三峡翻坝高速公路隧道

三峡翻坝公路位于湖北省宜昌市境内,穿越两坝一峡,地质条件极为复杂。沿线季家坡隧道、鸡公岭隧道和天鹅岭隧道岩溶强烈发育,隧址区遍布断层、溶洞、岩溶管道以及断裂破碎带等不良地质是全线最典型的高风险岩溶隧道,也是全线控制性隧道工程。为确保隧道施工安全,指挥部和山东大学联合承担了西部交通课题高风险岩溶隧道不良地质预报与灾害控制研究,针对上述3条高风险岩溶隧道,开展了大量的现场试验和相关科学研究工作。三峡翻坝公路是为缓解三峡坝区、葛洲坝区水运压力而建的一条重要通道,为     

采用轻质填料填筑路堤对其下方盾构隧道的影响研究

在城市已运营盾构隧道附近建设新的工程,是城市建设中越来越难以避免的课题。无论在盾构隧道上方加载或者卸载,都将对盾构隧道的结构受力和安全运营产生长期的影响。针对此问题,在填筑路堤时,提出先挖方,后采用轻质填料等荷载置换法,解决填筑路堤施工对盾构隧道的影响这个问题。在分析过程中,以实际工程为依托,采用Plaxis有限元软件建立路基-隧道-土耦合模型,考虑位移、超孔水压力等方面,研究了路基施工对地铁盾构隧道的影响,并分析变形规律,得到相应的结论。其成果可为同类工程起到参考作用。     

遵毕高速尖山岩溶隧道坍塌数值模拟与施工控制

以遵义至毕节高速公路段尖山Ⅰ号隧道Zk1745＋061岩溶坍塌为工程实例开展了深入的研究;通过超前地质预报、超前水平钻孔、地质测绘手段,首先查明溶洞发育规模及空间形态分布;数值模拟了岩溶隧道坍塌的机理,认识了隧道顶板溶洞块、碎石土的塌陷破坏,以及引起地面出现塌坑的过程;为确保隧道施工及运营安全,采用大管棚辅以小导管超前支护、洞内加强支护结构、三台阶七部法施工措施;隧道强支护处治措施后,隧道安全、顺利地穿越了岩溶发育区段,处治过程中未出现二次坍塌等事故。成功处理了该岩溶坍塌问题,为类似隧道溶洞块石土填充坍塌的处治提供了借鉴。     

溶洞对岩溶隧道稳定性影响的数值模拟分析

公路隧道在修建过程中不可避免的会遇到岩溶的问题,岩溶不良地质现象的存在给隧道开挖和运营安全造成了严重的威胁。本文以五龙节隧道为依托,采用数值模拟手段,着重研究了当溶洞位于隧道底部时溶洞对隧道稳定性的影响。分析结果为岩溶隧道的设计与施工提供了重要的指导意义。     

土压平衡盾构开挖面压力取值及对地表沉降的影响

土压平衡盾构广泛应用于地铁隧道施工中,其施工过程产生的地表沉降及相关问题直接影响隧道施工安全。以成都地铁3号线某区间盾构隧道工程为例,应用理论方法计算盾构开挖面压力取值范围。结合工程地质条件、施工参数、不同开挖面压力和地层损失率,利用嵌入了土应力路径本构模型的ABAQUS软件进行盾构开挖三维模拟,得到了卵石地层盾构施工引起的地表沉降规律,并通过与现场地表沉降监测结果对比,验证了此模型的合理性,确定了合理的开挖面压力取值范围。最后,进一步分析了实际盾构施工开挖面压力值与地表沉降值之间的规律,评价施工时设定的开挖面压力值的优劣。     

隧道工程建设地质预报及信息化技术的主要进展及发展方向

复杂的不良地质条件是制约隧道安全高效建设的主要因素,要实现隧道工程的安全高效建设,首先要提高地质预测预报技术水平及其信息化程度。1)介绍我国复杂不良地质隧道超前预报的方法进展及其应用,包括突水突泥灾害源超前探测方法与设备、断层破碎带超前预报、城市地铁溶洞和孤石等探测的进展及应用等;2)介绍我国隧道岩爆监测预警方法及其应用,预报清楚之后就要加强安全风险过程监控;3)介绍基于BIM技术的建筑物(隧道工程)安全风险监控最新进展,包括安全风险实时感知系统和实时预警系统;4)指出隧道工程建设信息化技术的发展方向,包括开展基于大数据技术的TBM/盾构施工的分析与控制研究以及数字隧道向智慧隧道(建设和运营维护)的发展。     

