基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。     

基于拱部CD法修筑的土岩复合地层双层初期支护拱盖法隧道结构稳定性研究

文章以青岛地区典型的"上软下硬"土岩复合地层为工程地质背景,在充分调研、统计、归纳地层纵深岩土体力学参数的分布规律及特征的基础上,以初期支护拱盖"拱脚岩跨比"作为控制变量,建立拱部CD法修筑的拱盖法隧道结构稳定性分析模型,对不同拱脚岩基岩性+覆岩厚度组合下的结构变形规律和拱脚岩体塑性区分布特征进行分析、总结,提出了相应的工程支护方案和控制措施,建议优先考虑将拱脚置于微风化岩基上,同时保证拱脚嵌岩深度不小于4 m,既能减小拱顶埋深、控制结构变形、降低施工风险,又能节约侧墙支护成本、实现无撑快速作业,工程效益和经济效益显著。     

地铁盾构区间隧道的矿山法施工

盾构法隧道施工经常会遇到上软下硬不均匀地层,此时倘若隧道下穿既有线或建筑物不具备开舱换7.1条件,将会导致盾构机无法正常掘进.在深圳地铁5号线盾构区间上软下硬地层中,局部改用矿山法开挖、初期支护后由盾构机拼装管片通过的施工方法,其经验可供地铁隧道施工参考.     

高地应力软岩隧道变形控制设计与施工技术

高地应力软岩隧道施工中常常发生大变形地质灾害,给工程的安全施工和建设管理带来极大的困难。文章依托兰渝铁路高地应力软岩隧道,进行了高地应力软岩隧道围岩分级,制定了初期支护破坏准则,同时建立了地应力合理释放与有效约束之间的平衡。在高地应力软岩隧道设计与施工中,通过采取预留变形量、合理的初期支护、可靠的开挖工法、关键部位锚注加强、动态支护补强等5项技术措施,有效地控制了大变形的发生,达到了初期支护不破坏、不拆换的目的,保证了工程的安全快速建设。     

软弱地层浅埋大跨隧道跳仓法拆撑空间效应研究北大核心CSCD

对于在软弱、破碎、富水地层中采用双侧壁导坑法修筑的暗挖大跨隧道,跳仓法施工依赖于初期支护的“棚护效应”维持拆撑后大跨结构的稳定性,常常面临拆撑步距小、风险高、效率低、代价大的困境,一旦拆撑方案采取不当,极易造成塌方安全事故。针对这一问题,以青岛地铁4号线错埠岭站为依托工程,通过理论分析与数值计算相结合的手段,论证了拆撑后初期支护“空间棚护效应”主要由“横向成拱效应”和“纵向成梁效应”组成,二者共同维持大跨结构的安全性与稳定性;同时确定了合理、安全、高效、快速的拆撑分区长度与隔仓分区长度,分别为L=9 m、S=18 m,并顺利通过了现场施工的检验。结果表明:软弱地层大跨隧道采用“隔二拆一、先内部后洞口”的拆撑方案是切实可行的,可为后续工程提供借鉴与指导。     

高地应力软岩大变形隧道施工技术

两水隧道为双线铁路隧道,穿过志留系千枚岩地层,施工中多处出现大变形,反复出现初期支护侵限,安全风险高,施工难度极大.由于有针对性地采取了调整支护参数、加大变形预留量、自进式长锚杆锁脚、微台阶施工工艺等变形控制措施和施工技术,有效地控制了大变形.文章分析了两水隧道高地应力软岩特点和大变形特征,对高地应力软岩隧道施工进行了有益的探索.     

暗挖地铁车站拱盖法关键施工技术

针对中风化板岩强度较高、围岩稳定的特点,大连地铁在国内首次创新采用了拱盖法施作浅埋暗挖大跨车站并取得了成功。文章根据大连地铁中山广场站的设计施工情况,通过与PBA工法的对比,阐述了拱盖法的核心思想及其优缺点;并对拱盖法暗挖地铁车站初期支护扣拱后,全逆作、半逆作半顺作以及全顺作三种施工顺序在安全、质量、进度以及附加措施等方面进行了详细分析比较。分析结果指出,在没有成熟经验和相关数据支持的情况下,全逆作方案无疑是稳妥可靠的;针对大拱脚施工、扣拱施工、钻爆法施工、中板施工,以及钢管柱保护与高边墙围岩支护等关键技术问题应采取相应对策;拱盖法有待进一步优化和改进。     

引黄管理局技术委员会委员广州地铁海珠广场车站深基坑支护设计

广州地铁海珠广场车站基坑深达24.5 m,是目前广州地区最深的基坑.基坑所处地层十分复杂,有较厚的淤泥层和细砂层,基坑支护要求高,施工难度大.文章介绍了该地铁车站深基坑支护的选择原则以及地下连续墙和钢管支撑的设计要点,对半土半岩地层地下连续墙插入深度进行了探讨,提出了钢管支撑杆件标准化和制作、安装、维修一体化的构想.     

