软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工，依托渝昆高速铁路（重庆—昆明）来福隧道，对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车，以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆，改进了三臂拱架安装台车；结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案，实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验，采用改进后的凿岩台车施工，与传统人工手持风枪凿岩相比，两台阶与三台阶断面钻孔作业，施工效率分别提升89%、90%；采用改进后的拱架安装台车施工，与传统人工配合机械安装拱架相比，Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见，采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率，还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。     

跃龙门隧道多功能钢拱架安装机快速施工配套技术

隧道施工机械化是我国隧道施工的发展方向。相较于开挖、衬砌机械化的快速发展,钢拱架安装机械化水平存在不足,长期以来较多采用人工作业,施工人员多、劳动强度大、施工效率及安装精度低,同时存在很大的安全隐患。本文通过跃龙门隧道机械化配置配套应用,分析了钢拱架安装机在机械化快速施工体系中的关键作用,并详细介绍了XZGMT411多功能钢拱架安装机相关参数、施工操作要点及注意事项。多功能钢拱架安装机的使用大幅提高了隧道施工效率及施工质量,缩短了施工工期。     

钢管混凝土拱架在地铁隧道中的应用研究

浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道初期支护体系常使用格栅拱架承担围岩荷载,然而这类钢拱架钢材用量大,制作工艺复杂.钢管混凝土拱架是一种承载力高、安装简易、经济性能良好的新型支护形式.用钢管混凝土拱架替代格栅拱架不仅可以降低工程成本还能加快施工速度.以荷载-结构模型分析计算钢管混凝土拱架,采用弹性中心法计算其截面内力.对钢管混凝土拱架的设计计算以大偏心受压为主,计算结果表明:钢管混凝土拱架在技术上是可行的,在工程实例中钢管混凝土拱架的支护成本仅为格栅拱架的61%.     

隧道施工坍塌突涌泥石流处理技术

介绍在隧道施工中遇到软流塑地质,坍塌突涌泥石流,采用大管棚双液注浆固结岩层,钢拱架网喷混凝土强支护,保证安全施工及进度,取得良好效果。     

黄土隧道大挖方段明洞拱墙衬砌快速施工技术研究

为减少边坡防护工程量,消除运营安全隐患,高速铁路高挖方路堑段多以隧道代替路基,即以隧道明洞的方式通过。传统的明洞拼装模板施工时间长、耗损多、且混凝土外观质量无法保证,进而影响防水施工。本文以银西高速铁路宁县一号隧道出口段175 m明洞施工为例,采用多作业面平行施工技术,利用钢筋绑扎台车,配合衬砌台车和外侧整体钢模板连续施工的方法,通过加强对模板拼装、衬砌浇筑及回填等关键工序的过程控制,在确保安全质量的前提下,实现明洞拱墙衬砌快速高效施工的目的。     

隧道初期支护钢拱架的应力分布规律研究

隧道开挖时,由于地质条件的不确定性和复杂性,导致支护结构受力状态发生变化,因此掌握支护结构应力分布规律对于隧道工程安全施工具有十分重大的意义。以下穿渝湘高速公路的凤咀江铁路隧道为背景,利用数值模拟和实际监测研究不同围岩和不同拱架间距下隧道初期支护钢拱架的应力分布规律,研究表明:(1)Ⅴ级偏差围岩最大拱架间距取0.8m,Ⅴ级偏好围岩最大拱架间距可增大至1.0m;(2)从应力分布角度看,钢拱架内外侧应力大部分为拉应力,且钢拱架最大拉应力出现在拱脚处,最大压应力在拱顶处;(3)当围岩质量状况变差时,钢拱架应力和应力梯度会迅速增大,钢拱架受力不均匀性也会显著增加;(4)在Ⅴ级偏差围岩条件下,当增大拱架间距时,钢拱架应力会迅速增加,因此要严格控制好拱架间距。     

