城市核心区地下道路立交大跨分岔隧道结构与选型

城市核心区的地下道路立交工程为地下道路的关键节点,其出入口分岔大跨隧道的设计施工为地下道路建设关键技术之一。以重庆两江桥渝中隧道地下立交工程及类似工程为背景,结合大量工程实践,针对城市核心区域的地下立交出入口处大跨分岔隧道特点,分别提出暗挖施工法隧道及明挖施工法隧道大跨度判别标准;针对位于城市核心区域的大跨分岔隧道结构,从结构断面型式、结构体系及建筑材料等方面研究论述了结构选型和设计,以达到"安全、经济、适用"的目的。本研究依托工程已基本完工,研究结论及工程方案可供类似工程借鉴。     

城市地下立交设计施工关键技术

以大连南部滨海大道东端桥隧工程为例,主要介绍了大型城市地下立交的结构型式、平面分岔结构,以及隧道的整体设计及施工关键技术。该隧道特有的超大断面、大断面与明挖箱涵连接,明挖箱涵与双连拱隧道等特殊结构型式在我国隧道建设中均属罕见,可为我国其他地区同类工程提供参考。     

大跨分岔隧道分岔段施工方法研究

大跨分岔段隧道跨度大且分岔段形态复杂多变,支护结构与周边围岩的受力特性采用常规的二维平面应变研究方法已不能反映围岩与支护的真实特性,需要结合施工方法进行三维数值分析进行地层结构分析。本文结合莲塘大跨分岔隧道,使用有限元分析软件MIDAS-GTS对隧道施工进行全过程动态三维数值模拟。分析结果表明,莲塘隧道超大断面段采用双侧壁导坑法施工,连拱段采用中导洞法施工,小净距隧道左洞采用上下台阶法开挖,右洞采用CD法开挖为最合适开挖方案。     

单跨5车道公路隧道过渡“3+2”小净距隧道施工力学研究

厦门芦澳路与海沧疏港通道交叉处拟建一座地下互通式立交隧道,隧道分岔处由单洞5车道大跨段直接过渡至主洞3车道及匝道2车道的"3+2"小净距段,采取直接过渡的方式不设置连拱段,最大开挖跨度达到30.46m,最大开挖面积达450.41m~2。分岔隧道由大跨段直接过渡到小净距段决定了施工过程中非常复杂的工序转化,施工力学机制难以把控,分岔隧道围岩应力受隧道净距和断面形式的影响,分岔隧道的施工与支护结构设计面临诸多难题。通过三轴试验结合数值分析的方法对大跨段与小净距段交界处以及小净距隧道的施工力学进行研究,得出如下结论:1)现场取得的花岗岩试样属于弹脆性岩石,岩石处于三向受力状态时岩石强度和稳定性远大于双向受力状态,花岗岩试样弹性模量与围压呈正相关,结合Hoek-Brown强度准则以及Mohr-Coulomb强度准则对三轴试验结果进行修正得到现场岩体的物理力学参数。2)分岔隧道大跨段过渡至小净距段施工时,应及时对大跨段与小净距段交界面处围岩进行封闭,建议采用高性能喷射混凝土和工字钢支护,保证围岩尽快处于三向受力状态。3)小净距段隧道开挖对大跨段末端断面位移的影响主要是竖直方向,同时也会引起大跨段隧道末端初期支护不同程度的内力变化,其中左右拱脚处内力变化最为剧烈。主洞隧道施工对大跨段隧道内力和位移影响范围为掌子面后16m,匝道则为掌子面后12m。4)小净距段施工时,主洞和匝道隧道最佳纵向开挖间距为16m;当主匝隧道净距大于6m时,可作为独立单洞进行设计和施工。     

矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道施工技术

郑州市地铁2号线左线隧道与1、2号线联络线隧道交叉段合建,为解决其周边环境复杂及施工工期紧张的问题,在部分合建段采用矿山法扩挖盾构隧道修建大断面区间隧道的技术,即小直径盾构先通过扩挖段,并使用全环特殊钢管片拼装隧道,然后结合矿山法,采用中立柱+临时仰拱的台阶法施工工序,反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道。工程实践表明,采用该技术节约3个月工期,并将地面沉降控制在25.1 mm以内,取得了较好的应用效果,可为类似工程提供参考。     

