软弱围岩隧道管棚水平旋喷组合预加固变形规律

为研究软弱围岩地层管棚水平旋喷桩组合结构的预加固效果,采用三维弹塑性有限元方法对比分析了单独使用管棚、单独使用旋喷桩、管棚与旋喷桩组合预加固及无加固4种工况下隧道结构体系的位移变化规律。结果表明:1)水平旋喷桩和管棚2种工法中,水平旋喷桩预加固工法控制拱顶下沉、拱脚收敛值和掌子面稳定性能力显著;2)管棚预加固工法控制地表沉降的能力较强;3)管棚和旋喷桩组合结构控制拱顶沉降和拱脚收敛,掌子面水平位移性能突出,管棚水平旋喷桩组合结构使地表沉降减小91.3%,拱顶沉降减小76.2%,拱脚收敛减小76.3%,其地表最大沉降值为2.7 mm,拱顶最大沉降值为25 mm,拱脚最大收敛值为4mm,最小收敛值为-9.4 mm,加固效果明显。     

富水含泥粉细砂层隧道水平旋喷加固施工技术

山西省小浪底引黄工程引水干线2#隧道土洞段穿越富水含泥粉细砂地层,传统的管棚注浆等超前支护效果难以保证,通过采取超前水平高压旋喷桩对隧道围岩进行预加固,并结合掌子面注浆等措施防止隧道围岩在开挖过程中发生流塌失稳变形,并对桩体灌浆量、围岩变形监测等方面进行综合分析,最终超前水平旋喷桩加固效果良好。     

竖直旋喷桩和水平旋喷桩在风积沙隧道中的应用对比分析

风积沙地层是我国西部地区常见的地质情况,具有结构松散、颗粒间黏聚力极低、抗剪强度低等特点,风积沙地层中开挖隧道时自然也就面临围岩稳定性的问题,旋喷桩在一些工程案例中被用于解决该问题。通过离散元软件来模拟风积沙地层,对水平旋喷桩和竖直旋喷桩两种旋喷桩方法在风积沙隧道中的加固作用进行分析,从洞周变形、衬砌内力和应力分析等探讨两种方法的不同加固机理、施工质量控制关键点、优劣水平等问题,可为旋喷桩的利用提供理论参考。     

格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段超前预加固方案比选研究

高原高寒地区风积沙地层隧道具有失稳快、易坍塌、初期支护变形速率高，且受区域气候影响，施工进度慢、有效施工时间短等特点，为解决风积沙隧道开挖时漏沙、洞顶坍塌及支护完成后的变形控制问题，保证安全快速施工，依托格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段工程，根据水文、地质及周边环境选择隧道内水平旋喷桩、地表竖直旋喷桩及地表注浆3种超前加固方案，从安全性、经济性、施工工期及技术难度等方面进行比选论证，确定采用地表竖直旋喷桩并有效实施。现场实施和监测结果表明： 在施工条件允许的前提下，地表竖直旋喷桩超前加固能有效防止漏沙及洞顶坍塌，保证隧道工作面的稳定，且能实现超前加固与开挖平行作业，达到安全、经济和快速施工的目的。     

水平旋喷桩在风积沙隧道预支护施工中的应用

以榆神高速公路神木一号隧道工程为背景,介绍施工中解决开挖时漏沙以及支护完成后的变形控制,采用水平旋喷桩对风积沙层进行预加固的施工技术,包括加固机理、注浆参数、施工工艺及注意事项等;试验和监控量测数据表明水平旋喷桩能保持风积沙层在隧道开挖后的稳定,有效地防止了漏沙,保证了隧道安全快速地施工,并指出水平旋喷桩需要进一步完善和改进的地方。     