高地应力软岩隧道围岩特性分析及施工方案探讨--兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层分析与探讨

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为高地应力软岩断层带,施工中采用新奥法施工,最终发生大变形,初期支护大范围侵入净空并被破坏,其破坏范围之广勘称国内隧道施工之最.文章通过对F7断层围岩特性分析,探讨喷锚与混凝土护拱联合支护施工方案的可行性.     

高地应力软岩隧道围岩特性分析及施工方案探讨--兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层分析与探讨

兰新复线兰武段乌鞘岭隧道F7断层,为高地应力软岩断层带,施工中采用新奥法施工,最终发生大变形,初期支护大范围侵入净空并被破坏,其破坏范围之广勘称国内隧道施工之最.文章通过对F7断层围岩特性分析,探讨喷锚与混凝土护拱联合支护施工方案的可行性.     

盾构始发端头的硬岩处理技术探析

城市地铁建设中已越来越多地采用盾构法施工,而盾构所穿过的地层条件直接决定着盾构掘进能否顺利进行,尤其在盾构始发端头的上软下硬地层对盾构掘进非常不利。文章以广州地铁9号线某区间泥水盾构始发穿越上软下硬地层为背景,对该工程采用地面开挖多个竖井除岩的处理方法进行了研究。研究表明,该方法可安全快速地去除盾构始发端头的硬岩,不但有效解决了盾构始发端头上软下硬地层的问题,同时可免去盾构始发端头的地层加固处理措施。     

新建地铁隧道“零距离”下穿既有车站施工技术分析

新建地铁隧道"零距离"下穿既有运营地铁车站结构的施工将引起既有车站结构的变形,影响既有地铁正常运营。文章以北京地铁7号线下穿既有10号线双井站为工程背景,针对地铁区间隧道"零距离"穿越既有车站全断面开挖、台阶法开挖及CRD法开挖引起的既有车站主体结构、既有10号线轨道及区间隧道支护结构等的变形和受力状态进行了数值模拟,对比分析了不同开挖方案引起的既有车站结构及轨道的变形特性;以既有线轨道的变形量为控制标准,结合施工引起既有车站结构的受力变化,确定了区间隧道"零距离"下穿既有车站的施工开挖方案;同时对采用CRD法施工时的不同加固措施对既有车站及轨道变形的控制效果进行了数值模拟分析,确定了施工中地层加固范围及加固长度等注浆加固参数。现场监测分析结果表明,基于数值模拟分析优化并实施的区间隧道交叉中隔壁法(CRD)开挖方案以及在左右线隧道间的夹土层、隧道掌子面地层及隧道左右外轮廓3 m内地层进行加固的施工技术方案保证了既有线轨道变形速率不大于0.04 mm/d和既有车站主体结构累计变形量小于10 mm的要求。     

兰渝铁路高地应力软岩隧道挤压大变形规律及分级标准研究

软岩隧道在高地应力作用下产生挤压大变形是必然现象。为有效控制挤压大变形,文章结合兰渝铁路软岩隧道工程特性,基于均质地层圆形洞室弹塑性位移解析解和我国现行规范围岩参数,研究了软岩隧道挤压大变形的规律,并提出了大变形分级标准及相应防治措施。在Hoek提出的无支护条件下围岩挤压程度分级标准基础上,以兰渝铁路软岩隧道为工程背景,考虑支护抗力作用,提出了在设计阶段以相对变形和岩体强度应力比为分级指标,将挤压大变形分为三个等级,根据岩体强度应力比进行大变形预测;在施工阶段以变形量和变形速率为分级指标,提出了三级验证标准和变形管理基准以及设计和施工阶段相应防治措施。通过实践验证,隧道大变形得以控制。     

大跨地铁隧道斜井进洞垂直挑顶施工关键技术

针对软弱围岩三线大跨地铁隧道斜井进正洞施工变形不易控制的难题,文章以深圳轨道交通工程新莲区间隧道斜井进正洞段挑顶施工为例,提出了适用于城市地铁隧道工程垂直挑顶进洞的施工方法,阐述了垂直挑顶进洞施工方案、施工流程和施工要点。文章采用数值模拟方法对所提出工法的合理性进行了研究,结果表明:(1)在交叉口处加强支护,采用小导洞爬坡挑顶进正洞是一种有效可行的方法;(2)在斜井与正洞交叉口处设置加强支护可解决因斜井及正洞断面尺寸差距大造成的施工难题;(3)小导洞爬坡挑顶施工为正洞拱架初期支护安装提供了条件,有利于正洞施工快速转换为双侧壁施工工艺;(4)交叉段拱顶围岩存在应力松弛区,通过采取加强支护等措施,该工法对围岩位移控制较优。     

