既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽快速开槽技术综述

采用人工手持混凝土切割机、凿毛机等通用机具进行既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽开槽施工，存在机械化程度低、开槽速度慢、难以满足隧道病害快速整治要求且施工安全难以保证等问题。在调研国内外隧道病害整治开槽方法和设备现状的基础上，基于金刚石锯片切削混凝土属于脆性破坏机制，提出“组合式刀具一次切削成槽”的隧道衬砌钢拱架安装槽开槽方法及施工工艺； 针对水射流切割技术，提出隧道衬砌钢拱架安装槽“水射流切槽”施工工艺； 针对切割轮和环形轨道开槽机，提出“多次切削成槽”方法及施工工艺。基于“组合式刀具一次切削成槽”、“水射流切槽”和“多次切削成槽”3种开槽施工技术，提出既有铁路隧道衬砌钢拱架安装槽开槽设备的研制建议。     

圆梁山隧道深埋充填性溶洞“爆喷”的机理分析

本文从地形地貌、区域地质条件及固、液、气三态物质的相互作用等方面探讨了圆梁山隧道深埋充填性溶洞产生“爆喷”的机理,希能为类似地质条件下隧道的安全施工提供些有益的借鉴。     

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。     

黔张常铁路高山隧道巨型溶洞处理技术研究

黔张常铁路高山隧道高位斜穿巨型溶洞，巨型溶洞体量大，整体稳定性较差，洞壁危岩分布较多，危岩向洞内位移，落石危险时有发生。为解决巨型溶洞处理带来的困难，降低安全风险，针对巨型溶洞提出线路绕避、回填处理和桥跨处理3类11个处理方案，在综合考虑施工、运营安全及经济性的基础上，选择回填处理方案，并最终确定“回填洞砟+上部注浆加固”的处理方案。施工中形成溶洞分阶段回填、洞壁洞顶锚网喷安全防护、回填体注浆加固、隧道明洞结构保护性施工和回填体工后沉降预处理等一系列关键施工技术。超厚回填体在线沉降监控和施工过程控制结果表明，溶洞处理施工顺利、处治方案技术可靠、成本经济，可为类似工程提供借鉴。     

大断面公路隧道临近溶洞开挖稳定性模型试验研究

为探明三台阶开挖中半揭露溶洞对大断面公路隧道稳定性的影响，以李洞隧道为研究对象，通过模型试验和理论分析，研究不同位置、不同尺寸溶洞对隧道围岩变形及初期支护结构受力特征的影响。结果表明： 1）不同位置、不同尺寸溶洞存在下隧道拱顶沉降及周边收敛时程曲线均呈“S”形变化，大致分为初期缓慢增长-突变-增长减缓-稳定4个阶段。2）掌子面挤出随溶洞内压变化呈现“指数型”增长，具有明显的内压突变点，仰拱位置处溶洞突变内压最低、边墙位置处溶洞突变内压最高，直径越小的溶洞对应的突变内压越高。3）溶洞位置对近侧的支护结构影响较大，对于远侧的支护结构影响偏小。改变溶洞位置，隧道钢拱架左侧的轴力呈现一定的波动，而右侧的轴力趋于稳定。     

特大跨度四线深埋隧道施工工法研究——以乌蒙山2号出口车站隧道为例

针对特大跨度四线铁路隧道,其开挖面积相当于6倍普通单线铁路隧道,开挖成洞难度大,尚无成功先例。以六（盘水）沾（益）铁路乌蒙山2号出口四线车站隧道工程为背景,通过数值模拟和现场监测,开展特大跨度隧道施工工法研究。研究结果表明： 1）通过“撑索转换”,即利用“外锚”替换“内撑”,实现拱部临时支撑的安全拆除,降低拱部支护体系转换过程中的施工风险,并且突破传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高了拆撑安全性及灵活性,同时为后续施工提供了较大的工作面。2）通过“以索代撑”,即利用锚索取代临时横撑,避免临时撗撑拆除风险,使得开挖更加灵活。3）采用三台阶“撑索转换”及“以索代撑”施工工法,实现了特大跨度隧道台阶法施工。     

隧道洞口设计原则探讨——施工便道引入对隧道洞口设计的影响

目前隧道洞口设计时常常强调贯彻“不破坏或少破坏原始地貌”的原则,很少提到“结合施工条件确定洞口设计方案”的原则,在一些特殊条件下隧道施工需要扩大洞口开挖范围从而造成洞口原始地貌的改变。为了解决目前铁路隧道洞口设计理念与实际施工脱节的问题,对几条铁路隧道洞口设计及实际施工进行了对比分析,提出了为确保铁路施工及运营安全,当隧道洞口地形陡峻且需要开辟洞口工区时应该结合施工便道引入确定洞口的开挖及支挡结构,强调隧道洞口设计不但要贯彻“不破坏或少破坏原始地貌”的原则,在地形陡峻时也要贯彻“结合施工条件确定洞口设计方案”的原则。     

