单洞四车道特大断面公路隧道设计与施工关键技术

针对单洞四车道公路隧道断面面积大、跨度大以及扁平率低等特点,依托广州东二环高速公路龙头山隧道工程,利用数值仿真手段对单洞四车道特大断面公路隧道的断面形式、支护参数和施工方法等关键因素进行系统的研究、分析,并对有代表性的断面进行现场实测.通过监控量测与反馈分析,评估大断面公路隧道支护结构的受力性态,完善和优化设计,合理控制工程造价,解决了特大隧道断面形状的选择、不同围岩类别条件下合理隧道支护形式及支护参数的确定等关键问题,保证了龙头山隧道的施工安全、运营安全,还可为今后类似的大跨度隧道及其他地下工程的设计、施工和造价控制提供定量依据.     

三车道公路隧道支护参数优化分析

以广东省在建3车道大断面公路隧道为依托,根据实际围岩条件、埋深、设计洞形及断面大小,对设计支护参数进行安全性能优化分析。通过对“原设计”和“优化后”的2种支护结构的平面有限元计算,得到HI～V级围岩条件下的6种典型初期支护结构型式。优化后的设计支护参数能确保安全,同时节约工程造价。     

将军沟隧道支护结构断面形式优化分析

近年来,大量已建运营公路隧道发生漏水等多种形式的恶化现象已经引起了隧道工程界的关注,大量的研究表明,隧道结构的恶化现象在一定程度上是由于作用在隧道衬砌上的力或者是由衬砌混凝土的损坏引起的。因此,在隧道和地下工程的轴线选定以后,通过优化设计,不断地调整隧道和地下工程断面的几何形态,以改善支护结构的受力状态是隧道设计优化的最终目标。针对将军沟隧道工程,选取设计参数不同的4个支护结构断面,采用ANSYS有限元程序,对不同支护结构条件下隧道的受力、变形进行了数值模拟试验。数值模拟试验表明:选定4种支护结构断面形式,初次衬砌和二次衬砌的压应力都非常小;但考虑到拉应力对素混凝土的受力的不利影响,建议采用优化的结构形式,以减小拉应力。同时,考虑到隧道衬砌结构受力的最不利部位出现在隧道拱脚处,建议施工中加强对拱脚的支护,增加锁脚锚杆,以确保施工的安全。     

浅埋暗挖矩形区间隧道临时支护拆除方案比选

以昆明地铁3号线金太区间隧道工程为例，采用现场监控量测与数值模拟相结合的方法，分析了3种浅埋暗挖矩形区间隧道临时支护拆除方案对隧道结构安全稳定性的影响，得出了目标断面隧道结构的顶板下沉、水平收敛、地表沉降及安全性系数在拆除临时支护前后的变化规律，引入位移变化率指标，分析对比了临时支护拆除方案的优劣，确定了适用于浅埋暗挖矩形隧道临时支护的间隔拆除方法，并采用现场监测数据验证了其可行性。     

郑万高铁隧道大断面机械化施工关键技术研究

为实现大断面隧道机械化施工,针对郑万高速铁路湖北段隧道机械化施工所面临的掌子面稳定性控制、支护结构参数优化、机械化施工工法及施工工艺参数选取等主要问题,采取现场试验、资料调研、理论分析等手段,提出掌子面稳定性综合分级方法及稳定性控制措施,并对超前支护、洞身支护参数进行优化。郑万高速铁路采用全断面法和微台阶法2种工法进行施工,同时,对高压劈裂注浆、低预应力锚杆、超挖控制、高标号初喷混凝土等施工工艺进行探索和应用; 在信息化项目管理平台的基础上,建立基于施工动态管理的隧道作业面分类管理方法。研究成果在郑万高速铁路的成功应用将极大提高隧道建设的机械化水平,为隧道机械化施工提供参考。     

超大断面隧道扁平率优化分析

对于超大断面隧道而言,合理的扁平率设计既能降低工程造价又能确保隧道支护结构受力最合理。因此,优化超大断面隧道的扁平率是隧道设计面临的首要问题。以大连光明路超大断面隧道为工程背景,通过对不同扁平率下隧道围岩位移、应力分布,以及支护结构内力对比分析,得到超大断面隧道扁平率的合理取值范围。研究结果对超大断面隧道断面优化设计有一定的参考作用。     

