高地应力软岩隧道超前导洞法施工围岩变形预释放规律分析

为解决高地应力软岩隧道大变形问题,在正洞开挖前先开挖超前导洞,通过超前导洞的位移释放部分初始应力,从而减少正洞扩挖后的支护变形和降低作用在支护结构上的压力.本文引入释放率概念,通过对超前导洞的不同尺寸、位置等条件下围岩变形预释放规律的数值分析和研究,提出了具有较好释放效果的合理参数组合.     

高地应力软岩隧道不同施工方法数值模拟变形分析研究

结合木寨岭隧道的实际施工方法,采用三维有限元软件Midas/GTS,分别对隧道的4种施工方法进行数值模拟,4种施工方法分别为全断面法、二台阶法、三台阶法和超前导洞扩挖法。选取适当的物理力学参数进行数值建模,从模拟结果中提取拱顶沉降、水平收敛、隧道应力、塑性区等数据进行对比分析,从而得出最优的施工方法,即适用于高地应力软岩隧道的施工方法,以及相应的支护措施。并在讨论部分引用类似状况隧道实测数据进行对比分析,验证数值模拟的合理性和正确性,可以为高地应力软岩隧道设计施工提供一定的参考。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

阳山隧道高地应力近水平岩层变形控制关键技术研究

阳山隧道是蒙华铁路的重难点控制性工程,2号斜井正洞小里程方向穿越高地应力近水平岩层,在施工过程中出现初支变形、底板隆起,甚至出现垮塌,严重影响了隧道施工安全。针对阳山隧道2号斜井正洞小里程方向高地应力现场表现情况,确定了该段地应力测试结果,采用了微台阶与限阻器相结合的施工工法,通过对典型断面初支拱顶下沉、水平收敛情况监测分析,发现限阻器变形可以吸收来自围岩的构造应力,消除了高地应力引起的初支拱顶开裂剥落、格栅钢架扭曲变形等病害。研究结果表明,该工法是阳山隧道高地应力近水平岩层变形控制关键技术,为后期同类隧道施工提供了宝贵的施工经验。     

双侧壁导坑法隧道施工引起的地表沉降分析

以哈尔滨地铁大断面隧道为背景,对双侧壁导坑法施工诱发的地面沉陷及隧道本身的变形规律进行研究。利用MIDAS/GTS建立空间有限元模型,采用数值模拟和实际监测数据相结合的方法,对地表沉降、拱顶下沉进行分析。研究结果表明:地表沉降曲线呈"漏斗"状,且沿开挖导洞中线呈对称分布,影响范围约为2. 5D(D为隧道洞径);左上导洞(1号导洞)、右上导洞(2号导洞)、中上导洞(5号导洞)开挖是引起地表下沉的主要原因;拱顶沉降主要发生在距开挖面15 m(1倍隧道洞径)范围内,最大下沉值为-17. 79 mm,占拱顶总沉降量的66%;采用超前加固的方式控制拱顶下沉效果显著,数值仿真结果与实际监控量测数据吻合较好。MIDAS/GTS有限元数值仿真软件可以有效地预判地层变形。     

锦屏二级水电站特大断面隧洞围岩稳定性研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞施工为背景,对特大断面隧洞开挖围岩稳定性进行研究.依据围岩地质和断面形状与尺寸,结合隧道工程理论与方法,确定了监测断面并在各断面安装埋设了锚杆应力计、多点变位计和反射膜片,通过对TBM组装洞现场监测并对实测数据进行分析,得出了施工过程中围岩应力和位移及其变化规律.结果表明,围岩的应力和变形都在可以接受的范围内,处于稳定状态.说明施工方法、作业顺序和支护形式及其参数是合理的,能够保证在恶劣条件下开挖时围岩的稳定以及地下结构安全.     

超大断面暗挖隧道双侧壁导坑法施工沉降预测及控制

地铁工程暗挖大断面隧道分多导洞施工时,群洞效应对沉降控制影响较大,为将地表及拱顶沉降量控制在监测预警值及控制值以内,需将监测预警值及控制值分解至每个导洞,来分别控制每个导洞开挖引起的地表及拱顶沉降。针对本工程双侧壁导坑法施工大断面6导洞施工顺序,根据经典的Peck公式将地表及拱顶监测预警值14 mm及控制值20 mm分配至每个导洞,确定本工程停车线隧道各个导洞沉降控制指标,得出与工程施工同步的各导洞监测控制值,绘制了导洞施工时其横向及纵向影响曲线,并在施工中采取一定的措施抑制大断面隧道最终的沉降。     

黄土连拱隧道施工方案优化分析

为了优化双连拱隧道的施工方案,依托山西某黄土连拱隧道,利用ANSYS建立数值模型并导入FLAC3D中,模拟了三导洞法和台阶法的开挖,分析了两种施工方案下连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降规律,拱顶和中隔墙大主应力变化以及压力拱范围,结果发现:台阶法施工该连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降、应力影响范围比三导洞法小,台阶法施工连拱隧道使得中隔墙的偏应力条件较早得到纠正,形成了较好的受力体系。最终台阶法(三导洞法)形成的拱顶、中隔墙上部围岩压力拱为1.0D(1. 5D)范围,台阶法施工对围岩的扰动范围也更小。因此,为保证该隧道的整体稳定性,建议本隧道采用台阶法施工。     

