大断面铁路隧道施工工法对比研究

铁路运营速度的大幅提升,对隧道断面的要求也越大,建设中出现了许多大断面以及超大断面隧道。随着隧道断面增大,隧道开挖时围岩自稳能力变差,松弛范围加大,施工难度急剧增加,如果隧道施工方法选择不当,将直接影响到施工安全、施工进度、工程投资等。本文选取交叉中隔壁(CRD)法、弧形导坑法、大拱脚三台阶法三种施工方法对在浅埋、软弱围岩段进行开挖模拟。通过对模拟结果的分析,评价开挖方案的合理性,为设计和施工提供理论依据,并为类似工程提供借鉴。     

深孔注浆技术在软弱围岩隧道施工中的应用

在软弱围岩隧道施工中,遇到的最大问题是围岩自稳能力差和水对围岩的破坏,本文阐述了用深孔注浆超前加固地层,提高围岩自稳能力和消除水隐患的施工技术,对软弱围岩隧道施工有较强的针对性.     

软弱围岩隧道中管棚锁脚台阶法施工技术

当前,软弱围岩隧道施工工法,一般设计施工方案为CD或CRD法施工,施工程序复杂,施工过程中围岩多次受到扰动,变形和沉降量均较大,施工安全风险大。为此,很多工程建设者都在尝试通过物理、化学手段来改良隧道围岩性质,提高围岩等级,达到优化施工工法、加快施工进度的目的。本文也是基于这种施工理念的一种尝试和创新,针对软弱围岩隧道采用的中管棚锁脚台阶法,通过注浆、锁脚锚杆等措施的组合使用,将复杂施工工法简化为上下台阶或三台阶法施工,进而提升工效。该工法目前已在多个隧道施工项目得到了成功应用,均取得了较好的应用效果。     

隧道围岩变形影响因素分析

新七道梁隧道地质条件复杂,本文对复杂条件下长大隧道影响围岩变形的施工因素进行分析。采用有限元法模拟施工中围岩的力学特征,表明隧道施工对围岩变形影响显著。同时,在隧道内布设大量收敛值量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。变形包括三个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。同时分析开挖方法、支护结构、邻近施工、施工工序等施工因素对围岩变形的影响。结果认为施工中开挖初期对围岩变形影响最大,而设置仰拱可减小隧道围岩变形,因此应选择对围岩扰动小的开挖方法,并及时进行后序施工。将围岩变形施工因素分析动态反馈于施工中,取得满意结果。     

隧道仰拱组合结构的现场试验研究

在复杂地质条件下长大隧道施工过程中,为了控制隧道围岩的过大变形及加快隧道施工进度,需要将仰拱及时封闭.通过对仰拱采用钢筋混凝土预制板和干硬性混凝土组成的组合结构的现场试验研究,把仰拱上的荷载通过预制板间接传递给铺底干硬性混凝土,并充分利用干硬性混凝土强度增长快、受力后变形较小的特点,使仰拱组合结构在隧道掘进的两次出砟间隙时间内达到能通行汽车的要求.对组合结构承受不同荷载时钢筋混凝土板顶面的沉降变形及钢筋混凝土预制板和铺底混凝土之间的接触压力进行现场量测,并用有限元计算方法对试验结果进行分析验证.结果表明,由本文设计的隧道仰拱组合结构,能够增强隧道的施工安全和加快施工进度.     

双层注浆小导管在软弱地质隧道进洞施工中的应用

超前注浆小导管是目前各类隧道施工中应用比较成熟的施工工艺,实施后对加强围岩自身稳定和延长自稳时间有较好的效果,在隧道洞门开挖施工中应用较广泛.结合新铁山隧道工程,对在隧道进洞施工中实施双层超前注浆小导管的方法、工艺、效果等方面进行了介绍,对类似隧道进洞施工有一定的参考价值.     