高地应力软岩隧道合理支护方案试验研究

研究目的:基于高地应力软岩隧道在施工过程中产生大变形的问题,采取包含传统喷锚支护在内的三种支护方式现场进行试验研究,根据围岩变形、围岩压力、钢拱架应力和二衬混凝土应力等监测结果,分析兰渝铁路新城子隧道试验段的稳定性并选择适宜的支护方案。研究结论:(1)采用传统的喷锚支护方式难以有效解决高地应力软岩隧道施工中围岩的大变形问题;(2)采用环向注浆加固围岩+型钢拱架初支可以在一定程度上改善围岩的条件,减小围岩变形和钢拱架应力以及二衬混凝土应力;(3)采用双层初支,即采取先让后抗的支护方式,既可以吸收一部分围岩变形,减小初支的变形和钢拱架应力,同时也可以提供稳定的支护力,使二衬受力也相对较小,因此采用双层初支对控制高地应力软岩隧道的大变形具有明显优势;(4)本研究成果可为高地应力软岩中类似工程施工支护方案的选择提供参考。     

高速铁路山岭隧道智能化建造技术研究——以郑万高速铁路湖北段为例

高速铁路山岭隧道智能建造技术是“智能铁路”的有机组成部分,能有效节约人力资源,并更好的保证施工安全和质量,是我国高速铁路隧道建造技术的发展方向。为提升我国隧道工程建造技术水平,基于互联网、大数据分析、人工智能、BIM等技术,结合郑万高速铁路湖北段隧道机械化、信息化施工研究成果,围绕隧道支护参数设计、施工控制执行、施工质量管控及检测,提出了高速铁路山岭隧道智能化建造技术的总体架构,包括:高速铁路山岭隧道围岩智能分级系统、隧道设计参数智能化选择系统、隧道开挖及支护智能化施工系统、隧道质量智能化管控及检测系统、隧道智能化建造协同管理平台,分析了各系统的研究进展,并提出了我国隧道智能化建造技术发展的3个阶段。对推动我国隧道智能化建造标准体系的建立具有一定的参考价值。     

铁路隧道开挖作业线机械化与施工技术研究

结合高铁隧道工程实践,对比分析开挖作业线机械化选型,并就不同管径超前支护施工优劣做对比,探讨超欠挖控制技术以及凿岩台车装药平台个数的优化等。结果表明:单洞双线隧道机械化开挖建议采用1台阿特拉斯产全电脑三臂凿岩台车和1台铁建重工产全电脑三臂凿岩台车,能够满足现场施工需要;单洞单线隧道机械化开挖建议采用1台铁建重工产全电脑三臂凿岩台车或铁建重工产2臂凿岩台车。凿岩台车施工超前支护,建议采用Φ51自进式管棚超前支护方式。开挖进尺短时,周边眼采用长眼爆破,能有效控制超挖;开挖进尺大时,为了控制超挖,周边眼采用长短眼爆破。三臂凿岩台车吊篮增加至6个时,工效达到最优,可以满足现场施工需要。     

大断面隧道小净距上跨既有隧道施工方案优化北大核心

成都市轨道交通17号线二期工程阳公桥站—龙爪堰站区间隧道上跨既有7号线盾构隧道采用交叉中隔壁法施工。通过数值仿真结合现场监测,分析大断面隧道以小净距上跨施工时既有隧道拱顶隆起与地表沉降的变化规律,并通过分析新建隧道初期支护厚度、钢拱架间距、单次拆撑长度对既有隧道拱顶隆起和地表沉降的影响,对原施工方案进行了优化。结果表明:先行开挖的两个导洞施工对既有隧道拱顶隆起与地表沉降影响明显;既有隧道拱顶隆起与地表沉降随钢拱架间距和单次拆撑长度增大而增大,随初期支护厚度增加而减小。建议新建隧道上跨施工时采用初期支护+二次衬砌+三次衬砌的复合衬砌结构,钢拱架间距取0.4 m,单次拆撑长度取6 m。     

钢拱架锈蚀对隧道支护体系安全性影响研究

现实隧道工程中,尤其是在有水压、海水等环境下,隧道衬砌中钢筋锈蚀现象尤为突出,钢筋锈蚀使钢筋力学性能退化、锈蚀钢筋与混凝土间的粘结性能退化,这对隧道长期运营的安全性造成很大的影响。采用非线形有限元ADINA软件对Ⅴ级围岩条件下钢拱架锈蚀对支护结构的影响进行探究,得出了在该围岩条件下钢拱架锈蚀对支护结构影响的临界锈蚀率,具有实际的工程意义和实用价值。     

