隧道三台阶七步法的工效研究

铁路大断面隧道三台阶七步开挖法目前已经在黄土、强风化岩层等Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩隧道施工中普遍采用。但由于湿喷设备、施工工艺衔接等诸多原因,隧道施工工效低下。因此研究开发了松土器、三喷头湿喷机械手等设备,不断优化了三台阶七步开挖法施工工艺,显著地提高了施工效能,其研究成果在沪昆客专云南段大坪地隧道出口得到成功应用。     

大断面黄土隧道快速掘进施工方法研究

结合郑西客运专线张茅隧道的施工,通过模拟台阶七步开挖法的应力应变过程,以及对现场监控量测数据的分析,阐述在大断面黄土隧道中该方法的施工工艺和具体施工要点。运用该方法较好地解决了黄土隧道施工中诸多技术难题,且能充分利用开挖空间和大型施工机械,干扰少、速度快,是目前在大断面黄土隧道施工中安全、快速的施工方法,值得推广。     

大断面黄土隧道施工方法分析

研究目的:大断面黄土隧道开挖可采用双侧壁导坑法、CRD法、台阶法等,本文依托郑州至西安高速铁路大断面黄土隧道工程实例,通过对三种常用工法的理论分析,并结合现场初期支护下沉收敛、地表沉降的监测,对比分析各种工法的优缺点,提出适用于高速铁路大断面黄土隧道安全快速的开挖方法。研究结论:(1)在三台阶七步法、CRD法及双侧壁导坑法中,初期支护在施作二次衬砌前的安全系数分别为1.3、1.4、2.6,CRD法及双侧壁导坑法临时支护安全系数最小值为1.2、1.9,均能保证施工阶段的安全;(2)地表沉降值和黄土性质关联性更强,采用三台阶七步法和CRD法开挖,地表沉降值均在10 cm以上,双侧壁导坑法可将地表沉降值控制在5 cm以内;(3)高速铁路大断面黄土隧道无特殊情况下宜采用三台阶七步法开挖;(4)本研究成果可为类似断面工程的施工提供借鉴。     

大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术

凤凰岭隧道是郑西铁路客运专线工程试验段唯一一座隧道,也是郑西客运专线第一座开工的隧道工程,大断面黄土隧道的施工技术成了客运专线建设的重点和难点。随着隧道施工的逐步推进,根据隧道的围岩量测结果,结合新奥法施工设计原理,对隧道原采用三台阶七步开挖法进行优化后采用二台阶四步开挖法进行施工,有效缩短施工循环长度及封闭时间,在保证施工安全的前提下,施工进度得到很大提高,产生很好的经济效益和社会效益。     

亚黏土地层隧道台阶七步开挖施工现场测试研究

湖南省衡炎高速公路云阳山隧道进口段为亚黏土地层,由于该地层含水量高、可塑性强、自稳能力差,承载力低,给隧道施工造成困难。根据云阳山隧道亚黏土地层台阶七步开挖法实际施工情况,选取典型断面,进行了拱顶位移、钢支撑受力的量测,研究台阶七步开挖法各施工步骤对隧道围岩和支护结构稳定性的影响,同时进行了地表沉降和位移的监测,特别是对沿隧道纵向地表沉降进行了监测,获得了亚黏土地层条件下采用台阶七步开挖法施工围岩变形以及结构受力的特征,对于台阶七步开挖法的推广应用具有参考作用。     

庆兴黄土隧道出口浅埋段施工技术

结合包西铁路BXS-2标庆兴隧道的施工实践,论述了根据地质条件、水文条件、施工季节,采取有效的公路改移、地表防排水和加强超前支护后,在湿陷性风积黏质黄土、下穿公路隧道浅埋段采用预留核心土三台阶七步开挖法的施工技术。结果表明,预留核心土三台阶七步开挖法减少了临时支撑的投入,节约了工程材料;可以使用大型机械开挖,各个工序之间衔接紧凑,提高了开挖的速度,缩短了工程工期,降低了工程管理成本,创造了良好的经济效益和社会效益,为以后在湿陷性黄土Ⅴ级围岩浅埋地段施工提供了宝贵的施工经验。     

