隧道初期支护钢架结构力学性能试验研究

钢筋格栅钢架和工字形型钢钢架是隧道初期支护常用的两种钢架类型。 为了系统分析两类钢架的力学性能， 针对三肢格栅钢架、 四肢格栅钢架和工字钢钢架开展了室内加载试验研究， 并引入了钢材利用系数比较不同类型钢架力学性能。 研究表明： 三肢格栅在选取较优的主筋腹筋直径组合下， 所能达到的钢筋利用系数最优， 其综合承载性能最优， 且随着腹筋直径的提升， 三肢格栅的钢筋利用系数提升明显。 研究结果有望为隧道工程初期支护钢架选型、 设计与施工提供参考。     

隧道初期支护钢拱架早期承载性能试验研究

为系统分析隧道格栅钢架和型钢钢架支护初期的力学性能, 针对三肢格栅钢架、四肢格栅钢架和14 号工字型钢钢架开展室内加载试验研究; 同时, 引入钢材性能系数以直观比较不同类型钢架的综合性能。研究表明: 1)在支护初期, 格栅钢架与混凝土的结合性能比型钢钢架好, 并且在受到集中力影响时, 型钢钢架的安全隐患大于格栅钢架; 2) 钢拱架在实际使用中会受到偏心荷载的不利影响, 其中四肢格栅钢架受到的影响最显著, 设计时应增加四肢格栅钢架跨中抗扭钢筋布置。     

隧道快速承力初期支护空间钢网构结构设计

目前暗挖隧道初期支护以锚喷联合格栅钢架或型钢钢架组成,格栅钢架在喷射混凝土之前承受围岩荷载的能力较弱,必须喷射混凝土后方能进行下道工序。对一种新型的空间钢网构结构进行研究,相较于传统隧道初期支护中的格栅钢架或型钢钢架,该结构可在喷射混凝土之前提供较大的承载能力,可延缓喷射混凝土的时间,减少施工重复工序,同时可简化施工方法,适合采用大型机械进行施工,进而提高施工效率,改善施工作业环境。从围岩压力、荷载计算、模型简化、模型计算、结构检算、控制标准等方面对设计方法进行了详细介绍,使该钢网构结构能满足其设计理念。根据钢网构结构在喷射混凝土之前与喷射混凝土之后需承担不同大小的荷载,将结构计算分为喷射混凝土前的受力阶段、喷射混凝土后的受力阶段分别进行计算,且根据两阶段受力特点,采用不同的安全评判标准。     

公路隧道初期支护大幅变形的防治

初期支护是新奥法的主要承载结构，它是密贴于围岩的柔性结构与控制围岩变形的松弛，而二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定条件下修筑的，初期支护是二次初砌的基础，初期支护大量变形的整治和预防成为软弱围岩隧道掘进的关键。章针对初期支护大幅变形的危害，分析了芙蓉山隧道钢架加锚喷初期支护大幅变形的原因，提出了初期支护大幅变形成功的整治和预防的方法。     

超大断面隧道变截面软弱围岩段施工技术研究

针对超大断面隧道变截面软弱围岩段存在的工程技术难题,结合新考塘铁路隧道出口段工程地质条件,对超大断面隧道变截面软弱围岩段施工方法进行了研究。从大墙脚复合双侧壁双层支护、水平旋喷桩与大管棚联合超前支护两方面对软弱围岩超大断面开挖支护关键技术进行了研究分析,并对过渡段位置开挖及靴型大墙脚基础施工技术要点及注意事项进行了详细阐述。研究结果表明:超大断面软岩隧道采用型钢拱架和格栅钢架双层初期支护技术,提高了初支结构的承载能力;采用靴型大墙脚并结合钢花管底部注浆技术,提高了边墙脚的稳定性,减少了边墙的变形和拱部的沉降。     