地铁盾构隧道施工引起地表沉降机制及数值分析

针对黄土地层中盾构施工引起地表沉降问题,通过理论分析和数值模拟方法,探讨了盾构隧道地表沉降机制,分析了盾构隧道地表沉降预测解析方法,研究了等代层模量与土舱压力对地表沉降槽宽度和最大沉降量的影响。研究表明:盾构隧道施工工艺中,土舱压力和等代层是主要影响地表沉降的因素,然而,盾构施工地表沉降预测方法中未考虑这两个因素的影响。土舱压力与等代层模量对地表最大沉降量影响较大,对地表沉降槽宽度和范围影响较小。在实际盾构隧道开挖施工过程中土舱压力应在0.8~1.2倍静止土压力之间,对地表最大沉降影响较小。研究成果对完善盾构施工地表沉降预测方法和施工工艺具有一定的理论价值。     

公路隧道定期检查与安全评估方法技术探讨

随着大量公路隧道的通车运营,由于地质、施工等原因,部分隧道出现了一些病害,对隧道的运营构成了安全隐患。采用隧道定期检查等方法,对隧道进行全面检测和评分,并进行安全评估,尽早发现运营隧道存在的安全问题、问题严重程度,据此采取措施消除隐患,保障隧道安全运营。     

京珠高速公路洋碰隧道水害原因分析及安全性评价

针对降雨引发的岩溶地区隧道水害影响隧道运营安全问题,以京珠高速公路洋碰隧道为例,通过地质勘探与水连通试验,探明隧址区不良地质情况与水连通特性,采用数值仿真方法探究雨后高水压下隧道结构应力场、渗流场的特征规律,并结合病害情况提出整治措施。研究结果表明: 1)地表强降雨、地层岩溶发育、灌入式雨水下渗通道是此次水害的主要原因,而这些原因综合导致的隧道外水压力过高是病害发生的直接原因; 2)由于排水能力相对不足,地层高水头下隧道结构(尤其是隧底和拱顶)仍承受较高水压力,大幅削弱了衬砌结构安全性,易引发边墙、隧底的裂损问题; 3)采取“增设泄水廊道+地表封堵及引流+增设边墙泄水孔”的整治措施后,整治效果良好。     

公路隧道运营安全设防分级标准的研究

简述了公路隧道运营安全评价总体思路,重点介绍公路隧道安全设防等级划分的方法。认为公路隧道运营安全设防等级的划分是进行隧道运营安全评价的前提,在进行公路隧道运营安全设防等级划分时,应重点处理好安全设防等级和隧道重要程度、隧道规模、隧道设计交通量、车速、交通组成以及服务水平的关系。同时,认为隧道安全设防等级的划分应该重点考虑隧道重要度、长度和设计交通量三因素。最后,根据三者关系,将隧道的安全设防等级划分为5级,并给出了具体的划分方法。     

黔桂铁路那马隧道施工方案浅析

黔桂铁路扩能改造工程的那马隧道设计全长2788m，地质松散破碎，而且穿过多处断层。施工中发现出口部分段落处于山体滑坡层上，地质情况相对复杂。由于工期紧迫，施工方案选定中采取增设斜井增加工作面的方法，而且针对各地质不良段，分别采用管棚预支护结合小导管注浆加固突泥体及周边围岩、钢拱架加强支护等措施，成功安全穿越不良地质段。对此隧道施工方案以及不良地质段处理措施进行介绍。     

薄基岩顶板隧道爆破施工围岩稳定性分析

为更有效地进行薄基岩顶板条件下隧道施工安全控制,以某高速公路隧道为工程背景,运用数值模拟的方法,分别研究不同顶板厚度下隧道爆破施工引起的围岩振速分布特征及其对围岩的损伤情况,并进行围岩稳定性分析。结果表明:1)当顶板厚度在5 m及以上时,围岩是稳定的;2)当顶板厚度为3 m时,最危险横断面上基岩顶板内开始产生严重的拉伸裂缝及一些径向裂缝,将形成超挖;3)当顶板厚度≤2 m时,径向裂缝贯穿顶板岩体,围岩稳定性较差,在掌子面后1 m内可能发生塌落、掉块等事故。     

下穿房柱式采空区隧道变形规律与控制研究

为了探究房柱式采空区开采过程和隧道下穿采空区施工过程的相互影响,以巴准铁路敖包沟隧道为依托,采用数值方法对施工过程中围岩变形与受力随施工步变化进行模拟分析。研究表明:隧道下穿房柱式采空区时,采空区开挖造成采煤柱压缩,采空区侧壁和煤柱发生较大水平位移,影响延伸至地表2倍采煤长度范围内;隧道下穿施工引起采空区底板与顶板竖向位移进一步增大,造成3倍开采深度范围内地表沉降;采空区、煤柱和地表变形随隧道开挖步变化规律相关性较高,且隧道拱顶受采空区底板变形的影响是引起失稳的主要原因。研究结果保障了敖包沟隧道下穿采空区的施工安全。     

