梁隧道实际地形与岩性特征,对傍山隧道提出并采用新型景观性棚洞式洞门设计.有限元模拟计算表明,棚洞结构变形及受力较合理,能够满足相关规范的安全性要求.     

老山隧道棚洞段施工工艺

老山隧道位于老山国家森林公园，是国内建成最长的双向6车道公路隧道，单洞总长6805m。棚洞建成后，山体稳定，结构安全新颖，保护了优美的自然环境，给南京老山林区增添了一道亮丽的风景线，完全达到了当初景观环保的设计理念。施工技术人员通过实践解决了在建设棚洞段过程中遇到陡峭边坡支护、溶洞密布和无现成施工经验可以借鉴的困难。本文介绍老山隧道棚洞段的施工工艺。     

环保型傍山隧道结构研究

为了保护南京老山二号公路隧道右线傍山段的自然环境，采用锚喷支护与棚洞结构相结合的傍山隧道结构形式，形成互为补充的完整受力体系和边坡防护工程，减小了刷坡范围。通过棚洞顶按一定坡率回填，种植树草，可有效地绿化洞口边仰坡。平面应变弹性数值模拟分析结果表明：该结构的变形与受力是合理的，在安全上均能满足相关技术规范。提出了该结构的合理施工方法。在路线傍山布置地段，构造物应顺应地形，提倡设置棚洞、半隧道，以达到保护边坡和自然环境的目的。     

中寨子隧道草市端右线洞口棚洞结构施工力学行为研究

结合抚顺草市（辽吉界）至南杂木高速公路中寨子隧道,介绍了棚洞结构的设计要点,对棚洞结构施工的全过程进行了弹塑性数值模拟。研究结果表明：棚洞结构既可满足洞口施工和运营期间的边坡安全要求,又有利于隧道洞口与自然环境的和谐。     

路基棚洞设计与施工技术的研究

为保护老狐山隧道右线出口路基段的边坡和自然环境,减少开挖,采用棚洞的结构型式,避免由于大开挖引起的边坡或山体不稳定而产生的落石、滑坡滑塌等灾害发生。用midas数值计算软件对棚洞结构进行计算,得出棚洞结构的位移和应力,并和规范进行对比,结果显示棚洞结构是安全的。对高边坡工程的处治有一定的指导意义。     

基于地层结构法的傍山路段棚洞结构设计

受线形、地形地貌等因素的影响,山区公路的傍山路段不可避免地要形成高边坡或偏压隧道,为减小地质灾害,最大限度地保护自然生态环境,棚洞结构是一个很好的选择。与普通明洞结构不同,棚洞结构受力比较复杂,不仅承受回填偏压荷载,还要不同程度地受人工边坡的影响。为深入研究边坡对棚洞结构的影响,提出了采用基于地层结构法的傍山路段棚洞结构设计,应用有限元软件动态模拟了棚洞施工的全过程,重点分析了不同应力释放率（0～50%）的荷载作用于棚洞时的结构内力及变形特征。     

公路隧道棚洞模型试验分析

以洪酉路6号棚洞为研究对象,建立模型进行试验.通过模拟不同边坡坡率和不同回填体材料的相互组合情况来监测棚洞结构的内力变化及其对边坡的支撑作用,用量测仪器监控棚洞结构主要受力部位的变化.模拟分析公路隧道中棚洞结构、边坡围岩和回填体3者之间的影响关系,从而指出在由棚洞结构、边坡围岩和回填体组成的系统中,并非所有坡率相同和回...     

公路隧道洞外生态减光模型试验研究

隧道照明是为了解决行车的安全性和舒适性问题,但随着大量公路隧道建成通车,隧道照明所带来的能源消耗问题越来越受到关注。相关研究提出对隧道洞口接近段采取必要的减光措施,可有效降低隧道入口段的人工照明亮度,从而达到节约电能的目的。在隧道洞外减光传统结构的基础上,提出新型的洞外生态减光结构,其利用藤蔓进行减光,具有减光效果好、造价低、节约隧道照明用电的优点。通过新型减光结构的模型试验,对顶部不同空隙率的减光效果进行对比分析,确定了减光棚的重要参数配置。研究结果表明:当减光棚顶部的藤蔓空隙率为10% 时,棚下路面照度与棚外路面照度的比值为0.30,基于人的视觉适应曲线,此空隙率的减光效果好。研究成果对于进一步实现隧道的绿色照明意义重大。     

组合式消能棚洞结构受荷性能研究

落石棚洞是公路交通中常见的危岩地质灾害防治结构，可分为靠垫层来吸收落石冲击能量的传统落石棚洞和靠弹簧耗能减震来吸收冲击能量的新型落石棚洞两类。运用薄板理论、结构力学以及变形协调理论对组合式消能棚洞结构受荷性能进行了研究，得到了顶板在落石冲击力作用下内力解析解以及棚洞横梁、纵梁的内力计算表达式。以国道G319武隆境内的某棚洞为例，对消能棚洞的内力进行了分析，采用消能棚洞结构形式后，横梁最大弯矩以及纵梁上下侧最大弯矩分别降低了15.0%，17.3%和6.9%，说明消能棚洞结构内力消减效果明显，较大地提高了其承载能力。     