风积沙地层大跨公路隧道施工过程力学行为分析

采用三维数值模拟和现场监测的手段,对风积沙地层大跨公路隧道超前支护效果、工法参数优化、围岩压力释放和沉降发展规律进行分析。通过计算结果与监测数据的对比分析,得出了风积沙地层隧道开挖过程中围岩压力的变化形态、二次衬砌施作时机和最终形变荷载大小以及沉降发展等规律。分析结果表明：旋喷桩超前支护将掌子面潜在失稳区域控制在旋喷壳下部掌子面前方D/2范围（D为单洞开挖跨度14m）;三台阶法施工台阶长度宜取（1/3～1/2）D;二次衬砌落后下台阶掌子面的距离宜取D/2;二次衬砌分担荷载较大,分担比例约为50%。     

水平旋喷加固在富水未成岩粉细砂层中的应用

为在以富水砂层为代表的软弱地层顺利施工隧道与地下工程大断面,以兰渝铁路某隧道富水未成岩粉细砂层水平旋喷加固及支护施工为例,对水平旋喷加固机制、旋喷参数选择、机械设备配置及施工关键控制技术进行研究及应用。通过高压水平旋喷在开挖线周遍形成水平咬合桩和开挖面稳定锚固桩,有效避免了开挖过程拱顶流砂、坍塌及工作面失稳的现象,实现了富水砂层隧道大断面开挖,提高了开挖施工综合效率。     

水平旋喷桩软弱土层隧道预加固效果分析

基于福州市某隧道工程实例,应用有限元模拟方法,研究有无水平旋喷桩加固两种工况条件下,掌子面应变、隧道初支与旋喷桩受力情况。结果显示,旋喷桩加固工况中,掌子面塑性应变、衬砌轴力明显小于无旋喷桩工况。隧道开挖过程中旋喷桩主要产生纵向挠曲变形,上部荷载主要由旋喷桩拱脚传递至下部围岩。旋喷桩施作范围下的初支轴力为未施作旋喷桩工况下的46%,旋喷桩承担了上部围岩大部分荷载,加固效果明显。     

风积沙公路隧道设计施工关键技术探究

针对风积沙隧道地层失稳快,坍塌风险大,初期支护变形速率高,施工进度慢的特点,依托千松坝风积沙隧道工程,对该隧道设计、施工的洞口防护方案、水平旋喷桩超前支护方案、开挖方案、沙岩交界隧道开挖及支护方案进行了论述,以期为类似工程的设计与施工提供参考。     

全风化红砂岩地层隧道掌子面变形特征及控制技术研究

为解决全风化红砂岩地层隧道在开挖过程中出现的掌子面失稳问题,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,利用现场调研、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的变形特征及控制技术进行系统研究。结果表明： 1）掌子面挤出位移主要集中在掌子面高度3~10 m的位置,掌子面最大挤出位移出现在上台阶和中台阶交界位置。2）拱顶沉降主要发生在已开挖段和掌子面前方约1倍洞径处,其预变形量占总变形量的比值均在40%以上,最大达到78.33%。3）掌子面前方核心土挤出变形曲线的变化趋势从快速减小到缓慢减小,直至减小为零,大致将其分为强影响区、弱影响区和无影响区3个区间,影响范围为5.8~19.2 m。4）阳城隧道采用超前水平旋喷桩和三台阶预留核心土法可以较为有效地控制掌子面的挤出变形,实际施工中,建议在采取降水措施的情况下将2种控制措施配合使用。     

富水软弱地层隧道预加固技术与开挖方法研究

依托三亚隧道穿越全风化石英岩富水软弱地层工程,对该地层条件下隧道的施工技术进行研究。针对现场采用的水平旋喷桩预加固方案,通过力学参数试验掌握了旋喷桩体的物理力学特性,并建立了三维数值分析模型,对水平旋喷预加固的效果及加固后所采用的施工方法进行了比选分析。计算结果表明:采用水平旋喷预加固结合CRD法能够较好适应该地层条件下的隧道开挖。现场应用良好,可供类似工程参考。     