微台阶法在大断面黄土隧道的应用研究

大断面黄土隧道,国内目前一般采用CRD法、三台阶法等进行施工,但施工工艺繁琐,对施工人员技术素养要求较高。依托蒙华铁路王家湾隧道所采用微台阶法修建技术,通过数值模拟对比分析不同支护时机下隧道变形特征,论证微台阶法适用于大断面黄土隧道的可行性。研究表明:微台阶法在支护及时的情况下,可有效控制围岩变形。当支护较为滞后(应力释放达80%)时,洞周收敛变形接近规范允许值;当过早支护时(应力释放20%),虽然位移较小,最大拱顶沉降为2. 18 cm,水平收敛最大值5.8 cm,但初支承压很大,可能造成初支破坏乃至失稳。推荐微台阶法在应力释放40%～60%之间时施作初支。微台阶法在大断面黄土隧道可有效控制洞周收敛变形,适用于快速机械化施工,减少施工工序,成本相比传统CD法每延米可降低2万元左右。本项目可为类似工程提供指导。     

超小净距特大断面地铁车站施工关键技术

重庆地铁礼嘉车站为地下二层双洞4线双岛暗挖车站,最大断面达856 m2。通过数值计算结合现场实测对中岩柱单边落底法施工的特大断面、超小净距、多交叉口隧道进行了研究,分析了不同开挖步序时拱顶位移以及中岩柱宽度、先后行洞合理施工纵距对隧道施工的影响。研究表明:大断面隧道采用中岩柱单边落底施工方法是可行的,中岩柱单边落底施工方法的关键工序是第1步序和第2步序的开挖,施工中应加强监控等措施;中岩柱的宽度宜大于1.5 m;后行隧道与先行隧道间的施工纵距取20 m是合理的。     

深埋高地应力引水隧洞应力解除爆破施工技术应用

锦屏二级水电站为超埋深大洞径长隧洞特大型地下水电工程,引水隧洞开挖施工过程中高地应力造成岩爆是施工的重难点之一。在实际施工过程中,采取多种措施相结合的方式进行岩爆的预测、预报及防治。介绍了深孔应力解除爆破施工技术在本工程3号、4号引水隧洞强岩爆段应用情况。     

小净距左右不同跨度隧道施工对上部建筑物变形影响分析

依托重庆市两江桥的渝中连接隧道,应用有限元软件ANSYS建立包括建筑物在内的3D隧道模型。分别计算小净距左右不同跨度隧道采用左洞先行的CD+弧形导坑预留核心土(工况Ⅰ)、左洞先行的超短台阶+弧形导坑预留核心土(工况Ⅱ)和右洞先行的CD+弧形导坑预留核心土(工况Ⅲ)施工方法对上部建筑物的位移变化规律。研究结果表明:在3种工况下,隧道施工对上部建筑物最不利影响发生在左右隧道交接阶段,上部建筑物的水平位移和竖向位移影响规律大致相同;相比工况Ⅲ,工况Ⅰ下的水平偏移量减少21.1%,沉降量增加0.2%,在工况Ⅱ中相应值为-19.44%、0.29%;建筑物沿高度方向的位移在隧道施工过程中逐渐增大,但增长速度减缓,工况Ⅲ中沿建筑物高度方向沉降增加量百分比分别为5.73%,9.32%,10.46%;当围岩较好、支护支撑合理、地表存在不对称荷载时,先开挖远离建筑物一侧的隧道更合理。     

城市复杂环境下大断面隧道施工技术

介绍了大断面市政隧道在复杂环境下，针对不同隧道围岩地质条件，因地制宜采取三台阶法和“导洞先行、后续扩挖法”，并采用动态监测手段，从而既有效控了制地表构筑物变形，又确保了隧道施工安全、快速顺利地通过浅埋段。     

盾构双线隧道下穿通信铁塔近接影响分析

地铁双线隧道盾构下穿通信铁塔,风险程度较高。研究盾构近接施工对铁塔位移的影响,对于保证施工中铁塔稳定具有重要意义。以天津地铁6号线盾构隧道下穿通信铁塔为例,通过有限元数值分析软件ABAQUS对盾构施工过程进行模拟。将地表沉降计算值与地表实测值进行对比,验证盾构模拟的合理性。对地铁双线隧道不同位置处下穿通信铁塔时铁塔位移变化进行研究,得到各位置处铁塔位移分布规律。同时分析铁塔受影响较大区域,结果表明在左线隧道开挖过程中,距隧道中心2倍洞径范围内铁塔受影响程度最大;右线隧道开挖过程中,左线隧道左侧2倍洞径至右线隧道右侧2倍洞径范围内铁塔受影响程度最大。     