粉质黏土隧道支护体系力学特性试验研究

隧道穿越稳定性较差且构造节理发育的粉质黏土的施工过程中支护体系力学特性较为复杂,通过开展杨家岭1#隧道粉质黏土段支护体系现场试验,研究粉质黏土段隧道初期支护中的围岩压力、钢架应力、喷混凝土应力及支护变形规律。结果表明：由于隧道左右两侧地质条件的不同（即粉质黏土的不均匀性）,初支上的围岩压力存在一定偏压情况,且围岩压力较大;喷混凝土应力及钢架应力值均较大,说明该段粉质黏土隧道围岩的稳定性较差,若初支仅考虑对围岩的封闭作用采用较小的喷混凝土厚度且不施作钢架,隧道的施工和结构安全存在较大风险;对于本工程,虽然偏压会对衬砌受力形成一定的不利因素,但是变更后的初期支护能够保证施工期间的安全。     

隧道初期支护侵限处理施工技术

隧道初期支护侵限处理是指初期支护侵入二次衬砌限界后对初期支护进行破除,并重新支护的一种处理方法。为了保证二次衬砌的设计厚度,必须对已变形并侵限的初期支护进行拆换处理,针对大岐山隧道进口初期支护侵限处理施工,介绍了采用的拱部径向注浆、设置临时支撑、初期支护破除、侵限钢架处理等一系列隧道初期支护侵限处理施工技术措施,确保了施工安全。上述措施可供类似工程参考。     

隧道型钢钢架初期支护安全性评价

针对施工期隧道型钢钢架喷混凝土支护,建立了以位移为基础的安全性评价方法.介绍了根据喷混凝土徐变试验得到的修正的GL2000徐变模型,给出了徐变引起的支护轴向伸缩变形和曲率改变的计算公式.导出了基于测量位移并考虑徐变影响的支护内力的计算公式,给出了支护结构截面失效的功能函数.最后,对武广铁路某隧道工程进行了实例分析.计算结果表明:评价结果能够正确反映隧道的实际安全状态,可靠指标的数值与我国现行规范的规定一致;徐变使喷层产生松弛,可靠指标增大,但其增大幅度比素喷混凝土和格栅钢架喷混凝土时小.      

大跨度绿泥石片岩隧道大变形机理与控制方法

依托宝鸡至汉中高速公路连城山隧道(双洞六车道),基于隧道变形和支护结构受力现场测试,分析了大跨度绿泥石片岩隧道大变形灾害特征和机理,总结了隧道大变形灾害综合控制方法,建立了大跨度绿泥石片岩隧道大变形分级标准,提出了各变形级别对应的支护参数。分析结果表明:大跨度绿泥石片岩隧道在开挖过程中以沉降变形为主,主要表现为拱部初期支护的整体沉降;在初期支护闭合后,主要表现为边墙的挤出变形和墙脚下沉引起的仰拱底鼓;大变形灾害主要表现为掌子面失稳垮塌、初期支护变形侵限破坏、锁脚锚管脱焊失效、二次衬砌开裂、边墙下沉以及仰拱回填隆起开裂;绿泥石片岩极其软弱、破碎及仰拱基底遇水软化,是造成隧道大变形灾害的根本原因;隧道开挖跨度大(最大开挖跨度为19.6 m)、断面扁平、拱脚地基承载力不足而缺乏有效约束,加剧了隧道支护变形侵限和失稳破坏;初期支护承载能力有限,围岩荷载不断传递至二次衬砌,是导致二次衬砌开裂的直接原因;围岩变形机制为拱部岩体黏聚力难以克服自重而产生不断向下的滑移和松动机制,以及墙脚和仰拱部位围岩低强度应力比引起的软岩塑性流动机制;通过采用“三台阶留核心土法+大预留+双层HK200b钢架分次支护+大直径锁脚锚管+围岩径向注浆+加深仰拱”的大变形灾害综合控制方法,同时对隧道大变形进行分级管理,有效避免了隧道大变形灾害的发生。      

隧道施工中钢格栅拱吊模支护应用

锦赤线青沟梁隧道施工中，因受地质构造影响裂发育，岩面破碎，断层较多，岩体较软，多呈泥砂矿石状，因此，隧道开挖后，初期支护极为关键，为保证工程安全经济，加快进度，采用了钢格栅吊拱混凝土支护，效果很好。