大相岭泥巴山隧道高地应力段施工技术

大相岭泥巴山隧道长度长,埋深大,地质情况复杂。针对隧道挤压大变形和岩爆事故频发的工程现状,对不同埋深条件下地应力分布进行统计分析,对岩爆烈度进行预测,提出了坚持光面爆破、采用胀壳式锚杆加固、在喷射混凝土中外掺超细沸石粉和速凝剂、并辅以新型退火(柔性)钢丝网,增加钢拱架支护等有效的综合技术应对措施安全通过了烈度不同的岩爆地段。     

大断面膨胀土隧道结构受力特性测试研究

研究目的:大断面隧道因其跨度大、形状偏于扁平,在施工过程中表现出独有的力学特点,经常造成围岩大变形侵限、区域性塌方、底鼓和支护结构开裂等施工风险,而这些特点在膨胀土环境中表现的尤为明显,因此研究大断面膨胀土隧道支护结构受力特性具有重要的工程应用意义。本文以银西线庆阳隧道为工程背景,首先通过室内试验确定红黏土围岩的膨胀参数,然后利用现场监测手段对庆阳隧道支护结构的力学特性进行研究,并评价其支护结构受力性能,以期对同类隧道施工起到一定的指导作用。研究结论:(1)隧道膨胀土最大膨胀率为67%,最大膨胀力达到67.42 kP a,施工过程中应加强超前地质预报,尽可能减少水害对施工的影响;(2)隧道拱顶、两侧拱腰及底部具有较大围岩压力,围岩压力呈对称分布,初支闭合后拱顶附近围岩压力基本稳定,但两侧拱腰及仰拱位置围岩压力持续增大;初支闭合后钢拱架受力持续快速增长且受力基本对称,隧道上部初支内钢拱架受力始终较大,拱顶钢拱架应力最大达到1.46 MPa;(3)二衬施作后,初支仍存在一定变形,二衬左右两侧衬砌压力增长显著,二衬两侧拱脚位置混凝土应力增大明显;(4)本研究成果可为大断面膨胀性隧道设计优化和安全施工提供理论指导与科学依据。     

纵环向注浆联合支护技术在滑坡体黄土隧道中的应用

结合工程实践,采用方案比选优化、现场试验测算及实施验证,归纳总结青兰高速公路青皮塔隧道纵环向注浆联合支护施工技术,本工程穿越原始森林浅埋偏压黄土滑坡带,滑坡段土体极发育,土体松散,含水率达25.8%~31.5%,基底承载力不足200 kPa,隧道埋深浅,围岩稳定性极差。本技术在普通隧道超前纵向注浆支护的基础上进行改进,增加径向浅层注浆,采用水泥-水玻璃双液浆,形成了钢拱架、超前纵向与径向注浆导管、固结体联合的支护体系,提高了岩体的稳定性,有效控制了洞体整体变形,减小岩体变形,确保偏压高含水量黄土隧道施工质量和安全,保证了后续作业施工和运营安全,加快了施工速度。     

带模注浆新型铁路隧道衬砌台车施工技术的优化

在京张(北京—张家口)高速铁路隧道衬砌施工中应用了带模注浆新型铁路隧道衬砌台车,对于预防隧道二次衬砌拱顶空洞效果良好,极大地提高了隧道拱部衬砌施工质量。本文总结该新型台车的应用经验,分析得出合理的拱顶注浆时间段——自隧道拱部混凝土浇筑完毕后12 h至拆模前。通过增加纵向注浆管并使之连通径向RPC注浆管,优化了注浆技术,克服了注浆管易被堵塞的问题,提升了隧道衬砌施工质量。     