基于SolidWorks Simulation的重叠盾构隧道穿行式全自动液压支护台车设计研究

为解决传统盾构重叠隧道施工中临时支护方案普遍存在的拆装不便、结构笨重、效率低下等问题，通过与既有支护方案的技术经济指标进行比较、分析，设计一种在无卸载支护条件下具备下部不间断穿行施工车辆功能的全自动新型液压支护台车，并利用有限元分析软件SolidWorks Simulation进行强度校核。新型液压支护台车较多地引入了电气控制和液压控制技术，在一定程度上实现了盾构隧道支护的机械化，降低了作业人员劳动强度。同时，通过对支护台车结构优化设计，有效解决了传统盾构重叠隧道支护方案中施工工序间的作业干扰问题，并减轻了台车质量，降低了施工成本。通过深圳市轨道交通7号线华新站-黄木岗站区间等工程实践表明，新型液压支护台车在保证既有隧道的结构安全、提高支护效率方面效果明显。     

水下隧道大跨分岔结构设计与围岩稳定分析

长沙市营盘路湘江隧道主线与匝道分岔段为大跨扁坦结构,最大开挖跨度达21m,与单洞4车道相当,应作为特殊节点进行设计。通过调研与分析,从最小覆盖层厚度、净空断面、结构型式、支护参数等多方面分别对分岔隧道的最优设计方案进行论证,并采用地层一结构力学模型予以验证。研究表明,隧道东汉大跨结构最小覆岩厚度可按不小于12m进行控制;通过优化下半断面矢跨比可进行抗水压衬砌的内轮廓断面设计;江底隧道的抗水压支护结构体系应包含内、外2个层次;初步设计方案合理,技术先进。研究成果对于大型越江交通隧道工程具有参考意义。     

公路隧道支护结构参数化有限元优化设计与分析

运用APDL参数化有限元语言编制用户程序对隧道支护结构进行优化,得到了在满足围岩稳定性要求基础上的优化结果,通过对不同优化结果的分析,对优化结果进行适当调整,给出了几种较为合理的优化方案；根据数值分析结果对给出的几种支护结构优化方案进行围岩位移场和应力场、支护结构受力对比分析,根据分析结果提出了较为经济、合理的支护结构优化方案.     

基于复合拱理论的大断面隧道初支体系承载力分析

隧道工程的性质决定了隧道支护结构的特殊性与复杂性,特别是大断面公路隧道在穿越不良地质段落时由于开挖断面大,其初期支护结构受力更为复杂,本文以云南省在建的大断面特长公路隧道-杨林隧道为工程背景,应用复合拱理论结合现场监测对大断面公路隧道初期支护体系的承载能力进行分析并求解出锚杆、钢架与喷层各自构件的承载力及比例,通过工程实例显示喷层与钢拱架形成的内层支护拱在大断面公路隧道初期支护体系中起决定性作用;本文提出的方法可为大断面隧道初期支护的承载力分析和后续施工提供一定的借鉴和技术支护,并积累有益的经验。     

大断面地铁车站隧道初期支护参数优化研究

大断面地铁车站隧道越来越多,其施工安全性日益引起人们的重视,其中地铁大断面隧道支护参数与其安全性之间关系的相关文献还不多见报道,有必要进行研究。该文以重庆地铁四号线头塘车站工程为依托,采用数值方法,分析模拟了拱部预留T形岩梁核心土双侧壁导坑法的施工过程,并与监控量测结果进行了对比。从安全和经济两个方面对浅埋暗挖特大断面头塘车站隧道开挖初期支护的锚杆长度、间距和钢拱架间距等参数进行了优化研究。     

大拱断面连拱隧道结构设计与优化

介绍了大拱断面连拱隧道的应用前景和结构设计思路,并提供相应的设计参数,通过结构计算分析结构的安全性和优化衬砌支护参数,并提出多种施工方案,从而为大拱断面连拱隧道设计施工提供一定的科学依据和指导。     

郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究

为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明： 1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性; 2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力; 3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。     

高速铁路隧道支护参数的计算研究

为探索隧道初期支护安全系数的计算问题,并为高速铁路隧道支护参数优化提供理论依据,根据喷锚支护的性能与特点以及现代隧道力学的基本理论,建立初期支护荷载结构模型和对应的安全系数计算方法; 针对时速350 km高速铁路双线隧道提出的3种不同的初期支护方案（无系统锚杆支护、喷锚结合支护和以锚为主的支护方案）展开适应性研究,计算分析不同埋深（400 m和800 m）条件下初期支护的优化参数以及优化后的二次衬砌承载能力,在此基础上提出优化后的高铁隧道支护参数建议值,并对优化前后的安全系数进行计算与对比。主要结论如下： 1）提出了采用围岩压力代表值作为荷载结构模型设计荷载的方法,为解决设计中围岩压力不确定的问题提供了思路,且所推荐的围岩压力代表值计算方法具有安全性与经济性; 2）提出了3种初期支护计算模型,可以为初期支护构件的选择与量化设计提供一定的理论基础; 3）提出了时速350 km高速铁路双线隧道初期支护方案及优化后的复合式衬砌设计参数,并明确了不同围岩级别、不同埋深时的承载主体; 4）提出了按照不同埋深进行支护结构参数设计的建议。     