上软下硬地层地铁隧道安全覆岩厚度研究

上软下硬土岩复合地层地铁隧道拱顶以上覆岩厚度对围岩自稳起关键控制作用,然而目前关于隧道安全覆岩厚度及其一般规律尚无统一的认识和标准。基于此,文章首先采用有限元强度折减法对不同软弱地层厚度Hs和开挖跨度D下的地铁隧道安全覆岩厚度进行研究,得到了地铁隧道临界安全覆岩厚度Hrcv与软弱地层厚度Hs间的数学拟合方程,并绘制了临界安全覆岩厚度、软弱地层厚度与开挖跨度"H_(r_(cv))-H_s-D"三维空间分布图;然后通过对青岛地铁隧道施工过程监测数据进行统计分析,验证了隧道围岩自稳性及对周边环境影响的程度与安全覆岩厚度具有良好的相关性。     

花岗岩风化地层中盾构施工风险和对策研究

文章论述了花岗岩风化地层特点,根据地层类型对盾构隧道开挖断面进行了分类,主要分析了五类典型地层,即易结“泥饼”地层、含“孤石”地层、“上软下硬”地层、“硬岩”地层和富水地层中盾构施工的风险,并结合广州地铁三号线工程实践研究分析了应对风险的对策及其效果,对类似地层的盾构施工具有普遍的借鉴意义.     

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形是影响隧道正常、安全施工的最主要因素,认识并掌握F7断层V～Ⅵ级围岩的变形规律,选择科学合理的开挖方法、施工工序和支护方式,控制围岩的大变形,实现软岩大变形条件下的安全、快速施工,是目前亟待解决的关键问题.文章通过理论计算分析、数值模拟与现场量测相结合的手段,分析了F7断层软岩的特性和变形规律以及围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力的大小与分布等情况,提出了控制大变形的技术措施.现场的实际应用结果表明,围岩变形得到初步控制,隧道施工安全得以保证.     

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形规律与控制技术

乌鞘岭特长隧道F7断层软岩大变形是影响隧道正常、安全施工的最主要因素,认识并掌握F7断层V～Ⅵ级围岩的变形规律,选择科学合理的开挖方法、施工工序和支护方式,控制围岩的大变形,实现软岩大变形条件下的安全、快速施工,是目前亟待解决的关键问题.文章通过理论计算分析、数值模拟与现场量测相结合的手段,分析了F7断层软岩的特性和变形规律以及围岩与初期支护之间、初期支护与二次衬砌之间的接触压力的大小与分布等情况,提出了控制大变形的技术措施.现场的实际应用结果表明,围岩变形得到初步控制,隧道施工安全得以保证.     

穿越古冲沟多种地层的隧道初期支护内力及变形规律初探

阳城隧道穿越古冲沟,经历黄土地层、土砂分界地层、全风化红砂岩地层等,施工过程中出现初期支护大变形、开裂等病害。文章基于室内基本力学试验,以现场监控量测为主,辅以数值试验对穿越古冲沟多种地层的隧道支护结构变形及受力特性进行初步探究。研究结果表明:虽然砂质黄土粘聚力更大,但全风化红砂岩的压缩模量和内摩擦角却更大;土砂分界地层的洞周位移值复杂多变,介于砂质黄土地层和全风化红砂岩地层位移值之间。全风化红砂岩地层拱脚处以及土砂分界地层分界面位置处初期支护会出现拉应力,施工时需要加以注意;数值试验变形规律与现场实测结果相同,与黄土地层和红砂岩地层不同,在土砂分界地层中分界面上部初期支护最小主应力要大于其它位置,而分界面处的最大主应力略大于拱脚处。     

高地应力软岩大变形小净距隧道支护形式及施工顺序探讨

山岭铁路受地形影响及车站设置需要,车站延伸到隧道的实例越来越多,燕尾式的隧道平面布置形式是其中最常见的一种,在小净距隧道施工时由于后行隧道对先行隧道的影响,造成初期支护、二次衬砌开裂及仰拱隆起等问题。文章以兰渝铁路新城子隧道两单线小净距段施工为例,分析探讨了高地应力、软岩大变形、小净距隧道支护形式及左右洞仰拱与二次衬砌的施工顺序,可为类似隧道施工与管理提供借鉴。