大断面软弱围岩隧道合理开挖方法研究

贵广铁路天平山隧道开挖面积远远超出了常规普速铁路双线隧道,且需穿越高地应力软弱围岩地层,施工中遇到了掌子面不稳定,易坍塌,初期支护变形侵限严重,隧道施工进度极慢等突出问题。本文基于大断面软弱围岩隧道施工常用工法(包括台阶法、双侧壁法、CD法和CRD法)基本特征的系统总结和分析,评价了各种工法的优缺点,并利用数值程序再现了大断面软弱围岩隧道的施工过程,开展了工法比选的数值模拟分析,提出了以三台阶七步开挖为核心,通过一系列加强掌子面稳定性和洞周围岩稳定性控制的技术措施。     

高速铁路大断面隧道浅埋段多台阶开挖法施工技术优化研究

三台阶七步开挖法具有施工空间大、工效高、工序转换灵活等优点。本文以广西沿海铁路花甲山隧道为工程背景,选取典型地段,利用FLAC3D建模计算,对围岩的应力和应变进行分析,并与现场监测进行对比,从而对三台阶七步开挖法控制参数进行优化,得出在安全开挖条件下上台阶开挖高度可以调整至3.6~3.8 m,提高了隧道施工进度,节约了施工成本,可为广西地区类似工程提供借鉴。     

大断面黄土隧道三台阶七步开挖法施工技术

针对西(安)平(凉)铁路中咀1号隧道地质结构,分析对比中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法和三台阶七步开挖法的主要技术特点,确定施工方案和采用三台阶七步开挖法进行施工。介绍三台阶七步开挖法施工工艺及原理,论述上台阶开挖支护、中台阶左侧与下台阶右侧边墙开挖支护、仰拱开挖支护和施工注意事项。分析施工重点,提出监控量测、超前支护、及时封闭仰拱、及时封闭二次衬砌永久支护、加设锁脚锚杆、预防塌方等安全保证措施以及质量保证措施。     

上软下硬地层Ⅴ级围岩超浅埋隧道开挖技术

针对城市地铁超浅埋隧道的工程特点,以传统交叉中隔壁法及三台阶七步开挖法为基础,研发出十字支撑加强三台阶分步开挖法。将该方法应用于贵阳地铁一号线将军山—云潭路站区间暗挖隧道。结果表明十字支撑加强三台阶分步开挖法在加快进度、降低成本的同时,有效控制了拱顶沉降和地表沉降,保证了施工安全,为今后类似隧道的施工奠定基础。     

中心轴式预切槽机械在大断面黄土隧道中的应用试验

黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,具有强度低、变形大、自稳能力差的特点,我国大断面黄土隧道的建设通常采用三台阶七步开挖法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等,存在施工工序多、施工进度慢、变形量难以控制、临时支护用量大、对各小断面支护结构的连接工艺要求高等问题,研究适合软弱围岩隧道机械化施工的工法非常必要。预切槽法由于具有控制地层变形能力强、施工速度快的特点,受到国内隧道界的再次关注。2013年,中铁重工集团研制成功了国内第一代中心轴式预切槽机械。为了掌握预切槽机械切灌过程性能及预衬砌的受力变形特性,进行预切槽机械在黄土隧道中的工业化试验。研究认为:(1)研制的中心轴式预切槽机械在黄土地层切割成槽能力良好,但在切灌一体化方面尚需要深入研究;(2)由于限制了地层的变形,预衬砌承受的地层压力较大。(3)预切槽法对切槽脚部地基的承载力要求较高,预衬砌脚部是拉应力集中区域,实际施工中要进行合理加固。     