复杂地形条件下桥隧相连隧道洞口结构设计研究

蒙华铁路坪桥1号隧道进口洞顶基岩外凸、洞顶以下岩面高且直立、洞顶上部地形偏压高陡,地形条件极其复杂。营盘山大桥与坪桥1号隧道进口紧密相连,存在桥台与隧道洞门结构相互干扰以及边坡防护、隧道出洞和洞口场地布置等一系列难题,设计难度极大。为解决这些难题,通过对现场实际地形、地质情况进行研究,对比分析"整体式"与"分离式"桥隧相连结构的优缺点,提出桥台与隧道相结合的"整体式"桥隧相连结构方案;同时,针对地形偏压高陡,提出非对称结构设计方案,实现了隧道"零"仰坡出洞,解决了洞口边坡防护的难题;最后,提出架立临时贝雷梁的方案,解决了隧道出洞及洞口场地布置的难题。     

通过隧道塌方冒顶段施工技术

具茨山隧道右线YK37+671处由于突然出现溶洞而发生塌方,在塌方处理过程中再次发生塌方并冒顶,为降低施工影响,保证运营安全,通过运用对塌陷体进行地表注浆加固、不开挖工作室且使用跟管钻的长大管棚及配合使用注浆小导管的超前支护技术、CRD工法开挖技术、塌方段两端加强衬砌后再处理侵限段的技术和地表陷穴处理技术,结合超前地质预报、监控量测技术手段,成功通过塌方冒顶地段,对隧道塌方冒顶工程的预防和处理具有一定的指导意义。     

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。     

小断面通道进入大断面主洞垂直交叉口CRD法与上挑洞法施工比较

为解决地铁车站的施工通道与主隧道的施工转换,从转化工序、临时支护费用、安全、质量、综合效益等方面对CRD法和上挑洞法2种不同的方案进行分析比较,总结出在地层较好时小断面转入大断面隧道交叉口可优先考虑上挑洞法,对于地质条件较差时可考虑CRD法。对与本工程类似的洞口转换有一定的借鉴作用。     

高阳寨隧道高陡边坡处理

为解决位于繁忙的公路运输干线上方、复杂高陡边坡上的隧道洞门边坡加固施工和特殊地理环境的施工组织管理问题,保证陡壁上隧道洞门及边坡加固施工期间公路上行驶的车辆、施工设施和施工人员的安全,保证加固后的边坡满足铁路运营期间长期稳定和安全,选用多项边坡加固技术进行组合,重点介绍施工过程中的边坡监测方法及各种安全防护措施。结论如下： 1）高阳寨隧道进口洞门边坡的加固,因地制宜地集中了多项边坡处理方法是行之有效的,达到了预期的加固目的; 2）边坡的稳定监测,在整个施工过程中严格实施了边坡稳定监测方案,没有观测到明显的边坡变形数据和现象,这种监测方式在岩质陡壁上效果有限,是否适用有待商榷; 3）公路绕行是必要的。     

忻州隧道下穿大运高速公路技术方案研究

为解决大西客运专线忻州隧道下穿大运高速公路时可能引发的路面沉降及结构安全问题,对黄土浅埋隧道采用新意法+新奥法相结合的方式下穿高速公路进行了三维数值模拟,研究工法中不同设计参数及施工方案下的可行性及施工对地面沉降的影响等,结合现场实际发现忻州隧道下穿段采用新意法+新奥法相结合的设计参数(双侧壁导坑法开挖、循环进尺8 m、搭接段长度4 m的上半掌子面加固、120 m通长管棚超前加固、短进尺、早封闭)进行施工是可行的。     

塌方影响下凤岭隧道贯通施工技术及数值模拟研究

隧道即将贯通时遭遇塌方,会使贯通面临塌方可靠处理和贯通安全施工双重困难。为保障隧道贯通施工安全,避免塌方,依托江西省昌宁高速公路凤岭隧道在塌方影响下的贯通施工,通过分析研究隧道贯通施工处理过程中的重点和难点,提出综合物理探测、塌方段管棚注浆支护、贯通面合理确定、贯通段管棚注浆支护以及洞身短开挖强支护等系统化的技术方法,并采用三维数值模拟方法对施工过程中围岩、初期支护的应力和位移进行分析,验证施工处理技术的可行性。现场监测结果和处理效果证明,该系统化施工技术体系在塌方影响下的隧道贯通施工是安全有效的。