“新意法”在国外隧道工程中的应用

介绍“新意法”在意大利等国隧道工程中的应用情况,并重点以意大利Vasto隧道坍方治理工程为例,详细剖析“新意法”在隧道设计、施工的不同阶段中的具体运用,为“新意法”在我国的推广应用提供参考。     

蒙华铁路中条山隧道高地应力F7断层软岩破碎段施工技术

为解决中条山隧道在施工至高地应力F7主干断层段时,左右线已施工完成的247 m初期支护发生严重变形开裂的问题,选取不同段落对“刚性支护一次到位”和“柔性支护释放应力后进行二次支护”2种方案进行试验,通过对监控量测数据分析和初期支护表面观察,得出以下结果： 1）软岩大变形段落采取“刚性支护一次到位”相比“柔性支护释放应力后进行二次支护”变形速率明显下降,最大收敛速率由28 mm/d下降至18 mm/d,最大沉降速率由24 mm/d下降至12.8 mm/d,释放应力时发生变形的“度”更易掌控; 2）在采取“刚性支护一次到位”的基础上,辅以优化“隧道边墙曲率”和“施工工法”等措施,能够有效控制隧道初期支护变形开裂,确保隧道结构的质量,顺利通过F7主干断层。     

基于“CC工法”的顶管隧道施工地表变形规律分析与研究

为研究“CC工法”施工地表变形规律，依托实际项目，通过对施工过程中地表变形实际监测结果进行整理分析，采用线性回归分析的方法对数据进行拟合，总结本项目“CC工法”顶管隧道施工地表变形规律，将隧道上部覆土扰动分为3类，发现隧道掘进时地表变形呈先隆起后沉降的形态，最终地表总体表现为下沉形态；提出后掘隧道与先行隧道之间存在地表变形影响叠加区，对叠加区的范围和形态进行研究，并分析得出后掘隧道施工对先行隧道地表变形的影响程度；修正传统Peck沉降预测公式，引入地表损失量修正系数和沉降槽宽度修正系数，并验证修正系数的适用性。在此基础上总结影响“CC工法”顶管隧道施工地表变形的主要因素，并提出控制措施。     

圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞钻孔注浆快速施工技术

圆梁山隧道是渝怀线最长的铁路隧道,全长11068m,是典型的岩溶隧道。隧道施工过程中共揭露了5个大型充填型溶洞,其中施工难度最大的2#溶洞为高压富水深埋粉细砂充填型溶洞。以该溶洞钻孔注浆施工为例进行了工效分析,并从注浆参数、注浆材料、机械配套和劳动力组织等几个方面对圆梁山隧道粉细砂充填型溶洞的钻孔注浆快速施工技术进行了探讨。     

贵广高速铁路上寨隧道溶洞处理技术

以贵广高铁上寨隧道岩溶工程地质特征及隧道结构加强措施为例,对采用大管棚支护穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段等软弱破碎围岩施工方法和旋喷桩对岩溶发育地段隧道底部进行加固处理的施工技术进行介绍。由于岩溶地质条件的复杂性,施工过程中进行超前地质预报并根据围岩地质条件进行动态设计,可有效降低施工安全风险及隧道结构安全风险;大管棚结合小导管注浆超前支护是穿越坍方地段、堆积物充填大型溶洞段的有效手段;且隧道底部较大较深溶洞采用旋喷柱加固效果良好。     

山区高速公路隧道穿越特大型溶洞施工技术

为解决隧道穿越特大溶洞施工中存在的技术难点,保证隧道工程的实体质量,以白须公隧道为研究对象,通过对溶洞岩体地质状况实施勘测,对岩体的岩层走向和节理分布情况实地调查,根据溶洞的实际状况和收集的数据确定溶洞的处理方案。提出溶洞底部采用桩基处理,在基础上构建承台及支撑墙,溶洞底与隧道结合处采用横向联系梁连接,对溶洞靠隧道一侧的侧壁及顶部围岩采用清理和喷锚加固等处理措施,有效解决了隧道穿越特大溶洞技术难题。     

顶部溶洞水压对隧道突涌水灾害影响的数值分析

岩溶地区地质条件复杂,在隧道修建中存在溶洞突涌水安全隐患,而顶部溶洞带来的灾害性更加明显,溶洞水压是其重要影响因素。针对隧道顶部溶洞,建立数值模型,将溶洞水压作为工况因素,分析围岩中的孔隙水压力变化规律,揭示隧道开挖过程中突涌水通道的分布情况。基于数值模型中单元孔隙水压力突变最大值判断方法,溶洞与掌子面围岩达到塑性状态后,监测两者之间的单元孔隙水压力随开挖步变化速率,找出每一行单元中的最大值,从而确定不同溶洞水压下的突水通道及安全厚度。研究表明,随着顶部溶洞水压增大,突水通道距离溶洞底部由近及远,而安全厚度也随之增大。     

