一种无中导洞连拱隧道衬砌开裂原因分析及结构优化

为解决传统连拱隧道中导洞法施工工序繁琐、结构受力转换复杂等问题,云南某隧道采用了一种无中导洞连拱隧道,其后行洞钢拱架焊接于先行洞钢拱架,使初期支护相互搭接形成了连拱隧道中墙,从而避免了中导洞开挖,但在隧道施工中,先行洞二次衬砌左侧起拱线至左拱腰出现了大量纵向与斜向裂缝。结合隧道实际地质和施工状况,运用Flac3d建立了地层-隧道结构数值模型,研究分析了初期支护各自独立封闭成环和初期支护搭接处界面特性对无中导洞连拱隧道衬砌开裂的影响。结果表明:后行洞初期支护独立闭合成环时,即使初支结构之间产生了一定的滑移,隧道衬砌结构仍处于安全状态;后行洞初期支护未独立闭合成环时,搭接处会产生较大的相对滑移,初期支护承载力不能充分发挥,难以有效控制围岩变形和塑性区发展,先行洞二次衬砌承受了较大的围岩荷载,其左拱腰内侧边缘拉应力远超过了衬砌混凝土的抗拉强度,由此造成了左拱腰处衬砌开裂。因此,为避免无中导洞连拱隧道衬砌出现裂缝,建议在设计中应使连拱隧道初期支护各自独立闭合成环,合理加强中墙位置初期支护结构,施工中对关键施工环节、关键受力部位采取有效控制措施,保证支护结构的整体承载力。     

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。     

上长坪连拱隧道无中导洞施工方法比选研究

目前国内外连拱隧道大多采用中导洞法施工，而对无中导洞施工研究相对较少，缺少相关工程经验，且未对无导洞法施工技术优缺点和适用范围做深入而系统的研究。本文研究的上长坪隧道为分离式隧道过渡到连拱隧道，因其与大桥衔接过渡，设计的中隔墙厚度不等厚，采用复合式薄直中墙，其结构设计新颖，在设计无法做变更及4个月完成504 m的工期要求下，为实施高难度操作的设计方案，采用竖直型钢喷射混凝土结构及斜向支撑成功解决了中墙二次衬砌浇筑的难题，其竖直型钢喷混结构浇筑在左右洞二次衬砌之间作为中隔墙的结构部分，成功开创了复合式薄中墙设计施工新工艺。同时，此工法有效解决了防水漏水问题及成本控制问题，为无中导洞施工方法增加了新的工艺类型，提供了Ⅳ级围岩隧道无中导洞施工新型案例。     

无中墙连拱隧道爆破振动响应特性及安全控制措施

无中墙连拱隧道相较传统连拱隧道取消了中墙结构，其先行洞与后行洞初支拱架相互搭接构成整体隧道结构，因此在后行洞爆破开挖时，先行洞及连拱处的爆破振动安全控制极为关键。依托榨坊隧道工程，开展后行洞爆破振动跟踪监测，并对先行洞二衬的爆破振动衰减规律及频谱特性进行了分析；通过LS-DYNA三维有限元数值模拟，研究了先行洞横断面及轴向的爆破振动响应特性，比较分析了注浆加固及布设减震层对连拱处三角区围岩与先行洞衬砌结构的安全控制效果，并通过现场监测，对其应用于实际工程的控制效果进行了评价。实测数据显示：无中墙连拱隧道后行洞开挖时，先行洞边墙二衬的水平径向振动强度最大，且以掏槽孔爆破振动为主，主频集中在40～65 Hz。数值分析显示：先行洞爆破振动速度沿其横断面和轴向的分布均不对称，迎爆侧振动速度显著大于背爆侧，且迎爆侧拱腰至拱肩部位的振速最大；受波传播路径的影响，先行洞未开挖方向的振速相对较高，爆破振动速度沿隧道已开挖方向衰减更快；围岩超前注浆加固可保证连拱处上方三角区围岩的稳定与安全，可分别降低振速和最大主应力69.2%和57.9%;布设减震层可有效控制先行洞衬砌结构的振动安全，可分别降低拱腰和拱...     

复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用

高速公路连拱隧道可分为整体式和复合式2种主要结构形式,根据中墙的特点,每种结构又可分为直中墙及曲中墙,共4种形式。文章从连拱隧道中墙的构造、连拱隧道跨度、隧道结构防排水3方面对不同结构形式的连拱隧道进行分析比较,阐述不同结构形式的适用条件及优缺点,重点讨论复合式直中墙结构形式连拱隧道在复杂地形及富水地区条件下的优越性。结合工程实例,从设计情况、施工方法及关键部位施工3个方面介绍复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用及施工技术,为类似工程提供借鉴。     

大跨扁平连拱隧道复合式中墙优化研究

为确保隧道施工安全、减少开挖跨度和节约工程投资,针对某依托工程,首先通过ADINA有限元数值模拟,对不同中墙形状下隧道中墙的受力与变形特征进行了分析,选取了复合式中墙最佳形状,在此基础上,对不同中墙厚度时围岩位移、中墙位移与中墙应力等变化全过程进行了研究,并通过现场监控量测对数值模拟结果进行了对比和验证分析。优化了大跨扁平连拱隧道中墙形状,提出了中墙配筋的关键控制因素和Ⅴ级围岩地段合理中墙厚度。     

