新建隧道群下穿既有高速公路隧道安全分析及施工保障

基于新建隧道群下穿福州绕城公路东南段董奉山既有隧道工程，运用三维有限元研究新建隧道群施工对既有隧道的影响，分别从爆破和静力施工阶段两个方面进行综合分析。结果表明:新建隧道的开挖进尺控制在1.5 m，最大允许装药量控制在7.54 kg，爆破震速可控制在3 cm/s以内，特大断面隧道群施工对新建隧道的爆破震速在安全可控范围内；既有隧道的最大变形为2.9 mm，围岩主应力的前后变化值为1.50%以内，衬砌应力的最大应力变化值为4.17%，特大断面隧道群施工对新建隧道的影响不大。最后，根据分析结果提出施工期的保障措施。     

沉管隧道基槽爆破开挖作用下邻近地铁隧道力学响应

为确保邻近地铁隧道在沉管隧道基槽爆破开挖过程的安全性,通过现场实测评价地铁隧道运营现状,借助数值分析法探索地铁隧道对沉管基槽爆破开挖的力学响应特征,并制定既有隧道结构的安全判据和沉管基槽爆破振动安全距离。研究表明： 既有地铁区间隧道现状累计最大沉降为1.89 mm,近半年最大沉降速率为0.01 mm/d,均小于规范规定的控制值,隧道结构现状处于稳定状态;沉管隧道基槽爆破振动引起的地铁隧道结构最大振速为0.359 cm/s,远小于振速安全阈值（2.0 cm/s）,说明地铁结构受爆破振动影响较小,且爆破振动的安全距离为25 m; 基槽开挖应力扰动后引起的地铁隧道累计最大沉降为3.16 mm,小于位移预警值,隧道结构处于稳定状态。     

洞窟下紧邻隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究

新建隧道下穿紧邻地下洞窟(群)的爆破开挖将引起已有洞窟(群)振动响应,影响已有洞窟(群)安全。该文以下穿已有防空洞窟(群)杭州北干山隧道为工程背景,针对洞窟(群)下紧邻隧道爆破开挖的耦合装药不设置减振孔、耦合装药设置减振孔、非耦合装药不设置减振孔、非耦合装药设置减振孔4种上下台阶爆破开挖施工方式,在炸药爆破荷载作用下的洞窟振动响应进行了计算机数值模拟。数值模拟采用三维非线性有限元程序LS-DYNA,得到了4种爆破开挖方式上方洞窟底板的振动速度、等效应力等动力响应指标。数值模拟结果表明:从爆破应力波峰值速度、等效应力峰值等方面,非耦合装药设置减振孔方式相对其他3种情况均具有相当优势,因此,洞窟(群)下紧邻隧道爆破开挖推荐采用非耦合装药设置减振孔的钻爆方式,该数值模拟结果在实际工程现场爆破得到了验证,最危险状态下采用非耦合装药设置减振孔的上下台阶法爆破后,上方洞窟底板峰值速度小于规范允许值,设计安全。     

短天窗点间隔临近既有隧道导洞微振爆破研究

隧道在爆破施工时可能会对临近既有隧道产生爆破振动甚至结构开裂等不利影响,威胁既有铁路的安全运营。为克服新苔井山隧道爆破施工时面临的既有运营线天窗点间隔短、日循环进尺小等难题,提出一种短天窗点间隔临近既有隧道先行导洞微振爆破方案指导现场施工,同时通过采用数值模拟与现场监测相结合的方式,对不同进尺下既有苔井山隧道各点的振速及主应力分布情况进行分析。结果表明:在满足微差爆破振速限值3 cm/s的条件下,临新建隧道爆破施工的最大合理进尺为1.6 m;采用合理进尺进行爆破施工时,迎爆侧第一主应力在拱腰处最大,为1.255 MPa,未超过C25混凝土的极限抗拉强度标准值(1.78 MPa)。采用分天窗爆破方案可以有效控制爆破振动,加快施工进度,为类似工程提供借鉴。     

新建后祠隧道爆破振动对既有隧道的影响研究

新建隧道爆破施工不可避免地对既有隧道的通行安全产生影响。依托福建厦蓉高速公路后祠隧道扩建工程，研究新建隧道爆破施工对既有隧道的影响规律。通过现场监测与数值模拟相结合，得出爆破振动沿既有隧道横断面和轴线方向的动力特性，指出振动响应受到不同外界因素（围岩级别、中夹岩厚度、开挖进尺、自由面条件）的显著影响。     

宁和城际矿山法隧道下穿国铁隧道影响分析

为验证矿山法隧道设计的合理性和下穿货运铁路隧道的安全性,采用数值模拟方法,对宁和城际矿山法区间下穿宁芜货运铁路隧道的影响进行了研究分析。结果表明,区间隧道施工完成后,宁芜货运铁路隧道的最大沉降为6.7 mm,最大水平位移为1.2mm,引起的最大附加弯矩为32 k N·m,变形值满足货运铁路的运营要求,内力值也在结构的设计范围内。说明定向管棚+超前小导管的地层加固措施是可行的,矿山法隧道下穿铁路的设计是合理的,可为类似工程提供参考。     