强风化层超浅埋隧道高压旋喷桩荷载试验研究

以广东云茂高速公路新屋隧道的超浅埋施工为工程背景,对高压旋喷桩在全风化地层超浅埋隧道围岩加固处理的施工关键参数、地层加固效果进行对比研究。结果表明：(1)浆液压力、旋喷转速和提升速度对单桩静荷载承载力有明显的影响。相同静荷载条件下,浆液压力越大,单桩累计沉降值越低,累计沉降值增加较小,回弹量变化率基本相同;随着旋喷转速的增加,单桩累计沉降值越低,单桩累计沉降值变化率减小,回弹量变化率也减小;随着提升速度的提高,单桩累计沉降值提高,累计沉降值变化率减小,回弹量变化率基本保持不变;(2)桩体水泥土较均匀,强度较高且脆,冒浆部位所处地层主要为松散的粉质黏土层和含砂层;(3)经过高压旋喷桩底层加固之后,超浅埋隧道开挖后顶部围岩较稳定,围岩间裂隙被水泥浆液填充固结、完整性提高;桩体有效限制边墙外侧土体向隧道内侧变形,桩体也起到了一定的止水作用;高压旋喷桩加固提高围岩整体性,起到了固结隧道拱顶以上软弱土层的作用,为隧道浅埋段安全开挖创造了条件。     

风积沙隧道施工步距荷载释放与沉降控制研究

为确定在水平旋喷桩加固体的作用下,隧道施工步距对抑制围岩变形、控制地表沉降的影响,对风积沙隧道进行三维数值模拟分析,通过计算分析隧道开挖的荷载释放来确定各施工步骤对围岩变形控制的影响,据此进行了不同上中台阶间距和二衬施做长度的比较分析,为工程实践提供有效依据,优化施工步距.计算模拟结果表明,在隧道施工过程中,超前支护和上台阶的开挖对控制沉降有着至关重要的作用,采用上台阶超前5m、二衬紧跟初支每环模筑长度为5m的施工方案,能相对较好地控制围岩变形及塑性区的发展,增强围岩稳定性.     

施工过程对软弱围岩隧道空间效应的影响分析

为了研究在软弱围岩隧道三台阶开挖过程中,施工工序对围岩变形、应力的空间效应影响,以某软弱围岩双线铁路隧道为例,通过数值模拟,分析隧道周边围岩的变形和应力的空间变化过程,并将计算结果与现场监测数据进行对比验证。结果表明： 先行最大拱顶沉降和先行最大收敛位移分别达到总位移的53.3%和67.28%;上、中台阶的开挖对拱顶和起拱线处围岩应力的变化影响巨大;锁脚旋喷桩与围岩之间的压力变化受上、中台阶开挖的影响较大,且待开挖台阶土对隧道周边产生外撑力,能对接触压力有一定影响。     

松散堆积体隧道围岩变形特征及围岩加固技术研究

为了探究松散堆积体隧道的围岩变形规律及有效的围岩加固措施,以九绵高速五里坡隧道为工程依托,首先基于现场资料建立数值模型进行施工动态模拟,研究松散堆积体隧道的变形特征并与现场监测情况进行对比分析;然后依据数值模拟结果提出适宜的围岩加固措施,并应用于现场试验段验证其有效性.结果 表明:松散堆积体地层开挖时对掌子面后方地层沉降、周边收敛的影响范围为6～10 m,加强此范围内的超前预加固对围岩变形控制有较好的效果;当前断面开挖时,水平收敛及拱顶沉降会出现明显突变,初期支护、系统锚杆及锁脚锚杆应在开挖后第一时间施作.五里坡隧道现场试验段采用加强超前小导管及锁脚锚杆参数并结合地表帷幕注浆的联合加固措施后,围岩变形得到了有效控制.     