双跨连拱隧道中墙防排水设计与施工

中墙防水是双跨连拱隧道结构防水的关键。吴家庄隧道根据“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则,采用复合式中墙设计和“动态排水”的施工措施,从根本上解决了连拱隧道中墙防水的难题。     

当家湾双连拱隧道施工中隔墙数值模拟分析

在连拱隧道施工中,中隔墙至关重要。中隔墙上方作用荷载大小,不仅关系着连拱隧道在施工期间结构的安全,还直接影响工程造价以及隧道建成后衬砌结构的长期安全性。文中以十漫高速公路当家湾双连拱隧道为工程背景,采用有限差分软件FLAC^3D,对双连拱隧道三导洞法各主要施工阶段中隔墙的应力和变形进行分析,研究中隔墙的稳定性。     

浅埋偏压黄土连拱隧道施工方案有限元数值模拟

双连拱公路隧道在平面线路、洞口位置的选择上较分离式隧道自由度大,在一些中短隧道建设中,往往采用双连拱隧道结构形式。结合山西省离石黄土连拱公路隧道,进行黄土连拱隧道的关键施工力学问题研究:正洞上下台阶法与侧壁导洞法施工方案比较研究;先左洞(靠山一侧)施工方案和先右洞施工方案的对比。计算结果表明对于偏压黄土连拱隧道应采用先开挖靠山一侧的侧壁导洞法进行施工。     

连拱隧道中墙稳定性及合理宽度研究

沪蓉西高速公路分岔连拱隧道中墙结构的稳定性及合理宽度确定是设计施工中的首要问题.针对连拱隧道设计采用的整体式直中墙和复合式曲中墙2种结构,建立了不同的三维数值模型,采用三维弹塑性损伤有限元分别进行了研究.分析了不同埋深、不同中墙宽度情况下连拱隧道的稳定性及中墙变形受力情况、损伤区和屈服区分布.研究表明2种中墙内的损伤区和塑性区主要分布在中墙上部和底部,并随埋深增大和中墙宽度减小而增大,该部位是薄弱部位,应重点加固,相同条件下直中墙的受力和稳定性比曲中墙好,设计中应该优先选用直中墙.最后建立了中墙完好宽度与埋深和中墙宽度的多元线性回归预测模型,该模型可以根据埋深和中墙宽度预测中墙的完好宽度,从而确定中墙合理宽度.     

高速公路偏压连拱隧道施工方法数值模拟

对神土隧道的工程地质以及水文地质进行了介绍,采用有限元法对其进行了偏压连拱隧道施工力学行为分析。结果表明:采用三导洞配合台阶法施工是可行的;中墙在地表偏压和不对称施工条件下是稳定的,不会产生过大的倾斜:在施工中及时施作初期支护有利于控制围岩的变形,保证围岩的稳定和施工的安全。     

软弱围岩大跨度公路隧道施工方案研究

某公路隧道最大断面宽度为20.25 m,属于大跨度公路隧道。隧道洞身段围岩主要为IV级、V级砾岩、砂岩,具有岩质极软、岩体极破碎、自稳定能力差的特点。在施工扰动下,易发生软弱围岩自承能力丧失,引起塌方事故的发生。为确保该隧道的施工安全,根据该隧道的地质情况,选用中隔壁法和交叉中隔壁法为备选施工方案,对软弱围岩地区大跨度公路隧道的合理施工工法开展研究。研究表明采用中隔壁法施工时所产生的拱顶沉降、支护结构应力及地表沉降均为最小。中隔壁法可有效地控制大跨度公路隧道开挖工程中软弱围岩的稳定性。该研究成果可为类似工程提供有益参考。     

某连拱加小净距隧道穿越公墓区的设计分析

苏州市凤凰山隧道属于软弱围岩中浅埋大跨度连拱加小净距隧道,且隧道穿越凤凰山公墓区,隧道上方公墓密集,对隧道设计和施工要求很高。根据工程类比,初步确定隧道的支护参数;建立有限元计算模型,对隧道进行受力分析,并结合现场监控量测数据对支护参数进行调整;建立适合于复合式中墙连拱隧道的荷载结构法计算模型,对二次衬砌进行配筋计算;对传统的隧道防排水体系进行适当改进;并计算确定隧道爆破施工和机械开挖的埋深分界点,以确保隧道安全通过公墓区。     