公路隧道下穿既有公路施工变形控制

随着我国公路工程建设的不断发展,公路隧道下穿既有公路施工问题逐渐增多。首先分析了隧道下穿造成公路路面破坏的主要形式,并在此基础上根据公路技术状况、坡度、平整度和行车舒适性要求综合分析得到既有公路变形的控制标准。通过数值模拟分析了隧道施工过程中的路面变形情况,评价当前施工方案的可行性,并根据计算结果采用变位分配法得到每个施工步序的变形控制值。施工中根据各步骤的控制值进行变形控制,有效保证工程施工的安全性,为类似隧道下穿公路施工提供参考。     

隧道爆破对储气库盖层的扰动影响研究

为有效解决隧道爆破对邻近既有建(构)筑物的扰动破坏,保证后续隧道及建(构)筑物的安全稳定,以重庆长合高速三圣隧道下穿相国寺储气库工程为研究对象,结合三圣隧道的实际工程地质概况、地层岩性分布以及三圣隧道与储气库盖层的空间位置关系,采用有限元软件ANSYS LS/DYNA,建立了地层-隧道-储气库盖层模型,结合室内物理力学试验测得的泥岩物理力学参数以及现场实际爆破设计参数,模拟了隧道下穿储气库盖层的爆破振动响应特性,并将模拟值与理论公式计算结果进行对比,研究结论包括:(1)隧道爆破质点的振动速度随爆心距的增加而不断衰减,衰减形式服从幂函数形式;(2)对比分析了数值模拟与理论计算所得到的爆破振速结果,两者差异性较小,从一定程度上说明所采用的实比例的爆破振动计算模型能够较好地反映真实爆破过程中的振速衰减过程。相关研究成果对指导隧道工程开挖爆破施工以及保证邻近既有建(构)筑物安全稳定具有重要指导作用。     

浅埋暗挖隧道零距离下穿既有地铁车站施工方案优化研究

浅埋暗挖隧道近距离下穿施工会对既有结构产生显著影响,解决好下穿施工引起的既有结构沉降变形问题,对城市地下交通的建设和发展具有显著意义。以北京地铁6号线东四站-朝阳门站区间隧道零距离下穿既有5号线东四站为工程背景,在施工过程中开展数值模拟与现场监测相结合的研究工作,对隧道施工方案进行优化并总结分析零距离穿越施工对既有结构的影响。研究成果表明： 1）在隧道开挖轮廓线两侧2 m内进行全断面注浆能够显著提高穿越段的土体强度,有效降低既有地铁车站的沉降变形; 2）千斤顶顶撑能够对既有结构底板提供支撑反力,不仅限制了既有结构的沉降变形,而且减小了穿越施工对既有结构的影响范围,确保既有结构的最大沉降值控制在3 mm以内。     

爆破开挖路堑对罗依溪隧道安全影响的数值分析

以永吉(永顺—吉首)高速公路上跨焦柳铁路罗依溪隧道路堑的爆破开挖为研究对象,对爆破荷载对隧道主体结构安全的影响进行数值模拟。结果表明,所使用的爆破方案对隧道和边坡位移及整体稳定性的影响不大;爆破振动在岩层中50m传播范围内迅速衰减,振速衰减至约为10cm/s,可认为该爆破振动影响的安全最小深度为50m。考虑到岩土计算参数的离散性,建议在开挖深度达到距离路基面10m后采用液压炮头机钻裂施工,以上部分可采取爆破施工。     

高速铁路黄土隧道群修建技术与应用——张茅大断面黄土隧道修建技术成果总结

针对以张茅隧道为代表的郑西高铁大断面黄土隧道建设中的一系列技术难题,通过大规模现场试验和理论分析,对大断面黄土隧道修建成套技术进行了研究。研究结果表明： 系统锚杆轴力较小,不超过12 kN,且拱部受压,边墙受拉;型钢、格栅钢架拱部平均应力分别为132 MPa和86 MPa,格栅应力相对均匀;新老黄土预留变形量建议取值分别为25～28 cm和10～15 cm;深浅埋分界深度为40～60 m;竖向初期支护与围岩接触压力实测较理论计算值小;浅、深埋隧道二次衬砌平均荷载分担比例为50%和10%;激振试验表明激振230万次后仰拱填充面的沉降稳定值≤0.5 mm,隧底饱和黄土未发现软化、泥化现象;大断面黄土隧道一般地段宜采用三台阶法开挖;砂质黄土浅埋下穿高速公路采用双侧壁导坑法施工时,地表沉降可控制在5 cm以内;可采用水泥土挤密桩消除隧道基础黄土湿陷性;饱和黄土隧道以排为主的方案可行。     

