连拱隧道断面型式及施工关键技术研究

中隔墙是连拱隧道与分离式隧道最大的区别,中隔墙的存在导致连拱隧道断面型式与分离式隧道不一样,连拱隧道施工方法也有别于分离式隧道。对连拱隧道中隔墙型式、连拱隧道施工方法、中隔墙处理工艺等几个方面进行了探讨,对连拱隧道设计与施工有一定的借鉴意义。     

连拱隧道二衬结构受力优化设计

连拱隧道由于其中墙结构型式的不同,其二衬结构型式也各不相同。为了准确反映不同中墙型式的二衬结构受力特性,建立平面有限元"荷载-结构"模型,对不同中墙连拱隧道的二衬结构受力特性进行了分析,明确了整体式中墙与二衬开裂的原因,并提出了连拱隧道合理的衬砌结构型式及不同二衬结构的设计要点。     

连拱隧道的中隔墙受力分析

中隔墙是连拱隧道的中枢结构,也是重要的承载构件,其受力情况直接影响着隧道的稳定性和安全性。通过对中隔墙的断面形式及其受力情况进行分析,提出在连拱隧道中隔墙设计与施工过程中,应该全面考虑中隔墙的受力情况,采取科学的方法进行有效的改进,以保证隧道工程的经济性、实用性、安全性及稳定性。     

公路连拱隧道中隔墙的若干技术问题

连拱隧道设计、施工过程中,中隔墙起着至关重要的作用。结合近年来国内公路连拱隧道建设的实例,分析总结了中隔墙的结构型式、合理参数选取及其不同施工工艺和工序对中隔墙受力性能的影响和连拱隧道中隔墙防排水系统等关键技术问题的最新研究成果,以指导建设实践。     

公路隧道防水问题

高速公路隧道防水要求高,应做到拱部、墙部及设备箱洞处均不渗水。为实现此目标,设计部门,施工部门采取多种措施,如洞顶地面钻孔压浆,地表封闭,洞内复合衬砌层间铺设防水板,施工缝安止水条、止水带等,运营中仍难免有渗水现象。近10余年出现的对称中直墙连拱隧道,中墙顶渗漏现象更明显。改变连拱隧道轮廓结构设计,改变防水材料,是今后隧道设计、施工思考的新课题。     

崖底连拱隧道防水施工技术

连拱隧道是隧道施工中的难点,其施工工序错综复杂,特别是防排水施工一直是一项难点。通过崖底连拱隧道的防水施工,结合国内已建成的连拱隧道,对连拱隧道防排水施工的做法进行探讨,并提出了施工控制措施。     

大断面公路连拱隧道施工开挖控制

杭千高速南峰、善岭隧道为六车道曲墙连拱隧道,隧道最大开挖宽度36.3 m,是目前国内公路双连拱隧道开挖跨度最大的隧道之一,隧道开挖施工安全具有重要意义。从围岩稳定性、动态施工过程等方面分析和总结了连拱隧道的开挖变形受力情况及合理的施工过程,探讨了关健工序的施工合理控制方法,对后续工程施工具有参考意义。     

双连拱公路隧道支护结构体系试验研究

为了确定Ⅱ类围岩条件下四车道双连拱公路隧道的合理支护结构和支护原则，进行了相似模拟试验，并通过现场原位试验进行印证和补充．结果表明：中墙内力在施工过程中变化十分复杂，施工中应重点考虑中墙抗倾覆的要求；初期支护体系应以系统锚杆和喷混凝土为主、钢支撑为辅．最后提出了在Ⅱ类及以下围岩中修建四车道双连拱公路隧道的施作原则．     

关于地铁连拱隧道施工技术的研究

结合某连拱隧道施工经验,从中导洞施工、中隔墙施工、中隔墙顶部防排水、正洞开挖等连拱隧道施工技术方面对连拱隧道的施工工艺做了详细的介绍,强调了隧道监控量测在隧道施工中的重要性,从而不断的完善连拱隧道的施工技术,积累对连拱隧道施工经验。     

公路连拱隧道爆破开挖对既有下部隧道的影响

近年来随着国民经济的不断发展,我国公路得到大量修建,隧道施工也开始进入了一个新的发展阶段,其中特大断面隧道的发展尤为迅速。在众多公路及水利工程建设过程中,隧道施工对既有下部隧道的影响越来越严重,相互之间的影响越来越多见。在诸如江西、广东、湖南等省市公路修建过程中经常会出现隧道施工与既有下部隧道发生影响的情况。在连拱隧道的建设中,这种情况也是比较常见的。因为隧道开挖产生的地震波对既有隧道产生的不良影响还不是很成熟,并且随着开挖面积的逐渐加大,随着爆破强度的不断升高,地表受震的情况就会越严重,所以对连拱隧道爆破对既有下部隧道影响的分析就显得尤为重要。     