基于国内外大断面隧道调研对马峦山隧道设计合理性的评价

以国内外扁平大断面隧道断面型式、扁平率与支护参数的统计分析为基础,对依托深圳坪盐通道工程的马峦山隧道的设计参数进行了初步评估,得出结论:马峦山隧道设计的断面型式、扁平率及支护参数基本符合目前国内外大断面设计的趋势,总体上较为合理,但存在一定的优化空间。     

大断面铁路隧道塌方处理过程中初期支护结构安全评估

为评估隧道塌方处理过程中初期支护结构的安全稳定性,首先对某大断面铁路隧道Ⅳ级围岩塌方处理方案进行描述,通过涌入隧道内的塌方量预估隧道上方坍塌空腔高度,并初步探测出塌体位于隧道上方的高度,加上混凝土填充高度,同时考虑一定的安全系数,计算松散体岩土柱作用于隧道初期支护结构上的垂直荷载强度;然后采用荷载-结构模型,运用ANSYS软件对处理后的初期支护结构进行承载内力模拟,同时结合《铁路隧道设计规范》对其进行安全性评估,为施工方案的确定提供理论依据和决策支持;最后在安全评估的基础上,选择合理的初期支护结构,确保后续隧道施工安全及结构稳定,同时给出塌方段施工安全措施。     

季家坡隧道开挖数值模拟分析研究

采用地层-结构模型,利用有限差分计算软件FLAC对三峡翻坝高速公路的季家坡隧道进行了开挖支护施工过程的数值模拟,文章分析了隧道开挖后支护前和支护后隧洞围岩变形、应力重分布、围岩塑性区范围,进一步证明了隧道支护方案的有效性,并对支护结构做出了安全评价。     

黄土隧道三台阶施工预制临时仰拱技术及应用研究

为解决隧道临时支护结构施作耗时长、拆除后难以利用的难题,提出一种可重复使用的预制临时仰拱设计与施工方案,并在黄土隧道三台阶七步法中进行应用试验。通过对比现场光纤光栅传感器测试数据和数值模拟结果,对预制临时仰拱实施效果进行研究。研究结果表明:1)预制临时仰拱制作简单、拼装快速并可重复应用,可在大断面隧道三台阶临时仰拱七步施工方法中快速形成临时仰拱,使中台阶开挖后初期支护体系临时封闭成环;2)与传统三台阶七步开挖施工方案相比,采用"三台阶七步开挖+预制临时仰拱"方法可以有效改善大断面黄土隧道施工中初期支护结构受力与变形,其中初期支护结构最大主应变降低约72%,拱顶沉降降低约78%;3)设置预制临时仰拱使中台阶封闭成环,可以很好的改善初期支护结构与围岩的相互作用性能,有效减小隧道开挖后围岩塑性变形范围,保证隧道施工安全。     

基坑支护结构变形对邻近地铁隧道的影响研究

对广州某深基坑开挖支护结构变形对邻近地铁隧道的影响进行了有限元模拟,并将模拟结果和实测结果进行了对比分析.结果表明:基坑支护结构的侧向位移,不仅对邻近地铁隧道产生侧向位移,也产生一定的竖向位移,而位移增量以竖向变形为主.运营地铁隧道的变形增量,随着新建基坑支护结构的变形增大而增大,隧道顶部的位移变化量比底部处的大,靠近基坑支护结构一侧的变形比远离基坑支护结构一侧的大.建议采取有效措施来控制深基坑支护结构的侧向变形,以防止引起既有地铁隧道竖向变形过大,确保地铁运营的安全.     

沙尔-沙尔隧道洞口段施工方法数值模拟研究

以沙尔-沙尔隧道为研究对象，结合隧道的施工设计、支护参数和地质情况，通过对隧道南洞口段进行全断面开挖与分台阶开挖两种施工方式的数值模拟，分析了围岩和支护结构在不同施工方式的应力场、位移场，经对比分析研究认为采用分台阶开挖模式，隧道结构变形较小，能够保持稳定状态，为指导施工和修正支护参数提供科学依据。