盾构隧道近距离下穿机场高速桥梁加固措施优化研究

以成都轨道交通19号线二期工程龙桥路站—双流机场站区间盾构隧道近距离下穿机场高速桥梁工程为依托，通过数值模拟结合现场实测，对典型隧道开挖步下的地层沉降和既有机场高速桥梁变形进行分析，对比研究不同加固措施下地层及机场高速桥梁的变形响应。研究结果表明:随着盾构隧道的不断推进，桥基向隧道开挖面偏移，变形量不断增加；3种隔离桩防护措施均能对盾构隧道掘进引起的地层扰动起到缓解作用，其中双排钢花桩和双排钻孔旋喷桩能有效控制桥基变形。     

大跨地铁隧道组合工法穿越断层时的围岩变形控制分析

以深圳轨道交通2号线新莲区间隧道为工程背景，针对大跨地铁隧道穿越断层的围岩变形与控制问题，采用FLAC3D数值模拟，分析双侧壁导坑工法与CD工法不同组合穿越断层的围岩变形规律与注浆控制效果。结果表明： 1）隧道穿越断层破碎带时，Ⅳ、Ⅴ级围岩交界并与断层相交的拱顶处以及Ⅴ级围岩与断层相交的拱腰处的围岩位移最大，是变形控制的关键部位； 2）双侧壁导坑法穿越断层对大跨地铁隧道的围岩变形控制较好，工程实际工法组合下围岩变形的最大影响范围为12.4 m，围岩位移控制较好，工法组合合理有效； 3）注浆加固对断层破碎带处围岩变形模式的影响与控制作用明显，注浆后围岩变形区域由未注浆的“枣核形”变为较均匀的“椭圆形”； 4）提出位移控制率均值的概念，以定量描述围岩的注浆效果，隧道穿越断层时3 m厚度注浆的围岩位移控制率均值达51%，围岩变形控制效果较优。     

淤泥地层暗挖矩形隧道密贴雨水箱涵施工关键技术

为解决富水淤泥质地层和粉质黏土层中大跨径矩形暗挖隧道密贴下穿雨水箱涵施工难题,提出采用水平旋喷桩和全断面帷幕注浆结合的技术加固隧道及周边土层,以提高地层刚度。隧道采用分步开挖法,分上下、左中右6步开挖,超前支护采用小导管注浆方案,并分段进行临时支撑拆除和二次衬砌施工,施工过程中对隧道和箱涵变形进行监测。结果表明: 通过水平旋喷桩和全断面帷幕注浆加固改良土体,施工过程中的箱涵变形在可控范围内,且整个施工过程中隧道初期支护结构变形较小（6.8 mm）,说明施工采用的超前加固和开挖支护措施是安全可靠的,可以有效降低类似地质条件下暗挖隧道的施工风险,对类似工程有一定的借鉴意义。     

小净距隧道穿越岩堆体综合加固方案效果分析

山区隧道穿越岩堆体时,开挖扰动易导致上覆岩堆体产生局部或整体性的失稳破坏,引起工程地质灾害。以某穿越岩堆体的小净距隧道为工程背景,采用FLAC 3D软件进行数值仿真计算,对无加固措施、仅在上覆岩堆体注浆加固和岩堆体注浆结合锚索支护双重加固等3种工况进行模拟计算,对比分析了岩堆体表面变形、隧道内拱顶沉降以及隧道上覆围岩沉降变形趋势,评估不同加固方案的实施效果。结果表明：地层注浆对控制隧道内的拱顶沉降具有较好的效果;锚索支护结合地层注浆综合加固方案可有效抑制岩堆体在隧道开挖扰动下的变形,有助于提升岩堆体的稳定性。综合加固方案可以较好地解决小净距隧道穿越岩堆体诱发的工程问题,可为类似工程提供一定的参考。     

水平旋喷桩超前预支护在风积沙隧道中的应用

榆神高速神木一号隧道风积沙地层颗粒单一,级配不良,结构松散,施工难度极大,通过对不同超前支护方式加固效果的分析,简要阐述了水平旋喷桩在不良地质地层加固中的优势和特点,并详细介绍了其主要施工工艺和关键技术要点.