娘拥水电站引水隧洞超高地温段综合施工技术

娘拥水电站引水隧洞罕见的超高地温给隧洞施工增加了难度,岩石表面温度达58℃,涌水温度为82℃,爆破孔内温度为48~76℃。通过介绍隧洞降温系统、炮孔冷却循环系统等,总结和探讨了在高地温条件下的隧洞施工技术,从而保证了在高地温情况下隧洞的正常掘进。     

黄土地区地铁盾构隧道近距离下穿既有线影响规律及控制标准研究

为研究黄土地区盾构隧道近距下穿既有线的影响规律及控制标准,以西安地铁5号线盾构隧道下穿既有2号线隧道工程为背景,分析在既有隧道与下穿隧道竖直净距为盾构隧道管片外径0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍及1.0倍5种工况下的地表沉降和既有隧道在其与新建隧道正交截面上的拱顶及拱底位移、附加应力情况。由结果可知:随着既有隧道与新建隧道竖直净距的减小,地表和既有隧道的拱底拱顶位移均呈线性增大的趋势;地表沉降曲线与既有隧道拱顶沉降曲线呈单峰形态,而拱底位移曲线呈双峰形态,且左峰值小于右峰值;既有隧道在盾构过程中产生正弯矩,应力在盾构穿越其正下方时出现分化;应尽量避免竖直净距小于0.2倍洞径的双线盾构下穿,当采用0.4倍洞径竖直净距下穿时,应将新建隧道拱顶沉降值控制在13 mm以内。     

地铁隧道下穿河流施工遇富水软弱地层的控制技术

以青岛地铁某隧道下穿河段工程为依托,在对地质条件及工程资料进行深入分析的基础上,提出了包含超前深孔注浆、地面复合锚杆桩及洞内小导管补偿注浆等多种注浆加固措施的联合控制方案。通过数值模拟及现场监测,研究了地铁隧道区间下穿河流施工时所遇富水软弱地层的结构及其地表变形特性。结果表明:注浆施工会导致软弱地层膨胀隆起,诱发左、右隧道区间正上方的地层出现“M”型的正曲率变形,地表变形范围约为隧洞跨度的2倍;注浆压力和注浆量对地表隆起的速率和变形量有一定影响,必须及时结合监测资料动态调整注浆工艺和关键参数。该联合施工控制方案具有良好的加固控制效果,能够改善施工作业面前方的地质特性,可有效控制隧道结构及其上部地层的变形。     

高地应力软弱围岩铁路隧道的衬砌压力

以关角隧道为工程背景,采用开挖应力释放率模型,研究高地应力软弱围岩地质条件下铁路隧道的衬砌压力.基于现场实测地应力和施工监测位移,根据台阶法开挖中存在的空间效应,推算未监测到的坑道周边位移和掌子面前方位移,再采用改进的BP人工神经网络模型预测隧道围岩的最终位移.利用开挖应力释放率模型获得隧道衬砌压力及应力释放规律.该规律与经典围岩特征曲线规律一致,且与工程经验和现场施工状态基本符合.采用FLAC3D软件对该段隧道开挖过程进行三维数值模拟,验证了上述方法在高地应力软弱围岩地质条件下的正确性和合理性.计算结果和模拟结果均表明:由于高地应力软弱围岩和初支效果不佳,使得关角隧道DyK307+ 900处衬砌压力较大,隧道结构处于不利的受力状态.     

大直径地铁盾构隧道下穿高铁明挖隧道方案研究

天津某地铁盾构区间超深埋隧道下穿京津城际线解放路明挖隧道,工程处于软土地层,地质条件差,工程风险大。为探究盾构下穿对高铁明挖隧道的影响,首先对高铁明挖隧道现状进行调查,对外径6.6 m双线盾构依次下穿高铁明挖隧道4种方案的优缺点进行比选分析,并运用有限元数值模拟手段对优选方案进行分析计算。结果表明:(1)高铁明挖隧道现状良好,最大不均匀沉降为0.7 mm;(2)盾构下穿绕避高铁明挖隧道地连墙方案可行性及安全性均优于其他方案,该方案对高铁既有结构不会造成直接破坏,模拟计算结果能够满足相关规范要求(沉降<2 mm),方案安全可行。     

道/隧上下交叉段隧道支护分析和加固探讨

研究目的:本文主要针对郴宁公路万华岩右幅隧道(在建)浅埋段受地表水泥厂石灰石长胶带输送廊道交叉跨越施工影响,研究分析在初期支护条件下隧道掌子面发生早期坍塌的原因,后期状况下通过钢架支护试验类比和支撑近似分析两种方法得到冒顶最终发生的原因;从经济技术和风险方面对后期隧道加固方案进行探讨;最后针对隐藏风险,提出合理避险,减少损失。研究结论:对于上下近临(接)施工,必须遵照有关建设程序报批;同期施工双方在本文情况下,应遵循先下后上、先重后轻的施工顺序;对初期支护状态下的濒临冒顶的全～强风化围岩、大跨浅埋隧道应优先采用地表注浆方案,以确保人员安全和方案最终实施。