全粘结型锚杆加固隧道掌子面强化机理研究

针对目前我国城市隧道和客运隧道建设遭遇软弱围岩时塌方事故频繁发生的状况,对全粘结型锚杆插入掌子面前方待挖核心土体注浆后可以有效地提高加固体的黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E,提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度和刚度、抑制地表沉陷,提高掌子面的稳定性的特性进行研究,分析全粘结型锚杆加固掌子面的强化机理,旨在获取全粘结型玻璃纤维锚杆加固掌子面提高待挖核心土体黏聚力C、内摩擦角以及弹性模量E的幅度,避免隧道频繁发生塌方事故。通过在浏阳河隧道的现场试验应用表明:全粘结型锚杆能够有效地提高掌子面前方待挖核心土体的整体强度,保证隧道施工过程掌子面及其周围围岩的稳定性。     

“盖挖+自进式管棚”进洞法在崩坡积体中的应用

新疆G575线东天山特长公路隧道出口穿越较大超浅埋崩坡积体。为保证隧道在超浅层崩坡积体中安全、快速通过,控制隧道变形、坍塌、滑移等风险,采用“盖挖+自进式管棚”进洞法施工方式,在发挥盖挖法形成的初期支护钢架 “拱”保护作用下,确保“拱下”洞内自进式管棚施工的安全; 并采用超前自进式管棚注浆预加固松散崩坡积体围岩的施工方式,实现暗洞中安全快速地掘进,确保施工工期。通过对不同进洞方案比选研究与现场实践,并对隧道施工过程中的拱顶地表沉降、洞内拱顶下沉、洞内水平收敛进行监测,回归分析量测数据后充分证明： “盖挖+自进式管棚”进洞法施工对崩坡积体的整体稳定性没有产生影响,采用“盖挖+自进式管棚”法,在崩坡积体中既可确保安全进洞,还可缩短工期。     

注浆加固工法在齐岳山隧道F11断层施工中研究与应用

在应对齐岳山隧道F11高压富水断层施工中,综合国内外类似地层的施工方法进行比较,拟采用注浆工法进行堵水加固施工处理,由于采用全断面超前预注浆工期长的缺点,在钻孔注浆方案设计过程,根据实际地质情况,大胆进行理论创新,将原帷幕注浆“柱状加固模式”,优化为“桶状加固模式”,在保证效果的前提下,减少工程数量,并在后续施工中推广应用,最终形成以封堵较大裂隙水和加固围岩为主要目的的围岩加固注浆模式,大大地缩短了施工工期。     

新意法在浏阳河隧道施工中的应用

新意法是一种能有效控制浅埋大断面隧道核心土变形的设计、施工指导方法;根据自主创新研究开发的浅埋大断面隧道全断面预加固工法,选取武广客运专线浏阳河隧道施工参数,然后进行数值模拟、模型试验、现场监控量测反分析,验证隧道施工稳定性。     

隧道超欠挖对隧道成本的影响及控制途径

阐述了钻爆法隧道开挖时超欠挖产生的原因,分析了超欠挖对隧道施工成本的提高产生的重要影响,以此期望能够引起足够重视。最后提出控制隧道超欠挖的三条主要途径：①强化现场施工管理,这是减少超欠挖的根本措施;②实施“新奥法”技术,这是减少超、欠挖的有效技术措施;③改变“宁超勿欠”的传统观点,树立“少超少欠”的观点。     

隧道成型控制爆破技术及围岩损伤范围研究

为解决因初期支护格栅拱架限制周边眼钻凿精度而引起的隧道周边超欠挖问题,以青岛地铁1号线瓦屋庄站至贵州路站区间工程为例,介绍“长、短眼”控制爆破技术,提出“长、短眼”布置方案,并采用质点峰值振动法和激光隧道断面检测仪分别对“长、短眼”爆破技术产生的围岩损伤范围和隧道超欠挖量进行分析和监测。结果表明： 1）采用“长、短眼”控制爆破技术,Ⅳ级围岩段隧道周边超欠挖控制在150 mm以内,且理论计算每米进尺回填混凝土节省成本7 182元,可提高工程经济效益; 2）长短眼爆破产生的损伤范围为0.29~0.33 m,隧道拱顶沉降、净空收敛量均控制在10 mm以内,施工效果好。     