棚洞施作时机对高边坡稳定性及棚洞结构的影响

目前棚洞结构的设计通常是在稳定边坡的基础上进行设置的,一般不考虑棚洞对不稳定边坡的作用;而实际上棚洞结构也是一个大型的支挡结构体系,对边坡稳定性是有帮助的。为了分析棚洞对边坡稳定性的影响,提出“边坡开挖应力释放系数”的概念,通过对棚洞不同施作时机的数值模拟,分析不同施作时机下棚洞对高边坡稳定性以及边坡对棚洞结构内力的影响,从而为选取棚洞结构的合理施作时机提供依据。     

超长管棚施工技术在公路隧道软弱围岩中的应用

以黄衢南高速公路阳排尖隧道为例,介绍了大于30 m超长管棚施工技术；并根据现场监控量测数据,对左右洞不同管棚施工技术效果进行对比分析；分析结果显示,一次性施作超长管棚在公路隧道软弱围岩地段有较好的实用性.     

公路滚石荷载下不同结构类型棚洞的抗冲击性能分析

随着棚洞应用数量的不断增加,其安全性和稳定性越发值得重视,然而在实际工程应用中棚洞被砸坏的案例仍是屡见不鲜。借助ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立不同类型棚洞的有限元模型,并对滚石冲击下的不同结构类型棚洞的响应进行了数值仿真。研究表明:(1)滚石冲击荷载会使棚洞结构中产生冲击波,冲击波的传播会引起结构应力和变形震荡,门式棚洞比半拱式棚洞的震荡反应明显;(2)抗冲击性能方面,斜柱式棚洞比直柱式棚洞更优越,半拱式棚洞比门式棚洞有优势;(3)门式棚洞和半拱式棚洞在冲击作用下的结构最危险处都位于立柱顶部内侧。首次从结构角度出发研究棚洞的抗冲击性能,其成果完善了棚洞既有理论,并为今后棚洞的合理设计和施工具有重要的指导意义。     

季冻区傍山公路棚洞设计与施工

依托吉林省东部山区高岭隧道进口（牛背岭）段高速公路建设，介绍采用新的设计理念，进行高岭棚洞的设计与施工，为其他李冻区傍山公路修建棚洞提供参考。     

软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。     

棚洞结构信息化施工的现场监控量测研究

为有效控制棚洞结构的施工安全,通过监测棚洞结构内力和结构位移以及棚洞结构与相邻边坡之间的相互作用力,及时了解各道工序下棚洞结构的内力分布和内力大小,以保证结构的安全可靠,并对以后类似工程监控量测具有良好的参考价值和指导意义。     

半拱形公路棚洞结构抗冲击性能优化

利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟落石冲击荷载作用下半拱形棚洞结构的动力特性,在分析棚洞结构受力变形的基础上,探索其抗冲击性能优化方法,提出通过调整棚洞截面形式控制应力扩散路径,从而提高棚洞的抗冲击性能。研究表明:将半拱形棚洞拱墙和顶板的连接断面向立柱方向水平偏移,使棚洞拱墙半径增大,水平顶板宽度减小,能有效降低滚石冲击引起的最大等效应力,减小棚顶的最大变形量,增强棚洞结构的抗冲击性能。     

棚洞结构模型试验研究

为了深入研究公路棚洞与边坡围岩体间的相互作用关系,应用基本相似模型试验,对不同边坡围岩条件、不同开挖坡率、不同回填体材料、不同边坡高度等组合情况进行试验。试验过程中,对回填体与边坡及棚洞结构间的接触应力、棚洞结构的表面应力、棚洞结构的位移等指标进行测试。模型试验结果表明,在相同边坡条件和棚洞结构条件下,土石回填相对于片石回填,棚洞结构的内力更大;相对于土质边坡,岩质边坡情况下棚洞结构受回填体材料的影响更大。     

大断面老山隧道洞身开挖施工工艺分析

老山隧道位于老山国家森林公园，是国内建成最长的双向6车道公路隧道，单洞总长6805m，最大开挖宽度19．2m。其中软弱围岩占50％以上，隧道洞口段埋深较浅，以软弱泥岩为主，开挖跨度大，围岩白稳能力差。施工过程中在洞口采取了明洞暗做，用套拱、护拱和超前管棚提前进洞；在软弱围岩较多的洞身使用台阶分部开挖法、单侧导坑法和正台阶预留核心土法等多种开挖方法以及超前管棚，超前导管、超前锚杆等超前支护形式。最终安全保质完成了对这一断面大、软弱围岩较多、不良地质现象较多，且长度大的隧道洞身开挖的施工。目前此工程已完工，施工质量在多次检测中受到专家和检测人员的一致好评，工程被评定为优质工程。