超大断面隧道小导洞先行与台阶反扩挖施工技术研究

针对隧道埋深大、节理裂隙较发育等不良工况下的超大断面隧道施工难题,为避免常规双侧壁导坑加临时支撑八步开挖方案所存在的断面开挖支护完成后衬砌跟不上、整体工期目标难以实现等风险,优化设计出了小导洞先行与台阶反扩挖施工方法。结合紫之隧道某标段北匝道隧道与主线两车道隧道交叉口位置处的超大断面隧道工况特点,从施工风险、施工进度、施工成本等方面模拟验证了小导洞先行与台阶反扩挖法相对于传统的双侧壁导坑法具有显著的优势。最后对小导洞先行与台阶反扩挖法的小导洞先行控制爆破施工技术、台阶反向扩挖施工技术等关键施工技术进行了研究分析。     

胶州湾隧道浅埋分岔段的设计及施工关键技术

在胶州湾隧道工程中,为满足城市交通规划和区域交通疏导要求,采取设置地下分流匝道的设计方案。双车道匝道隧道与3车道主隧道在地下小角度交汇,形成分岔隧道。由于该分岔隧道段埋深浅、地层条件差、地面环境复杂,给设计和施工带来了不小的难度。通过工程类比、数值模拟分析等方法确定小净距隧道段范围,对变净距并行隧道中夹岩分区段采取扩挖换填混凝土、对拉锚杆等措施;在特大断面隧道段通过预注浆加固地层、加强初期支护,采用台阶分块开挖方案;施工中采用微震爆破技术,较好地保护了围岩,最终成功实现了此浅埋分岔隧道的快速施工。通过现场监控量测数据反馈分析,所采取的支护参数、工程措施、施工方案合理,确保了工程的安全、顺利建成。     

分岔隧道安全高效施工方法优化研究

为降低分岔隧道大跨、超小净距段施工安全风险,满足进度需求，结合某市政公路分岔隧道施工实例，针对隧道地质条件差、周边环境复杂和敏感度高等特点，采取将小净距段替换中间岩柱由双连拱形式优化为单侧隧道扩挖并喷混凝土回灌的方法；分岔大跨段将左右两侧导坑加大，与原有2车道断面相似，中间导坑依次减小，两侧导坑可连贯施工优化为一体化双侧壁导坑法施工，实现对大跨、超小净距段施工方法的优化，有效地控制了施工风险，并实现了快速施工。     

香丽高速虎跳峡地下立交隧道设计与施工方法研究

香丽高速虎跳峡地下立交工程是香丽高速公路关键控制工程之一,为国内目前断面最大的山区地下立交隧道。该工程的超大断面隧道中间外凸处最大开挖跨度达28.96 m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌; 有无中墙连拱隧道结构复杂、受偏压影响较大,施工时易引起初期支护开裂。为满足快速施工及安全要求,对施工方法进行研究。将连拱隧道先行洞中侧拱脚设计成扩大式拱脚,2层支护结构改为3层。针对超大断面隧道围岩加强支护,注浆后采用二台阶预留核心土法开挖,相比最初采用的双侧壁导坑法,开挖效率提高近3倍,大幅提高施工速度。通过对监测数据进行分析,表明该施工方法有效可行,能够达到施工目的及要求。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

大型地下立交正交下穿段三维有限元数值分析

在大型互通式地下立交工程中,下穿隧道往往都处于整个地下立交工程的最低点,需要设置排水泵房,于是造成了在一定空间范围内的多洞室开挖。下穿隧道及排水泵房的修建不可避免地会对上覆小净距隧道产生影响,本文针对地下立交工程中隧道正交下穿段,以厦门东坪山地下立交工程为背景,采用三维有限元方法对新建下穿隧道的施工过程进行动态模拟,分析下穿段隧道动态开挖时,整个正交下穿段位移和变形的变化规律。计算结果表明：下穿隧道和排水泵房施工时整个下穿段将产生不均匀沉降、不均匀侧移和变形,需要对下穿段隧道和排水泵房所处的围岩进行加固,并在上覆隧道相应处设置防护钢拱架。     