新意法在浅埋大断面隧道施工中的应用研究

新意法是一种能有效控制浅埋大断面隧道核心土变形的设计、旌工指导方法;自主创新研究开发适应我国国情的浅埋大断面隧道全断面预加固工法,保证施工稳定性具有重大的工程实际意义。本研究结合武广客运专线浏阳河隧道施工,基于正交试验原理,安排数值模拟试验方案,得到各级围岩下浅埋大断面隧道施工参数建议,为施工提供理论指导。     

干燥粉细砂地层大断面隧道全断面开挖施工工法

为解决隧道内天然含水率小于3%的干燥粉细砂层,特别是针对隧道全断面均为密实的干燥粉细砂地层,在上白隧道施工中通过对掌子面全断面施做超前密排旋喷咬合桩进行预加固,形成帷幕墙后,再采取多台阶预留核心土顺次开挖工法、控制掌子面正面砂层位移、控制支护脚部下沉等施工方法,成功解决了大断面砂层隧道开挖掘进时流砂、滑砂的施工难题,可供类似工程借鉴。     

独立隧道、小净距隧道和连拱隧道结构受力独立性研究

 独立隧道、小净距隧道和连拱隧道三种隧道设计与施工都要遵循“基本维持围岩原始状态”和“能量最小原理”。只要结构设计合理、科学组织施工，即可基本保持小净距隧道和连拱隧道洞体受力的独立性。连拱隧道优化断面衬砌压力和内力分布基本对称，与分离隧道相接近，是一种合理的连拱隧道构筑方法。     

地铁区间渡线段隧道施工技术

深圳地铁大剧院-科学馆区间（简称“大－科”区间）渡线段为浅埋、结构类型复杂的区间隧道,详细介绍了该段隧道的超前预加固方案、施工顺序、开挖方法以及隧道穿越煤气管重点部位的特殊加固方案等,为今后类似条件下的工程建设提供参考。     

全风化红砂岩地层隧道掌子面变形特征及控制技术研究

为解决全风化红砂岩地层隧道在开挖过程中出现的掌子面失稳问题,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,利用现场调研、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的变形特征及控制技术进行系统研究。结果表明： 1）掌子面挤出位移主要集中在掌子面高度3~10 m的位置,掌子面最大挤出位移出现在上台阶和中台阶交界位置。2）拱顶沉降主要发生在已开挖段和掌子面前方约1倍洞径处,其预变形量占总变形量的比值均在40%以上,最大达到78.33%。3）掌子面前方核心土挤出变形曲线的变化趋势从快速减小到缓慢减小,直至减小为零,大致将其分为强影响区、弱影响区和无影响区3个区间,影响范围为5.8~19.2 m。4）阳城隧道采用超前水平旋喷桩和三台阶预留核心土法可以较为有效地控制掌子面的挤出变形,实际施工中,建议在采取降水措施的情况下将2种控制措施配合使用。     

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题,在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上,采用现场试验的方法,研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道,采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的,结合超前加固、支护结构补强等措施后,支护结构累计变形较前期减小一半以上,支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖,隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内,相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%,工序循环时间减少3 h左右,月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。     

东天山隧道穿越断层破碎带初期支护变形分阶段控制标准研究

为解决东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带软岩大变形问题，综合采用理论分析、数值模拟、现场监测与统计分析等手段，开展隧道两台阶预留核心土法和三台阶法施工初期支护变形控制标准研究，并提出隧道初期支护变形分级预警方法。研究结果表明： 1）东天山隧道穿越F2断层破碎带的预留变形量选取60~80 cm能够满足施工要求。2）对于两台阶预留核心土法，上、下台阶开挖产生的初期支护变形占其总变形量的比例建议为60%、40%；对于三台阶法，上、中、下台阶开挖产生的初期支护变形占比建议为20%、65%、15%。3）当初期支护变形未超过预留变形量、超过预留变形量但未超过5%二次衬砌设计厚度、未超过10%二次衬砌设计厚度时，分别启动Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警。Ⅰ级预警时正常施工，Ⅱ级预警时采取控制开挖进尺和台阶长度、及时设立护拱、尽快封闭初期支护等处治措施，Ⅲ级预警时则进一步采用短台阶或微台阶法施工。     