连拱隧道中隔墙防排水设计施工优化进展

目前连拱隧道研究的核心问题为：以解决中隔墙防排水问题为目标，在保证结构安全的前提下对中隔墙进行设计和施工优化。而采用预埋无孔排水系统方案，通过先预埋无孔排水系统，正洞初期支护时再打孔排水，可以保证中隔墙顶注浆密实、排水体系通畅、防水体系不破损．这一施工方法值得探讨。     

主应力方向对软岩隧道稳定性影响的试验研究

为探明高地应力场主应力方向对软岩隧道围岩稳定性的影响规律,采用自主研发的"隧道三维应力场模拟试验系统"开展了大型三维地质力学模型试验,研究了最大水平主应力与隧道轴线平行和垂直两种工况下软岩隧道的围岩稳定性.研究结果表明:最大水平主应力与隧道轴线平行时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.221 m和-0.454 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.478、0.361、0.416 MPa和0.261 MPa;最大水平主应力与隧道轴线垂直时,拱顶沉降和拱脚收敛的最终值分别为-0.309 m和-0.548 m,拱顶、左拱脚、右拱脚和仰拱处的围岩压力分别为0.579、0.652、0.593 MPa和0.327 MPa;两种工况下,围岩压力的最小值均出现在仰拱处、最大值均出现在墙脚处,围岩的径向应变增量均为拉应变增量,切向应变增量均为压应变增量,说明隧道开挖导致洞周围岩径向应力减小、切向应力集中.      

地铁隧道邻近地裂缝带的地震响应

采用数值模拟方法, 在不同震级人工地震波作用下, 研究了具有近距离平行地裂缝的地铁隧道的加速度、位移和内力特征, 计算了地裂缝的影响区域、围岩动土压力变化规律和隧道与围岩接触动土压力变化规律。研究结果表明: 在地表距隧道水平距离约25~50m范围内加速度响应存在一个附加放大区域; 当输入地震动强度较小时(50年超越概率为63%), 地铁隧道拱顶和拱底处相对水平位移都较小(约为0.39mm), 但随着输入地震动强度的增大(50年超越概率为2%), 拱顶和拱底的相对水平位移均逐渐增大, 最终增大至1.53mm; 在地震动作用下, 隧道结构的左、右拱肩和拱脚处的轴力都较大, 其中右拱脚处的轴力最大, 为1 926kN; 隧道结构的左、右拱腰处的弯矩和剪力都较大, 其中最大弯矩与最大剪力在右拱腰处, 分别为78.54kN·m与1 830kN; 随着地震动强度的增大, 隧道结构的内力逐渐增强; 地裂缝附近的动土压力较大, 并向两侧逐渐减小; 在中震作用下隧道拱顶处, 地裂缝上盘影响宽度为25m, 下盘影响宽度为20m, 在拱底处, 地裂缝上盘影响宽度为26m, 下盘影响宽度为22m;在大震作用下, 地裂缝上、下盘影响宽度较中震时增大约35%;地裂缝附近的隧道拱顶和拱底的动土压力变化规律与无地裂缝时基本一致, 但隧道结构附近的动土压力较大, 其最大值为138kPa; 在地震动作用下, 隧道结构拱腰处的接触动土压力增量较大, 右拱腰处即靠近地裂缝一侧最大, 增量为45.27%, 拱顶次之, 增量为13.41%, 拱底最小, 增量为6.86%。      

近水平软硬互层围岩公路隧道初期支护内力分析

将近水平软硬互层围岩等效为横观各向同性岩层,推导其密度、弹性模量、泊松比等材料参数。以广南高速公路文家垭隧道为分析对象,根据横观各向同性围岩参数建立平面应变有限元模型,结合现场测试数据分析近水平软弱围岩台阶法施工过程中初期支护的受力状态。研究表明:上台阶开挖后初期支护受轴向压力,拱顶和拱墙腰向内弯,而拱腰向外弯;下台阶开挖后,初期支护继续受轴向压力,拱顶和仰拱向内弯,拱腰和拱墙腰向外弯。研究结论与拱顶沉降和拱底隆起现象相符合。     