双臂暗挖台车在土质地铁隧道施工适用性探讨

浅埋暗挖法土质地铁隧道施工机械化程度不高。结合暗挖台车在西安地铁5号线15标黄土地层区间隧道的首次应用,介绍暗挖台车的设备构成和施工工艺流程。对传统人工开挖和暗挖台车开挖的施工工效、安全性、能源消耗、围岩变形控制和作业环境改善等方面进行对比分析,根据实际应用情况分析暗挖台车对水文地质、施工断面、施工工法、吊装下井及巷道直角转弯的适用性,并提出在出渣系统、挖掘臂铲斗、铣刨头、暗挖台车遥控器、自动收缩线盘、台车灵活性等方面的改进提升建议。     

山地城市地下快速路方案设计研究——以烟台市塔山北路快速路为例

以烟台市塔山北路快速路工程为例,提出山地城市地下快速路的总体设计、交叉节点、防灾救援及智慧隧道方案。根据“两山夹一城”的地势条件,对穿城段方案进行了浅埋暗挖、叠层明挖和平铺明挖的综合比选,推荐平铺明挖方案,采用隧-桥-隧结合形式,实现“长隧短做”,有效地降低了工程风险、难度和造价,以及机电系统的复杂程度和运维难度,为相似工程的方案和设计提供了可参考的经验。     

盖挖逆作法在城市隧道中的应用

近几年来,一种"盖挖逆作法"施工新技术正被逐渐运用并趋于成熟。该工法适用于多层地下结构工程的施工,在对工程有特殊要求,或用传统方法施工满足不了要求而又十分不经济的情况下采用。海河隧道靠近海河处最大基坑开挖深度达到26.6 m,为滨海新区第一深基坑,隧道主体结构位于软土地基上,采用盖挖逆作法进行基坑开挖,有效地降低了风险。利用大型有限元软件ABAQUS全过程模拟海河隧道岸边段深基坑开挖过程,揭示了支护结构的受力及变形情况。     

上海轨道交通11、13号线隆德路站换乘段结构设计

隆德路站是上海轨道交通11、13号线的换乘车站。它由两线车站、控制中心、地下变电站、附属结构等多部分组成,结构较为复杂。该文介绍了隆德路车站换乘段节点结构设计。换乘段为地下四层结构,施工采用明挖顺筑法施工。换乘段地下二层以上设采光中庭,顶板、下一层板开圆形大孔,在结构设计过程中,采用空间整体分析,计算模型与实际工况相吻合,计算结果合理,以期为其它类似工程提供借鉴。     

大型矩形断面地下工程机械化建造技术综述及展望

基于采用盾构或顶管建造的跨度在10 m以上的大型矩形断面地下工程，通过对典型案例的研究，从建筑结构与机械化建造相互协调配合的角度，将大型矩形断面地下工程机械化建造技术归纳为矩形隧道全断面建造技术、大断面分部掘进技术、建筑分部群洞技术、结构分割与转换技术4种类型，分别介绍这4种类型的基本概念、典型案例、适用范围和技术特点，并重点介绍结构分割与转换技术的工法原理、技术特点、应用要点和工程实例。最后，基于工程背景，秉承工法研究的基本原则，提出以适用为根本，以保证工程质量、安全、环保为基础，以提高效率、降低成本为目标的大型矩形断面地下工程机械化建造技术的创新研究思路。     

既有运营地铁车站结构下换乘节点施工方案比选研究

为保证换乘节点施工安全，结合深圳地铁石厦站换乘节点实际情况，对可能出现的施工风险进行分析，提出应对风险的施工方案，并采用数值方法对不同施工方案进行分析比选。数值结果显示： 换乘节点开挖前注浆封闭止水，采用小导洞注浆+台阶法+临时仰拱分层、分块开挖等综合方案施作换乘节点是合理的。现场对既有结构的自动化监测数据显示，施工过程中3号线车站负2层中板最大竖向位移为5.6 mm，车站既有地下连续墙最大深层水平位移仅为0.6 mm，既有结构变形均远小于监测预警值。     

营盘路湘江隧道水下浅埋大跨段隧道施工工法研究

为保证营盘路湘江隧道水下浅埋大跨断面的施工安全,合理地确定施工组织方式、施工措施及超大断面施工方法,通过借鉴前人研究的成果,提出水下浅埋大跨段的施工工法设计方案,并利用三维模型对开挖过程进行仿真模拟。计算及施工监控数据分析证明了施工过程中采取的14部开挖、双层支护、提前扩挖过渡等技术的合理性,成功解决了湘江水下最大跨度隧道施工安全稳定的难题。