软弱围岩浅埋连拱隧道力学特征测试与分析

为研究软弱破碎围岩浅埋连拱隧道支护体系力学特性,以某连拱隧道为依托,采用钢弦式传感器,对围岩压力、锚杆轴力、钢支撑内力、二衬受力及中墙内力等进行系统测试与分析。结果表明,拱部两侧拱腰位置围岩压力较大,呈"猫耳朵"分布。受地质和施工因素等的影响,拱部围岩压力实测值与公路隧道设计细则计算值相差较大。中墙底部及两侧边墙底部基底压力大。正洞锚杆轴力量值很小,建议取消正洞锚杆。侧导洞锚杆作用明显,根据围岩情况可以保留。钢拱架受力最大位置在拱腰处,拱顶处钢拱架承受拉应力,其他部位为压应力,部分拱架受力接近屈服,型钢拱架作用十分明显。中墙顶部钢筋计受拉,其余位置受压,中墙上部受力较下部敏感。左右线先后应力释放对中墙有一定的"纠偏效应",但中墙受力始终处于偏压状态。     

波纹钢拼装式连拱明洞结构受力数值分析

为了验证波纹钢拼装式连拱明洞结构的可行性,以高山寨隧道为工程背景,采用ABAQUS开展了波纹钢-混凝土结构明洞受力的数值分析。结果表明,明洞结构左右洞均是拱顶靠近中墙侧沉降值最大,右洞拱顶偏左处竖向沉降值最大,靠近边坡侧水平位移最大;明洞波纹钢结构在靠近中墙处和两侧拱脚的弯矩值最大,在两侧拱肩处波纹钢应力值最大;混凝土结构在两侧拱腰处应力最大;明洞结构受力状态处于安全范围内。     

浅埋偏压连拱公路隧道施工数值模拟分析

对于浅埋偏压连拱公路隧道,在洞口软弱围岩段。采用三导洞配合台阶法施工是可行的。其施工顺序应采用先埋深较浅一侧隧道再埋深较深一侧隧道。在施工中。中墙不会因为地表的偏压和不对称施工而产生过大的倾斜,从而影响中墙的稳定性。在施工中及时施作初期支护有利于控制围岩的变形．从而满足围岩的稳定和施工的安全。当地形较低一侧埋深太小时。应采用人工回填土的方式来增大覆盖层厚度,以便满足隧道进洞的最小埋深．同时应采用管棚加固措施。     

超大跨度隧道上台阶CD法中隔壁力学计算模型及施工力学行为研究

为研究超大跨度隧道分部开挖法施工中隔壁结构的施工力学行为,以山东滨莱高速公路改扩建工程双向八车道乐疃隧道为依托,基于初期支护钢架与中隔壁钢架之间的内力传递、变形协调及拱脚变位,将支护体系等效为支座可移动的三次超静定无铰拱-梁固接结构,建立了上台阶先导初期支护钢架-中隔壁钢架共同承载变位力学计算模型,采用理论分析、现场测试和力学模型计算相结合的方法,对超大跨度隧道上台阶CD法施工时中隔壁的力学行为进行分析。研究结果表明:拱顶沉降和周边收敛主要经历急剧增长、缓慢变形和趋于稳定3个阶段,且各变形值均小于设计预留变形量150 mm;受施工工序和结构约束条件变化的影响,钢架内外侧应力整体呈现出先急剧变化后逐渐趋于稳定的规律,各测点应力小于型钢屈服强度235 MPa;力学模型计算结果和现场实测数据的平均相对误差为12.6%,且规律基本一致;钢架轴力在上台阶施工过程中始终为受压,且最大值均在钢架拱脚处,受后导开挖影响,中隔壁钢架轴力增大,初期支护钢架轴力减小;先导开挖时钢架弯矩大部分部位为正,拱顶部位为负,受后导开挖影响,中隔壁钢架正弯矩值及正弯矩区域减小,同时初期支护钢架正弯矩区域减小,钢架拱脚附近弯矩出现负值;钢架结构整体处于偏心受压状态,受后导开挖影响,中隔壁钢架和初期支护钢架小偏心受压区域均发生移动,且两者钢架小偏心受压长度占比增大。     

连拱隧道曲中隔墙施工技术

结合白果坝1号连拱隧道的施工实践,介绍了曲中隔墙连拱隧道中隔墙的施工技术,重点分析了复合式曲中墙的施工难点和施工重点。     

M型连拱隧道的一种施工工法

结合实际工程施工经验,提出新奥法原理在M型连拱隧道施工中的应用主要体现在其施工为动态施工,对新奥法原理在M型连拱隧道的洞身开挖、洞身支护和衬砌等施工技术问题上进行了分析,介绍了防排水处理、监测和所采用的安全措施,实践证明M型连拱隧道施工的工法是安全可行的.     

叠合式中墙双连拱隧道施工技术

小洋山隧道在国内首先使用了叠合式中墙（为避免与设计规范复合式中墙相混淆）双连拱隧道结构形式。对于这种新颖的隧道结构,施工方案及施工方法的合理确定尤为重要,是贯彻设计原则、实现设计意图的关键。详细阐述叠合式中墙双连拱隧道的施工方法的确定（设计原则和方法,总体施工方案）,施工方案的实施（合理确定施工步距、采用控制爆破技术以减少后行隧道施工对先行隧道衬砌及中墙的影响,采取一定措施解决先行隧道的不对称受力问题）,同时阐述了施工监测及隧道防排水要点。小洋山隧道的成功实施丰富了山岭隧道的设计内容。