复杂条件下隧道围岩变形特征

研究目的:新七道梁隧道是甘肃省在建的开挖断面最大的公路隧道,地质条件复杂。研究复杂条件下长大隧道围岩变形分布规律,可以指导隧道开挖支护设计施工,这也是隧道信息化施工的重要手段。研究方法:在现场布设收敛大量量测断面,并长期监测,对隧道围岩收敛测量数据进行曲线分析。研究结果:结果显示隧道开挖后围岩的变形具有时间相关性和空间相关性。包括3个阶段,即急剧变形阶段、缓慢增长阶段、基本稳定阶段。新七道梁隧道围岩变形具有变形较均匀、收敛速度快、变形小、拱顶下沉较水平收敛变形大的特征,这是地质条件、施工技术、周围环境综合作用的结果。表明隧道区围岩条件较好,自稳定性能强,隧道开挖支护设计施工技术科学合理,支护结构较强。围岩变形分析动态反馈于施工中,取得令人满意的结果。研究结论:地质条件复杂、岩性、空间位置变化频繁地段围岩变形变化大,应引起特别注意,并制定相应施工措施。     

包西铁路施工期隧道水平层状围岩稳定性评价与支护

以包西(包头-西安)铁路水平岩层区施工期间隧道围岩稳定性分析评价为主线,以保护围岩的自稳和指导施工为目的,从围岩的工程地质条件入手,通过对施工过程中围岩的变形破坏模式分析和围岩的稳定影响因素分析,确立了包西线水平岩层地区隧道围岩定性评价的工程地质评价体系,对隧道围岩分类评价和合理支护措施提供依据.     

铁路富水、破碎白云岩隧道施工方法探讨

研究目的:针对富水、高压、破碎白云岩的这种特定地质,根据不同的工程地质和水文地质状况,采取具有针对性的施工方法及支护参数,从而达到既保证施工安全,工程造价合理,同时施工进度又最佳的目的.为今后类似围岩的隧道施工提供一定的参考和借鉴.研究结论:高压富水、破碎白云岩地段的隧道施工,应科学、灵活地选用施工方法.全断面帷幕注浆法,其施工工艺复杂,施工进度缓慢,工程造价高,一般情况下不宜采用,而台阶法则施工进度和工程造价均较为合理,应优先考虑.     

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。     

富水蚀变岩大断面高速铁路隧道开挖大变形控制技术

以富水花岗岩侵入蚀变带区域高速铁路隧道建设为背景,对隧道开挖围岩变形控制技术进行研究。运用隧道工程理论、数值模拟和现场监测等技术与方法,提出了从全断面开挖法、台阶法、CD法到CRD法的安全度逐渐增加的隧道开挖方法,确定了避免富水花岗蚀变岩进一步应变软化和力学参数弱化的隧道开挖支护结构形式及其参数,得出了适当加大预留变形量结合衬砌紧跟的施工工艺。实践表明,按研究出的开挖方法和支护方案进行施工,可以有效控制隧道围岩大变形而使变形快速收敛,能够减少侵限处理工作量,并确保富水花岗蚀变岩隧道开挖时围岩稳定和地下工程结构安全。     

软弱围岩隧道变形分析及应对措施

针对客运专线铁路隧道软弱围岩地质区段多的特点,对软弱围岩的工程地质特征、软弱围岩隧道变形特征和表现形式进行了分析,从超前地质预报与预加固、施工方法选择、初期支护施工以及围岩监控量测等方面提出了软弱围岩隧道的安全施工方法和应对措施,对于保证隧道施工安全具有重要意义。     

铁路隧道软弱围岩水平岩层施工技术

结合黄韩侯铁路北塬隧道左线进口软弱围岩水平岩层施工,通过对隧道水平岩层的稳定性分析,并针对水平岩层对隧道开挖和支护的影响作用,确定水平岩层隧道施工开挖方案,采取负视速度法超前地质预报手段及时获取围岩情况,并对开挖爆破参数和支护参数等及时进行优化,确保了隧道的施工安全。     

微风化岩体隧道开挖反分析及围岩稳定性评价

青岛嘉定山地铁区间段多为微风化的花岗岩地层,地势起伏复杂。为探究本区间隧道在开挖过程中围岩的稳定性问题,采用最小安全系数法对围岩稳定性进行分析。由于地质条件复杂,岩体参数取值很难确定,基于D-P准则,采用ABAQUS建立3D弹塑性模型,根据黄金分割算法进行隧道断面拱脚位置的位移反演,确定本次计算中参数弹性模量E、泊松比μ;用修正后的岩体参数计算围岩的安全系数F_s,预判开挖围岩破坏区,为隧道围岩支护方案的设计提供依据。     

