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。     

矿山法OC型断面在反向开挖隧道中的应用

研究目的:为解决矿山法隧道反向开挖的施工问题,本文以乌鲁木齐国际机场～T4航站楼区间为例,提出OC型断面解决隧道反向开挖的施工方法,通过Midas-GTS数值分析其断面的受力性能、施工过程,并通过现场实施加以验证。研究结论:(1)由于受到场地限制,本文提出的OC型断面减少了渡线段的起拱高度,减少了结构跨度,同时相应地增加了拱顶的覆土厚度和侧面的建(构)筑物距离,更好地控制地层变形,降低了工程风险;(2)对OC型断面进行了承载能力极限状态和正常使用状态验算,构件尺寸和配筋均满足现行规范要求,且小于单洞双线大断面;(3)通过Midas-GTS数值模拟,分析了OC型断面开挖全过程对周边地层的影响,最大沉降3. 61 mm,施工现场实际监测最大沉降3. 07 mm,均小于预警值7 mm,OC型断面能较好地控制周边地层的变形;(4)本文研究的成功应用,可降低传统的单洞双线隧道反向开挖的风险,同时可节约工程投资,对在城市繁华区域修建地铁工程具有借鉴意义。     

我国高速铁路隧道技术要点与有关建议

研究目的:通过科研与建设、运营实践,我国高速铁路隧道工程形成了设计、施工、质量检测与验收的成套技术,对我国高速铁路隧道工程的技术创新、研究成果和建设中的经验教训进行总结,可为我国后续高速铁路隧道标准修编及工程建设提供依据,并为最终形成完善的高速铁路建设技术体系提供帮助。研究结论:通过对我国高速铁路隧道技术的系统总结,提出了我国高速铁路隧道的技术要点,并对存在问题提出了处理建议:(1)总结了我国高速铁路隧道的设计技术要点,包括解决高速铁路隧道空气动力学问题的设计措施、高速铁路大断面隧道结构设计技术、新型隧道洞门设计技术、因地制宜的防排水结构型式和结构体系等;(2)总结了我国高速铁路隧道的施工技术要点,包括大断面隧道控制爆破技术、施工机械化配套技术、不良地质隧道施工技术、超前地质预报与监控量测技术、隧道风险管理技术等;(3)总结了我国高速铁路隧道的质量检测技术、静态验收和动态验收要求;(4)针对我国高速铁路隧道存在的衬砌质量缺陷、渗漏水问题、洞门边仰坡稳定问题进行了分析,并提出了处理意见;(5)该研究可为今后的高速铁路隧道设计和施工不断改进及完善提供参考。     

全风化花岗岩富水地层超大断面隧道设计技术

研究目的:在艰险困难山区,受铁路车站设置和联络线出岔影响,会出现多线车站隧道和变断面隧道,甚至形成超大断面隧道。当隧道位于软弱浅埋富水地层时,隧道建设存在以下安全风险:地形地质条件差,地下水发育,易坍塌破坏;初期支护受力大,变形控制难度大,存在变形侵限、失稳及塌方风险;隧道需采取多次开挖支护,受力转换困难,支撑拆换安全风险大。鉴于国内外软弱富水地层超大断面隧道实例不多、研究较少,本文结合实际工程,对此问题进行研究。研究结论:论文总结了国内外超大断面隧道修建技术现状,对隧道施工过程中的力学行为进行了分析,制定了隧道的超前支护措施、衬砌支护参数和施工方法,并得出如下主要结论:(1)软弱富水地层超大断面隧道修建难度大,安全风险高,造价高,需结合隧道工程的具体条件制定切实可行的支护措施和施工方法;(2)为控制软弱富水地层超大断面隧道初期支护变形和初期支护措施转换,采用大墙脚基础和多重支护措施是必要的;(3)为控制软弱富水地层变形,超大断面隧道变形及坍塌,应采取强有力的超前加固及掌子面加固措施;(4)该研究成果可为软弱地层超大断面隧道设计、施工提供借鉴。     

武广高铁狮子石隧道CRD法施工技术研究

以武广高速铁路狮子石隧道为例,探讨高速铁路双线超大断面隧道在软弱围岩条件下的施工技术与技术处理方法。在施工过程中,结合武广高速铁路狮子石隧道CRD法施工,对大断面隧道支护参数、CRD法施工工艺、施工过程中的难点及处理措施、CRD施工过程控制及其特殊地段处理等进行了阐述,同时,介绍施工注意事项及超前地质预报应用,为类似工程提供借鉴。     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

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。     

小净距隧道开挖工法合理性研究

研究目的:复杂山区受各种控制因素的影响,小净距隧道邻近施工的情况时有发生,一般多采用保守的CRD等多部开挖工法,但多部开挖存在进度慢、工序繁琐、工程造价高等弊端。针对小净距隧道,为选择适宜的开挖工法,本文以郑家塔隧道与瓦塘2号隧道邻近施工为研究对象,论证小净距隧道采用三台阶临时仰拱法的合理性,以期为类似工程的设计与施工提供参考或借鉴。研究结论:(1)通过有限元分析软件模拟了粗圆砾土地层条件下大断面的郑家塔隧道采用三台阶临时仰拱法施工的全过程,研究分析了围岩的稳定性、新建隧道初期支护结构的安全性以及小断面的瓦塘2号隧道衬砌结构的安全性;(2)目前,兴保铁路已开通运营,从当时施工的实际效果来看,采用三台阶临时仰拱法施工和设计支护措施,确保了施工的安全、顺利进行,小净距隧道根据围岩和间距采用三台阶临时仰拱法也是合理的;(3)该研究成果可应用于小净距隧道的开挖工法设计与施工。     

高烈度地震区大断面隧道施工技术

结合云南昆石高速公路阳宗隧道施工实际情况,介绍了在高烈度地震区大断面公路隧道开挖、支护及涌水段防排水施工技术,总结了在复杂多变的地震区修建大断面公路隧道施工主要采取的技术对策。     

铁路瓦斯隧道等级划分方法研究

研究目的:目前规范以绝对瓦斯涌出量0.5 m3/min作为铁路隧道高、低瓦斯等级界限值,如今随着高速、大断面铁路瓦斯隧道的不断涌现,施工通风方式和工艺已发生很大变化,这种分类方法不能完全适用于大断面瓦斯隧道,将增加不必要的设备投入及工程措施,造成投资浪费。本文通过分析国内外矿井、公路及铁路隧道的瓦斯等级划分,结合隧道断面面积、需风量和瓦斯浓度等影响指标提出铁路瓦斯隧道等级划分标准,从而满足瓦斯隧道设计与施工的使用。研究结论:(1)根据安全瓦斯浓度,并结合隧道断面大小和通风要求提出了铁路瓦斯隧道等级划分方法,据此对成贵铁路瓦斯隧道进行分级,分级结果可减少工程投资,加快施工进度;(2)提出了微瓦斯隧道,明确低瓦斯与高瓦斯的浓度分界值为0.3%,微瓦斯与低瓦斯的浓度分界值为0.1%;(3)按断面面积将铁路隧道分为Ⅰ类(30~70 m~2)、Ⅱ类(70~110 m~2)、Ⅲ类(110~140 m~2)和Ⅳ类(≥140 m~2);(4)提出了用于瓦斯隧道分级的临界通风量计算方法,低瓦斯与微瓦斯临界通风量按0.15 m/s乘以隧道面积计算,低瓦斯与高瓦斯临界通风量按0.2 m/s乘以隧道面积计算;(5)本研究成果可为铁路瓦斯隧道设计和施工提供借鉴。