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。     

秦岭天台山大断面高速公路隧道降尘除尘方案研究

为解决由于隧道施工断面大、在开挖过程中产生的粉尘难以通过施工通风排除的问题，对秦岭天台山隧道（双向6车道）施工过程中钻孔、爆破、出渣、喷浆等不同工况下的隧道粉尘质量浓度进行现场实测，并根据现场实测结果，对隧道内各工况施工粉尘分布特性进行数值模拟研究，提出适合于大断面隧道施工的粉尘控制措施。现场测试结果表明，出渣和喷浆工况下，粉尘质量浓度超过规范要求数倍。通过数值模拟得到： 1）靠近掌子面40 m区域内粉尘质量浓度不稳定，下降趋势不明显； 2）在布置风管时，风管末段至掌子面距离建议取为60~80 m，以保证新鲜风以较大的喷射面抵达掌子面； 3）建议采用附壁风筒降尘+车载除尘方案，除尘效率达95%，能有效处理隧道各区域粉尘，且对施工造成的影响小。     

土石交界地层隧道爆破振动控制技术研究

以空树河铁路隧道土石交界地层条件为研究背景,分析隧道地层地质条件和应力分布情况,并开展了隧道爆破方案设计和振动监测设计。分析结果表明:①当土石交界面为水平分布时,中下台阶具有较为明显的应力集中现象;土石交界面倾斜的情况下,内力呈现不对称分布,该类地层会造成隧道结构轴力和安全系数突变,但基本不影响弯矩。②当土石分界面位于掌子面时,振动波对混凝土钢拱架影响较为明显,顶拱部位振动速度最大可达7.97.9 cm/s,拱腰位置最小0.1～1.2 cm/s,受拉破坏的区域最大深度为顶拱以下2.6 m,分布于土石交界地层以上。③土石分界面位于顶拱以上时,土石分界面振动速度高达11.5 cm/s,大于其他开挖区;当振波穿过土石界限后振速衰减变快,受拉破坏最大深度为1.12 m。通过精细爆破设计、信息化施工、合理设置爆破参数和预加固措施,采用三台阶施工法有效控制土石交界地层隧道的爆破振害。     

特大断面地下洞库开挖技术研究

国内300万m3及以上的地下洞库高度在24~30 m,断面超过300 m2,必须分层开挖,且设置几条进入各层开挖的横向通道。以某地下洞库为依托,对特大型洞室的分层高度、对称爆破成井技术及层间施工方法进行了研究。研究表明:层间采取对称爆破一次成井技术、实施梯段预裂爆破,特大型断面开挖是完全可以减少一个临时通道的设置,既做到安全有保障,又有利于快速施工、节约工程施工成本。     

海底隧道控制爆破施工对白海豚的影响分析

为减小厦门翔安海底隧道爆破对珍稀海洋生物白海豚的不利影响,采用控制爆破理论计算和水下冲击波现场监测相结合的方法进行分析研究,制定较为合理的海底隧道控制爆破方案,通过减少爆破循环进尺、预留光爆层、合理布孔、控制总装药量和单段最大起爆药量等技术措施,尽量减少爆破引起的应力波峰值。计算和监测结果表明,距爆源中心点200 m以外的声压峰值和声压级均较小,故取200 m作为白海豚保护安全距离。建议加强施工海域白海豚监测,必要时采取渔船、声波或电磁波驱赶法将其驱赶至安全距离之外。     

基于强度折减法的软硬不均地层隧道开挖方法转换时机研究

为确定隧道穿越软硬不均地层区段中隔壁台阶法向三台阶七步开挖法的工法转换时机,以某地下公路隧道为工程背景,考虑掌子面与软硬地层分界面不同相交位置关系,应用强度折减法对不同工况下隧道安全系数进行计算,获得掌子面与地层分界面相交位置改变时隧道安全系数的变化规律,通过数值计算,分析不同工况下隧道支护结构的变形及应力特征,进而确定隧道开挖及支护方法转换的合理时机。研究结果表明： 1）当基岩覆盖拱顶厚度达4 m后,隧道安全系数增长速率减慢并很快进入稳定状态; 2）基岩覆盖拱顶厚度达3 m后,支护结构变形及应力基本进入稳定状态; 3）确定当基岩覆盖拱顶厚度为4 m时由中隔壁台阶法转换为三台阶法,并通过工程实践对此转换时机的可靠性进行了验证。     