水平泥岩砂岩长短眼结合控制爆破施工技术

在隧道施工过程中发现中薄~中厚层状泥砂岩互层层间结合很差,隧道爆破开挖后,开挖轮廓光爆效果较差,超挖较多,严重影响施工质量、安全及进度。通过对水平泥岩砂岩地质相关隧道的施工,认为须依据围岩情况来选择相对的爆破参数才能得到较好的爆破效果,经总结形成了水平泥岩砂岩长短眼结合控制爆破施工方法,并分别从工艺原理、操作要点及适用范围对该工法做了详细介绍,以期为相似地质工程提供经验参考。     

公路隧道施工过程分析及支护参数评价

在复杂地质条件下的隧道工程施工一般采用分步开挖法,围岩及支护结构的最不利承载状态往往发生在初期支护闭合之前,因此有必要对施工过程进行模拟计算。介绍了施工过程有限元数值模拟的方法,通过用设置释放系数的方法来模拟释放荷载的发展,对地层材料、锚杆加固区、喷射混凝土层及钢支撑的有限元模型的建立也进行了探讨。通过ANSYS对两种开挖方式进行了模拟分析,发现施工顺序对围岩的稳定及支护结构的受力影响很大,合理的施工开挖顺序应使围岩尽早构成承载环以分担更多的释放荷载,同时支护结构也应尽早构成承载性能好的拱形结构。加固区围岩强度的提高可使围岩分担更多的释放荷载,可以明显减小支护结构的受力。在云南保腾高速公路勐连隧道的施工中,该分析评价得到了较好的应用,很好地指导了隧道在软弱围岩地层的施工,取得了较好的效益。     

轨道交通大断面深埋隧道施工工法——扩大拱脚台阶法

为适应轨道交通建设的新环境、新形势,结合重庆主城区地形地貌、地质条件和轨道交通车站特点,提出一种新的大断面深埋轨道交通车站隧道的施工工法——扩大拱脚台阶法。该工法以新奥法为基本理论依据,充分发挥围岩的自稳能力和开挖面的空间约束作用,通过初支大拱脚的设置,将拱部荷载传递至拱脚围岩,从而提高拱部初期支护的承载能力和稳定性。同时,通过分台阶分步开挖,能够为大断面隧道开挖提供充足的施工作业空间,有效提高隧道的施工工效,节约工程投资、缩短工期。以重庆轨道交通9号线红岩村站为例,对该工法与双侧壁导坑法进行对比分析。通过理论计算分析,可以得出扩大拱脚台阶法对围岩的扰动更小,更有利于对围岩的保护和变形控制,工程风险更加可控。     

隧道穿越泥石流堆积体及活动断裂施工关键技术

新建铁路成兰线红桥关隧道浅埋穿越泥石流堆积体及活动断裂,施工中出现洞周岩土体失稳而向洞内滑移、地表开裂和支护体系异常变形破坏等工程问题。本文从地质条件及开挖效应、地下水和地层偏压等方面进行分析,针对性实施“先固后钉法”施工关键技术,即在洞室开挖前施作群桩预加固形成半封闭支护结构,在初期支护后施作复合土钉形成补强支护结构。该技术改善了围岩条件,提高了支护体系的整体性,充分协调和控制了围岩及支护体系的变形,确保了隧道的施工安全。     

客运专线隧道斜井转正洞施工技术

研究目的:武广客运专线金沙州隧道是新广州站及相关工程控制工程之一。由于金沙洲隧道开挖断面大,工期紧,地质条件复杂,迫切需要选择合理的斜井转正洞施工方法这对于保证隧道安全快速施工具有非常重要的意义。研究结果:现场监测表明,采用大包法进行斜井转正洞施工,围岩与支护结构安全可靠,保证了工期,施工质量达到了要求。     

新宝塔山隧道浅埋偏压段施工及监控量测分析

浅埋偏压段及不良地质条件给隧道施工造成安全隐患,也是造成整条隧道施工失败的主要问题。新宝塔山隧道部分处于浅埋偏压段,讨论了该段施工设计和施工工艺,包括地表注浆加固围岩、超前管棚注浆锚杆预支护、段台阶开挖法、喷锚挂网支护和围岩监控量测信息反馈与预测预报等,为隧道的顺利贯通提供了有力保障。