岩堆体隧道洞口浅埋段开挖进尺的计算与分析——以云南麻昭高速公路赵家屋隧道为例

为了解决岩堆体隧道施工经验缺乏和开挖进尺选择随意性的问题,结合云南麻昭高速公路赵家屋岩堆体隧道工程实例,基于筒仓理论,提出了岩堆体隧道洞口浅埋段开挖进尺的计算公式,分析了核心土留设长度和不同岩堆体力学参数条件下的合理开挖进尺。结果表明:岩堆体隧道施工中,若不采取预支护或预加固措施,各开挖进尺下隧道掌子面安全系数均较小,掌子面存在失稳风险;留设核心土能明显提高隧道掌子面的稳定性;开挖进尺对围岩黏聚力敏感,这对岩堆体隧道稳定性不利。     

赣深高铁龙南隧道大型富水断层破碎带施工技术

为解决富水铁路隧道断层破碎带极易突水涌泥的难题，依托赣深高铁龙南隧道F8断层施工，采用地表抽水试验获取F8断层破碎带岩土体渗透系数、抽水影响半径等水文地质参数，提出“地质雷达+TSP+超前钻孔”综合预测手段超前探测断层影响区，并采用“分水降压+内堵外固+安全监测”等综合处理措施。结果表明： 1）通过地表抽水试验计算得出，渗透系数为0.309 7～2.803 2 m/d，抽水影响半径为247.59～763.31 m，验明隧道断层水具有承压性，为降排水提供依据； 2）运用综合地质预报精准探测隧道掌子面DK99+435已提前进入F8断层核心区； 3）采用综合处理措施，断层水可控排放，注浆后取芯率为85%，涌水量为0.83 L/(m·min)，注浆加固效果良好。     

超前桩复合土钉墙技术研究

以三亚大东海经济适用房基坑支护工程为实例,研究了超前桩复合土钉墙的稳定性。依据圆弧滑动分析法的原理,采用MATLAB软件进行编程,分别对各种可能的土钉和超前桩破坏方式进行了分析,计算出各工况下基坑的最小稳定系数。最后分析了超前桩复合土钉墙支护结构中超前桩对基坑稳定性的影响,为超前桩复合土钉墙的设计提供依据。     

多年冻土区铁路路基沉降现场监测研究

选取某高原铁路多年冻土典型区段，依托冻土观测桩开展冻土路基沉降监测研究。研究结果表明:2010年～2019年间，受气候及工程影响，该段路基下的原多年水热平衡状态遭到破坏，冻土退化现象非常普遍，路基10年累计沉降量大于0.1 m的测点数占总测点数的17 %；由于左右测桩不同位置的环境细微条件不同，导致沉降量存在差异，但总体趋势基本一致；冻土路基累计沉降量与时间线性关系显著，对未来路基沉降进行预测，提前预防各类病害具有重要意义。     

异形加强冻结管在管幕冻结法中的冻结效果及使用方法研究

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段的超前预支护体系采用管幕冻结法,该工法将3种功能不同的特殊冻结管内置在顶管内进行冻结封水。其中异形加强冻结管主要起到减少或是抵消由于开挖和施作衬砌引起的热扰动以抵御冻土弱化的作用。结合管幕冻结法大型物理模型试验,重点分析异形加强冻结管的冻结效果及其使用方法。结果表明:1)异形加强冻结管降温效果明显,能抵御开挖和施作衬砌带来的热扰动;2)提前开启异形加强冻结管,形成良好的冻土帷幕后开挖更安全。     

谈太沙基有效应力原理的是是非非

太沙基有效应力原理是否正确一直存在争议，尤其是砂性土适合“水土分算”，与太沙基有效应力原理相符，黏性土适合“水土合算”，与太沙基有效应力原理不相符问题，众多学者各执一词。本文对太沙基有效应力原理的由来与核心内容进行分析，指出太沙基将孔隙水压力作为中和应力（中和应力对土体变形无影响）这种观点是不正确的，进而推导出的有效应力也不正确。笔者采用水平截面的力平衡原理，引入给水度参数，推导出新饱和土有效应力原理公式，计算出来的水土压力值与实际值更相符。希望能对理论土力学的发展和水土压力计算有所帮助。     

下穿既有地铁盾构区间的矿山法隧道核心土优化分析

在穿越工程中,通常采用预留核心土技术控制隧道开挖过程中掌子面的稳定和变形。结合北京地铁6号线下穿既有盾构区间的矿山法隧道施工实例,对预留核心土的纵向长度和横向尺寸效应进行优化分析。研究结果表明：掌子面稳定性与其核心土高度成正比,而核心土纵向长度取0.5倍洞跨、上下底宽度比为2/3时利于掌子面稳定,其结论可供类似工程参考。