复合地层TBM隧道施工引起建筑物沉降规律研究

浅埋复合地层TBM下穿建筑物施工过程中，豆砾石吹填注浆及软硬岩交界面所处位置均对建筑物沉降具有重要影响。为探明两者对建筑沉降的影响规律，采用数值模拟及现场监测的方法进行分析，得出以下结论： 1）由于围岩基本处于无支护状态，隧道开挖后到豆砾石吹填完成前建筑物沉降最大，约占总沉降的70%； 2）豆砾石可压缩性较强，吹填完成后建筑物依然会出现一定的下沉，约占总沉降的30%； 3）浅埋单护盾TBM隧道施工中，软硬岩交界面位置对建筑物沉降具有重要影响，依据影响程度将交界面所处区间隧道的位置关系分为3种，并给出相应的建筑物沉降控制措施。现场监测与数值分析均显示地表注浆和豆砾石及时回填注浆对控制建筑物沉降具有重要意义。     

高速公路互通式立体交叉设计对客运专线隧道的影响分析

以山西某高速公路互通式立体交叉设计对客运专线隧道的影响进行分析研究,对2号与3号隧道的施工先后顺序进行工况1和工况2的数值模拟。结果表明,在工况1条件下,2号隧道拱脚处最大主应力出现局部拉应力;3号隧道拱肩处出现压应力最大值;在开挖断面距离为10.5~40.5 m间,最小主应力和最大主应力变化显著;在开挖断面距离为0~40 m间,竖向位移值具有比较快的变化,随后其变化趋于平稳。在工况2条件下,最小主应力、最大主应力、竖向位移所产生的位置与数值大小与工况1的情况无明显差异。再这两种工况的情况下,通过在墙角处打设锁脚锚杆并加长锚杆长度防止墙角有较大应力集中出现,改善围岩受力情况。工况2为我们最为合适的方案,即当我们在进行上部的隧道施工的时候,应当设法去尽量减小矿石施工的工作范围圈,加大我们采取铣挖法所使用的挖局区域,这样一来,当我们在进行上部的2号隧道的挖掘施工过程时,也将对3号隧道的破坏和影响减弱到最低。     

新建隧道爆破开挖对周围道路及边坡产生动力影响分析

以柳家村隧道工程为依托,运用FLAC3D分析软件建立三维计算模型,选取距离隧道洞口6 ,33 m两处关键截面,分析新建隧道采用三台阶爆破开挖时对临近边坡、省道及村道的动力影响。结果表明:爆破开挖对村道的影响最小;开挖隧道洞口时,洞口上部边坡处的断面最危险,最大振动速度十分接近规范允许值;当隧道开挖到33 m,且进行上台阶爆破过程中,上方省道会出现较大的振动情况;在对临近构筑物进行监测时,应至少监测垂直和水平方向的振动速度。     

顺层陡坡抗滑桩外侧单壁堑沟爆破开挖研究

顺层陡坡嵌岩抗滑桩外侧常规深孔爆破开挖高速公路单壁堑沟,堑沟外侧多半幅常在钻爆作业半径外,内侧墙壁呈现严重凹凸。针对边坡高陡顺层、坡脚高下切工程地质条件、复杂的爆破环境与苛刻的施工要求,结合抗滑桩爆破开挖破损程度,借鉴地下矿山下向扇形布孔与预裂爆破技术,依据爆破有害效应与孔网参数、装药结构、起爆顺序、最大一段装药量等控制爆破理论,对顺层陡坡抗滑桩外侧单壁堑沟爆破开挖进行研究,提出了适合、简单、易操作的爆破方案。爆破后,效果佳,达到了设计要求。     

黄岛LPG地下储库爆破震动监测与分析

为了研究爆破掘进对地下储库工程稳定性的影响,分析工程爆破震动的衰减规律,采用理论分析及现场监测的方法对爆破施工地表振动特性及变化规律进行研究。结果表明:1)萨道夫斯基公式对掌子面掘进前方地表振速监测数据进行拟合,相关性较好,而掘进后方相关性较差;2)爆破时存在角度效应,即针对掌子面掘进后方地表振速监测数据进行拟合时,若爆源距与掌子面在水平面投影夹角在0~33°时,监测数据相关性较强,大于33°时监测数据相关性较差;3)掌子面掘进后方相对于掘进前方对地表振速具有放大效应,且在掌子面后方,爆源距在水平面投影越是接近于垂直掌子面,这种放大效应就越明显。     

水平定向钻施工对临近隧道结构的影响分析

本文以青岛市某中水管线完善工程为背景，该工程采用水平定向钻施工方法，施工采用分级扩孔，管线临近青岛地铁2号线辽阳东路站-东韩站区间，管线与地铁区间结构外边线最小水平距离4.5米，区间地铁现已正常运营，水平定向钻施工可能会引起地层移动和变形，导致青岛地铁2号线辽阳东路站-东韩站区间结构随之发生移动和变形。基于此，本文采用数值模拟方法，建立仿真模型，计算分析水平定向钻施工过程中，不同孔径条件下，泥浆压力和管线与隧道的水平净距对既有隧道变形的影响规律。计算分析得水平定向钻开挖后，该地铁区间结构水平位移0.967mm，横向高差0.152mm，水平定向钻开挖对隧道的影响在安全可控范围内。     