激光隧道断面仪在实腹式钢筋混凝土拱桥检测中的应用

激光隧道断面仪在隧道施工和检测中发挥了重要的作用,一般用于隧道施工过程开挖断面检测、工程限界验收检测以及隧道形变检测等.结合袁毛线中修工程中某座实腹式钢筋混凝土拱桥检测实例,阐述激光断面检测仪检测原理,检测过程与数据处理,并对数据进行分析评价.结果表明,激光隧道断面仪应用于拱桥断面检测,准确地求解出拱圈的净矢高、净跨径和内弧线偏差等指标,较之前的全站仪、水准仪量测更为方便、可靠,并且已经收到了较好的效果.该方法可为类似实腹式拱桥拱圈断面的量测提供一个全新的思路,为以后检测工作提供更为准确和可靠的评价指标.     

落石冲击下拱形明洞结构受力的模型试验研究

为研究落石冲击下拱形明洞结构的受力特点,通过改变落石质量及回填土厚度,利用1∶30缩尺模型试验分析了结构落石冲击所在断面不同部位的横向应变、轴力及弯矩等内力响应最大峰值的大小及分布特征,对各内力最大峰值随回填土厚度的变化趋势进行了分析,最后利用结构变形、弯矩及轴力图,对落石冲击下有回填土拱形明洞结构受力模式进行了总结. 研究结果表明:拱顶部位力学响应最显著,拱肩次之,拱腰及仰拱最小;结构受力形态可描述为拱顶部位轴向受拉、拱肩及以下部位为轴向受压的力学模式;与静力学分析隧道或明洞衬砌结构的荷载-结构模式不同,现行隧道设计规范中按素混凝土偏心受压构件对拱顶结构进行安全检算的方法并不适用于落石冲击工况;回填土厚度的增大有利于结构拱顶、拱肩及仰拱结构的受力,但对拱腰部位影响复杂,在设计时需结合落石规模、边墙形式及回填方式等进行具体分析.      

扩建小净距公路隧道施工力学分析

利用有限元模型分析了扩建小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中夹岩柱、锚杆及初衬的受力特征。研究结果表明:扩建小净距隧道围岩的屈服区主要集中在拱脚部位,拱脚部位的隧道支护结构应有所加强,当净距大于1/2 B时,中夹岩柱受力状态受净距的影响很小;隧道外侧锚杆轴力约为内侧锚杆轴力的4～5倍。     

基于实测数据的穿越软塑黄土层大断面隧道围岩与支护动态作用机制

选取软塑黄土层分布于隧道拱顶、洞身和隧底3组典型断面开展实测研究，分析了软塑层影响下的围岩变形特征、支护结构力学特征及其差异性，提出了基于实测数据确定支护特性曲线的方法，揭示了软塑黄土层影响下的围岩与支护动态作用机制，给出了相应的防控理念及措施。分析结果表明：隧道围岩变形由大到小依次为软塑黄土层分布于拱顶段、洞身段和隧底段；软塑黄土层分布于拱顶段支护结构拱肩和边墙脚、洞身段拱腰及其以下位置、隧底段拱部和仰拱承受较大围岩压力作用；支护结构承受主要荷载来压方向不同、围岩应力随开挖步序释放率不同及地下水渗流路径不同是3组断面支护结构应力存在差异的直接原因；软塑黄土层分布于拱顶和洞身段时，围岩超前应力释放率约为35%,上台阶开挖支护结构力学性能迅速恶化，软塑黄土层分布于隧底段时，下台阶开挖软塑黄土层对支护结构将产生显著影响；针对上述3类工况，提出的强支护、控侧压和防突沉的防控理念及超前帷幕注浆、大锁脚和基底袖阀管注浆等施工控制措施可有效避免施工灾害的发生。     

偏压状态下隧道洞口段明洞暗挖施工

山岭重丘区隧道洞口段存在偏压严重现象,需大范围开挖进洞,存在施工安全性差、环境破坏大等问题.利用重力式混凝土偏压挡墙,通过明暗交界段套拱的施作,平衡隧道的单侧偏压力,做到隧道开挖安全进洞.由浙江省宏途交通建设有限公司承建的黄衢南高速公路蕉坞隧道及83省道兰田张隧道,施工中对明暗交界段采取明洞暗挖技术,阐述了偏压状态下隧道明洞暗挖技术原理和技术流程,该技术既确保了隧道的安全施工,又节约了公路建设用地,避免了高边坡开挖,极大地保护了周边原生态环境,同时降低了工程造价,取得了良好的经济和社会效益.