土压平衡盾构双孔隧道近接运营隧道施工参数研究

盾构法施工时，为确保土压平衡盾构机下穿施工既有地铁运营隧道的安全，运用三维数值有限元软件，考虑注浆压力和掌子面压力变化的影响，多工况模拟土压平衡隧道施工获得运营隧道变形规律。通过分析土压平衡盾构机下穿施工过程中的位移响应，判定上部交叉运营地铁隧道所受影响。工程实际中对运营隧道的位移进行了监测。根据计算与监测结果，选取在注浆压力0.30~0.36 MPa与土仓压力0.10~0.13 MPa下施工，盾构隧道穿过运营隧道后，运营隧道中股道沉降最大值为0.5 mm，符合规范要求，运营隧道安全。     

高速铁路近距离下穿机场跑道及导航结构振动影响

为评估高速铁路运行产生的振动对机场跑道和导航设备的影响，依托长赣高速铁路近距离下穿长沙黄花机场工程，运用midas GTS软件进行动力时程分析，分析高速铁路对下穿机场跑道地表及仪表结构的力学响应规律。结果表明:高速铁路隧道结构与机场地表净距不小于一倍洞直径时，高速铁路列车荷载振动对跑道地表影响较小，对仪表导航系统产生的力学响应更小。     

公路隧道施工变形监测精度要求探讨

隧道周边收敛和拱顶下沉监测是判断围岩支护效果、二次衬砌施作时间、隧道动态信息化设计与施工以及保证隧道施工安全的重要措施。现有JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》对隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求为0.1 mm,明显高于铁路隧道施工和基坑工程变形监测0.5~1.0 mm的精度要求,且公路隧道的实际监测精度很难达到规范规定的精度要求。总结现有公路隧道、铁路隧道和其他规范的具体监测内容和要求,结合现有隧道施工监测仪器的精度技术指标,参照隧道设计规范规定的预留变形量、隧道施工阶段变形监测统计结果和基坑工程监测规范的精度要求等,建议将公路隧道周边收敛和拱顶下沉监测的精度要求修改为0.5~1.0 mm。0.5~1.0 mm的监测精度要求可以保证公路隧道的施工安全,促进高精度全站仪等非接触量测方法和仪器在公路隧道施工变形监测中的应用和推广,提高公路隧道施工变形的监测效率,避免因达不到JTG F60-2009《公路隧道施工技术规范》规定的监测精度要求而引发的监测数据造假现象。     

下穿既有地铁线的城市地下高速公路沉降控制技术研究

城市地下高速公路隧道下穿既有地铁线过程中,往往导致地铁线和地表发生较大沉降,为研究其沉降规律及控制技术,以智利圣地亚哥城市地下高速公路隧道下穿既有地铁线工程为背景,运用FLAC3D软件,对以侧壁导坑法施工,采用超前支护、无系统锚杆的初期支护、二次衬砌及临时加固相结合支护的施工过程进行仿真模拟,并对既有地铁线及地表的沉降进行分析。结果表明：地表最大沉降为35.9 mm,既有地铁线最大沉降为33.4 mm,横向轨道面最大不均匀沉降率为0.623‰,纵向最大不均匀沉降率为0.27‰,不均匀沉降率小于规定的沉降阈值（1‰）,地铁线及地表的沉降量均控制在规范和地铁运营部门要求的范围内,可确保下穿施工期间既有地铁线的结构安全。     

新建隧道正交下穿施工对既有隧道的影响

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响,依托某新建地铁区间隧道工程,采用三维有限差分方法构建了新建隧道正交下穿既有隧道的三维数值计算模型,探讨了新建隧道正交下穿施工对地表沉降及既有隧道衬砌结构产生的影响,得出了地表横向、纵向沉降规律以及既有隧道衬砌结构变形、内力的变化规律。     

列车振动荷载作用下明挖隧道施工过程中支护结构的动力响应分析

为了研究既有铁路沿线附近明挖隧道施工过程中支护结构的动力稳定性,结合FLAC3D软件分别采用列车静载和动载模型研究车致振动对周围自由场以及隧道基坑开挖施工的影响。主要结论如下:1)采用列车静载模型所得结果小于动载模型的结果;2)车致振动以竖向分量为主,振动幅度沿水平向衰减很快,在距既有线6 m范围内衰减剧烈,之后趋于稳定;3)沿竖向衰减较慢,在20 m深度范围内,沉降量基本与深度呈二次曲线关系,之后趋于稳定;4)在既有线列车荷载作用下,不同施工阶段基坑底部总体有反拱趋势,为5~8 mm;5)采用锚索支护体系可以明显减小基坑侧壁的内倾变形。研究表明,既有线的列车荷载作用在水平方向上对于拟开挖隧道无明显振动影响,在竖向上当采用围护桩和锚索支护体系后可确保明挖隧道施工过程的整体稳定性。