大连地铁兴工街站复合地层超大跨浅埋暗挖施工关键技术

大连地铁一期工程203标段兴工街站开挖断面为343.8 m2,洞顶埋深7.1~11.1 m,采用暗挖顺作法施工。为有效控制地表、地下管线及周边建筑物等变形或沉降,同时确保支护结构受力稳定,防止掌子面及隧道坍塌,采取在车站拱部全长范围设置超前大管棚+小导管,增加二次初期支护及纵梁,加强拱部支护结构刚度,形成拱盖,设置边墙锚索维护直墙稳定,并按照双侧壁导坑法分6部组织拱部开挖、台阶法分层分块组织中下部开挖,特别是中下部开挖采取竖向松动爆破拉中槽、边墙光面爆破跟进支护的方式,减小了对拱部支护体系稳定性的影响,全面确保了施工安全。     

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕     

长洪岭隧道近距下穿江池镇高效减震爆破技术试验

依托渝利铁路长洪岭隧道近距下穿地表城镇(江池镇)减震爆破施工,通过使用电子毫秒电雷管开展减震爆破试验。试验以爆破震动波的干扰降震原理为指导,结合以往工程使用非电毫秒延期导爆管雷管的减震爆破技术,并进行爆破减震动监测,优化爆破参数,形成了在30 m左右近距条件下爆破振速低于1.0 cm/s的电子毫秒电雷管全断面减震爆破开挖技术,达到了近距下穿地表城镇时降低隧道爆破振速、确保地表建筑物安全的目的。同时,拓展了在近距条件下隧道钻爆法使用范围,减少了临时支护,提高了施工工效。     

董家山隧道小净距段爆破控制研究

结合都汶高速公路董家山隧道小净距段的实际情况,应用数值模拟方法,对小净距段在爆破荷载作用下的相互影响问题进行了研究。结果表明：在隧道爆破施工中,应对迎爆侧进行重点监控,采用合理的开挖和加固方式可有效降低爆破施工对先建隧道的不利影响。研究结论为该隧道小净距段的爆破设计、施工及现场监控量测提供指导,同时,为类似小净距段隧道提供参考。     

隧道下穿高速公路施工引起的道路变形分析

隧道下穿高速公路或铁路是隧道建设中的技术难点之一,因设计或施工不当引起的路面变形甚至坍塌,将会导致巨大的经济损失和不良的社会影响。文中以杭州市第二水源千岛湖配水工程为背景,结合隧道在不中断路面交通情况下穿越S305省道的工程特点,采用有限元软件PLAXIS 3D对该标段的开挖进行数值模拟,研究隧道下穿高速公路施工引起的围岩、路面变形机理。通过对开挖过程中不同交通荷载工况下的地层扰动情况进行对比分析,得出交通荷载-地层变形的关系,并进一步探究一般交通荷载工况下的地层变形规律。利用建立的有限元模型对不同的支护方案进行计算分析,对比加固效果,优化支护参数,确定施工工艺,并与施工期间的现场监测值对比,发现结果基本接近。研究表明:随着交通荷载的增大,路面最大沉降和拱顶最大沉降均呈先缓慢增长,后快速增长的趋势;粉砂岩地层采用全断面开挖的施工方法以及自进注浆锚杆和注浆小导管超前支护相结合的加固方式,在有效控制沉降变形的同时,还能加快施工进度,可供类似工程借鉴。     

土岩交错地层隧道爆破施工的振动响应及空洞效应分析

以汕湛高速揭博段水墩隧道为工程背景,运用数值模拟计算的方法,建立上软下硬地层下爆破振动的有限元计算模型,对爆破荷载作用下上部初期支护和围岩的振动响应及空洞效应进行研究。结果表明： 1）掌子面下部基岩爆破施工的振动荷载主要通过支护结构传递给拱顶围岩,而掌子面上部前方围岩（未成洞区）和后方围岩（成洞区）振动分布并不对称,其中成洞区围岩的振动速度和振动范围远大于未成洞区,说明上软下硬地层隧道爆破振动存在空洞效应; 2）成洞区单向约束是造成振动加剧的根本原因,围岩振动的纵向最不利位置为掌子面后方约2 m处,径向为软硬交界结构面与隧道外轮廓的切点处; 3）振动方向以径向为主,即拱顶围岩振动以竖向振动为主,初期支护拱脚以水平振动为主; 4）距离掌子面1倍(洞径)范围的拱顶围岩及初期支护拱脚是控制爆破振动的关键部位。     

小净距隧道群爆破动力分析

采用有限元软件ANSYS对某高速公路小净距隧道群进行爆破动力分析,得到钻爆施工过程中新建隧道爆破施工产生的地震波对既有隧道的影响程度,提出新建隧道爆破施工的控制速度参考值,并对小净距隧道群爆破施工开挖顺序进行优化。