不同位置充水溶洞对隧道开挖临界拱圈影响的数值分析

为揭示不同空间位置溶洞对隧道开挖拱圈的受力情况及危险程度,采用数值模拟方法,建立了分布于隧道拱顶、拱腰、边墙、拱脚及拱底的5种充水溶洞模型,在渗流模式下进行耦合收敛计算。在每一种工况下,采用全断面法模拟隧道开挖,随着开挖步的推进,溶洞与隧道间围岩逐渐达到塑性区贯通,以此时的隧道开挖拱圈为临界拱圈,并在临界拱圈均匀设置孔隙水压力监测点,分别提取各监测点在模型渗流平衡状态与开挖至临界拱圈时的孔隙水压力,计算两者孔隙水压力相对变化率。根据风险等级,将孔隙水压力相对变化率划分为红、橙、黄三级范围,最终基于数值计算结果可确定各工况的临界拱圈危险分区。该研究成果可用以指导隧道在不同空间溶洞下的合理施工和安全措施布控。     

齐岳山隧道岩溶发育特征与溶洞处治技术研究

为解决复杂岩溶隧道溶洞处治难题,以利万高速公路谋道连接线工程齐岳山隧道为依托,调研隧道施工过程中揭露的26处溶洞,分析溶洞的发育规模、充填特性、含水特性、发育位置与地质成因,采用数值模拟的方法研究特大型溶洞对隧道围岩变形的影响规律,通过案例分析探讨隧道不同位置溶洞处治技术。结果表明： 1）隧道揭露中型溶洞最多,大型溶洞次之,小型和特大型溶洞最少,揭露溶洞多为无充填或部分充填的干溶洞,发育位置主要集中于掌子面; 2）隧址区气候和水文地质条件利于岩溶发育,但由于隧道高程较高,地下水位接近或低于隧道设计标高,未揭露含水溶洞; 3）溶洞与隧道交接部位隧道围岩位移量最大,需加强支护; 4）形成隧道不同位置、不同规模溶洞的处治技术与原则并应用到工程实际中,后期运营结果证明溶洞处治效果良好。 溶洞处治应建立规范化超前探测、标准化处治流程、模块化处治技术及针对性处治方案。     

武汉地区岩溶发育特征及地铁工程中岩溶处理

以武汉地铁岩溶专项勘察资料和地铁工程中岩溶处理案例为依据,采用综合统计方法分析岩溶发育特征和规律,总结地铁车站、区间隧道穿越岩溶区时的处理方法。研究表明武汉地区岩溶为浅层岩溶,主要在岩面以下0~15 m范围发育,表现为溶洞、溶沟、溶槽,钻孔遇洞率约50%,线岩溶率约6%,溶洞埋置越深填充率越低。岩溶区主要分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ3种地质结构类型并对应高、中、低3种岩溶塌陷风险区。根据岩溶地质结构类型分类总结武汉地铁建设中采取的注浆填充、岩层注浆帷幕、土层隔离、旋喷加固及围护结构入岩等处理措施。     

强降雨条件下岩溶地质环境因素对隧道安全性的影响序列研究

为探究岩溶地质环境因素对隧道工程安全性的影响序列问题,采用室内模型试验方法,考虑岩溶隧道的溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距等地质环境因素,以湘粤岩溶地区典型公路隧道为依托进行试验研究。主要结论如下： 1）隧道衬砌表面孔隙水压力主要受到节理面倾角和溶洞布置形态的影响,且节理面倾角的作用要强于溶洞布置形态,竖向正交布置溶洞截面孔隙水压力变化区间约为斜向布置截面的10倍,而衬砌0°测点位置孔隙水压力变化区间约为180°测点位置的10倍; 2）衬砌表面土压力的影响序列为溶洞布置形态、节理面倾角、溶洞直径、溶洞与隧道间距; 3）节理面倾角和溶洞直径的增大均导致土压力的减小,溶洞距离和倾角之间符合l<-0.4θ+30时,衬砌顶部有明显的受压增大趋势。研究结果对岩溶区隧道灾害的研究具有一定的参考意义。     

圆梁山隧道2#溶洞段施工技术

渝怀铁路23标段圆梁山隧道2#溶洞位于毛坝向斜的高压富水段,水平剖面纵向宽度50m,在部分泄水的条件下测试水压为3.013MPa,且溶洞内富含粉细砂。本文主要介绍2#溶洞段顺利地实现全断面贯通的开挖施工技术。