深埋大断面土质隧道初期支护结构受力特征研究

研究目的:新奥法中初期支护结构作为承受围岩压力的主要结构有着重要的作用。为研究深埋大断面隧道复合衬砌中初期支护结构的受力特性,本文以银西高铁庆阳某隧道为工程依托,通过现场监测,得到深埋大断面红黏土隧道的围岩压力、钢拱架内力与混凝土内力变化规律,分析初期支护结构内力变化规律及分布特征。研究结论:(1)红黏土大断面隧道两侧的围岩压力大于拱顶和仰拱内的围岩压力;(2)初期支护结构内力呈现出上大下小的分布规律,且钢拱架承担了大部分围岩压力;(3)可考虑在边墙及拱顶增高钢拱架标号,仰拱内减少拱架截面积,以达到充分利用材料降低造价,提高衬砌结构可靠性;(4)本研究结果可以为类似地质条件下衬砌设计优化及隧道初期支护的施工组织提供参考。     

新宝塔山隧道出口段施工监测与控制

新宝塔山隧道施工条件较为复杂：地层岩性差、不良地质条件多、新建隧道与既有隧道相邻、穿越较多的地表建筑物、存在局部覆土较浅地段等。介绍了与既有隧道相邻的出口段的拱顶沉降及净空收敛、初期支护与围岩之间的压力、初期支护混凝土应力、钢拱架内力和围岩内部位移量测,从而及时掌握隧道施工中的相互影响程度,以便修改施工参数,合理安排施工工序,大大降低隧道施工中的风险。监测数据对于确保隧道的施工安全具有很重要的现实意义,并对未来临近隧道施工对既有小间距隧道的设计施工也具有较好的参考价值。     

预切槽法开挖黄土隧道预衬砌支护参数研究

研究目的:随着我国交通建设的发展,迫切需要解决软弱围岩隧道机械化施工的问题,本文以洪亮营大断面黄土隧道为依托工程,采用数值模拟方法分析不同条件下预衬砌的整体安全性,通过对预衬砌的支护参数进行分析,以期为后续类似工程的设计与施工提供参考。研究结论:(1)钢拱架间距对预衬砌整体安全系数有显著影响,间距越小,安全系数越高;(2)不同的预衬砌拱脚处理措施,对预衬砌整体安全系数影响较大;(3)由于切槽采用分段施工,各段接头部位的安全系数较低,当预衬砌局部弱化程度超过50%时,预衬砌的整体安全系数不能满足安全要求;(4)本研究以洪亮营大断面黄土隧道实际工程为依托,获取了预衬砌在不同的埋深、不同的钢拱架间距、不同的拱脚处理措施以及不同的预衬砌局部弱化程度条件下的整体安全性,可为预切槽法隧道在今后的工程设计和施工中提供指导作用。     

桑树坪2号隧道拱架加固及喷射砼施工难点及对策

隧道病害整治中经常采用钢轨拱架支护加固及锚喷混凝土加固的办法,但在施工中易出现拱架制作、安装困难,拱架易断裂,混凝土喷射机堵塞,混凝土用水量难以控制,混凝土表面凹凸不平、回弹量大等问题。在下桑线桑树坪2号隧道病害整治工程施工中,我们采取各种措施,圆满完成了施工任务,确保了施工质量和施工安全。     

新近系泥岩隧道初期支护受力特性研究

富水区泥岩隧道开挖后经常出现支护结构大变形乃至开裂现象,影响隧道的施工和长期运营安全。为掌握新近系泥岩隧道支护结构和围岩的变形动态,开展相应的室内试验与现场监控量测以及数值模拟。采用室内试验方法获得泥岩的物理力学参数;通过现场监测方法得到围岩压力、钢拱架应变;采用数值模拟的方法获得泥岩软化前、后拱顶及拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值的大小。研究结果表明:泥岩呈弱崩解性,且具有一定膨胀性,是导致围岩变形持续时间较长的主要原因;多数测点钢拱架弯曲,导致初期支护承载力不足,进而引起初衬混凝土掉块脱落;泥岩软化后,隧道同一位置处拱顶、拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值均远大于泥岩软化前的数值,泥岩遇水软化是导致隧道支护结构产生大变形的原因之一。研究方法和结论对新近系泥岩隧道的设计和施工有一定的参考价值。