三台阶六部短距法在铁路隧道施工中的应用研究

研究目的:新建贵(阳)广(州)铁路客运专线三都～五通间属于高原斜坡侵蚀、构造中、低山区,沿线地质构造复杂多变,隧道洞身地质中Ⅳ、Ⅴ级围岩等级所占比重大,施工安全风险高。针对开挖断面为138 m2～146 m2的特大开挖断面的软弱地质围岩铁路隧道,必须采取可靠的施工工法,才能确保隧道施工安全。研究结论:以贵广铁路大断面Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩地质隧道施工为背景,在总结了传统三台阶施工工法的经验基础上,施工采用三台阶六部短距开挖工法,将隧道整个开挖断面分为三个台阶六个作业面,上、中、下各台阶施工同步推进,弥补了CRD法或双侧壁导坑法等方法工序多、工期长、对围岩扰动次数多的不足,便于现场施工组织管理,且机械化程度高,缩短了工期。根据现场工程实践,该工法既保障了隧道施工安全,又提高了施工进度。     

饱和性黄土质单线铁路隧道施工技术

本文通过工程事例介绍富含水黄土质隧道施工技术,分析饱和性黄土地质对洞室开挖控制的影响因素, 研究隧道土体变形破坏的基本规律,确定适合富水黄土质隧道的合理开挖方式、开挖顺序和支护形式,为富水土质隧道的修建积累了经验,为同类地下工程施工提供技术参考。     

大断面黄土隧道与辅助坑道交叉口施工技术

研究目的:本文结合郑西客运专线大断面黄土隧道秦东隧道施工这一工程实例,就斜井和大跨黄土隧道交叉口施工方案进行选择,并就斜井向正洞施工方法的转化、施工技术措施等进行阐述,通过工程实例验证。研究结果:施工方案成功的在秦东隧道实施,填补了国内客运专线大断面黄土隧道斜井进正洞施工工艺的空白,对类似工程有较强的借鉴意义。     

浅埋大断面黄土隧道安全快速施工方案探讨

浅埋大断面黄土隧道施工易塌方,设计考虑采用侧壁导坑法,在现场施工期间,出现了施工进度慢,施做不到位引起的开裂变形甚至塌方等问题。基于浅埋大断面黄土隧道的变形特性,结合传统矿山法、新意法、预切槽法等施工方法的技术特点,提出了浅埋、大断面黄土隧道不同工况下安全、快速的施工方案。     

迈式管棚治理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工技术

风积砂质黄土是极易发生崩塌的土质,在隧道掘进开挖施工中会造成开挖工作面的失稳,如遇湿陷性时,会产生很大的塌陷、沉陷、下沉侵限变形和承载能力的丧失。结合准池铁路朔州隧道采用大直径迈式自钻式锚杆作为管棚超前支护工程实例,对处理风积砂质黄土段塌陷、下沉、侵限体,具有钻进、注浆、锚固施工一体化作用,施工进度快,不需要开挖钻场,钻进不需要下套管,施工方便、快捷,值得推广。     

郑(州)西(安)客运专线高桥隧道变形原因浅析

研究目的:多座大断面黄土隧道在施工过程中均出现了不同程度的地表裂缝,尤其在隧道浅埋偏压段更为突出,因此对大断面黄土隧道进行深入调查及针对大断面黄土隧道的施工方法,支护结构和围岩的应力、变形情况、地表裂缝情况开展研究是很有必要的。研究结果:确定隧道产生变形的原因是由于黄土结构相对疏松、施工开挖面大、施工工艺控制不严格且隧道变形地段存在偏压等原因造成的,从而提出大断面黄土隧道在浅埋段宜采用短进尺,强支护,快封闭,勤量测,二衬紧跟的施工原则,并做好地表及拱顶下沉检测工作。     

石太铁路客运专线李虎坪隧道CRD法施工技术

研究目的:以石太铁路客运专线李虎坪隧道为例,研究客运专线双线大断面黄土隧道控制测量、开挖支护、监控量测、二次衬砌等施工技术和施工特点。研究结果:研究表明,CRD施工方法适用于Ⅴ级黄土双线大断面隧道施工,施工进度快,控制地层变形好,施工安全度高。