铁路客运专线大断面隧道开挖方法选择

通过对国内部分已建和在建客运专线大断面隧道的施工总结，结合生产实践，主要论述了大断面隧道的施工技术特点及开挖方法选择；并以合武铁路隧道施工为例，对隧道开挖方法进行了探讨；可为大断面隧道施工提供参考。     

双洞八车道公路隧道施工方案研究

双洞八车道公路隧道最大跨度在23m左右,扁平率小于0．5,为超大断面隧道。通过对某双洞八车道公路隧道在几种围岩条件下多种施工开挖方案的有限元计算分析,得出双洞八车道公路隧道宜采用三心圆拱型断面和复合式支护衬砌,软弱围岩段宜采用双侧壁导坑法开挖,并通过相似模型实验研究,得到隧道围岩在施工中的位移发展,遵循台阶式发展过程并符合Hill函数变化规律,可对类似工程设计施工提供类比和指导。     

广州科学城永和隧道设计

广州市科学城永和隧道最大开挖宽度18．5m、开挖高13m,隧道长1072m,隧道跨度之大国内罕见。本工程在8个月的合同工期内顺利完成,创造了大断面隧道快速施工的记录。本文对永和隧道的设计情况进行了介绍,为后续国内大跨度隧道的设计和施工提供借鉴和参考。     

城市大断面破碎山体双连拱隧道施工技术

九华山隧道采用大断面双连拱,穿过两个破碎带,开挖宽度31.5 m,高度9.18m,隧道围岩为Ⅴ~Ⅳ级。在工程地质条件复杂、开挖断面大、工期紧的条件下,根据现场实际情况,施工采用三导洞加横通道施工法,大幅度缩减了工序,破除了常规进尺限制,确保了隧道的施工安全和工期,为同类工程施工提供了重要的借鉴意义。     

区间隧道暗挖施工对近距离既有铁路隧道的影响

以重庆轨道交通4号线一期工程民安大道站—重庆北站(北广场)区间隧道下穿渝怀铁路隧道施工为背景,采用数值模拟的方法对岩质地层隧道常见的全断面法和台阶法2种施工方法近距离下穿既有隧道的影响进行有限元数值模拟分析,以研究不同施工方法对既有隧道应力、位移的影响。计算结果表明:2种隧道开挖方式在未穿越上部既有铁路隧道时,对围岩的影响无明显区别,而在穿越既有隧道及开挖完成后,对既有隧道产生的不均匀沉降全断面法较大,但全断面法在施工速度上较台阶法开挖更快。     

漫谈矿山法隧道技术第九讲——隧道开挖和支护的方法

强调对隧道开挖和支护关系的基本认识： 开挖和支护是隧道施工的2大基本工序,开挖的基本原则就是把对周边围岩的松弛降低到最小限度,弹性变形和少许塑性变形是容许的,超过围岩极限应变变形（过度变形或松弛）的场合需要依靠各种支护对策。开挖和支护有先挖后支和先支后挖2种模式,一般采用前者,当开挖后隧道围岩不稳定时,采用后者。随着施工技术的进步、采用大型施工机械的要求和大断面隧道的出现,对隧道开挖方法选择的观点有了极大变化： 1)在选定开挖方法时,要以大断面开挖为指向,围岩条件不是唯一的决定因素; 2）尽可能不采用施工中含有需要废弃的和临时性作业的分部开挖法; 3）把机械开挖法与分部开挖法相结合,如TBM导坑超前扩挖法,在欧洲和日本等国已经成为大断面隧道施工的基本方法; 4）在同一座隧道,开挖方法频繁变化,既不经济也不安全,主张在全隧道中（除洞口段外）采用同一种开挖方法--全地质型开挖方法,如全断面法或台阶法,当围岩条件剧烈变化时,采用注浆、超前支护等应对措施。介绍日本、美国和欧洲等国规范、指南推荐的隧道开挖方法概况： 1）日本从隧道围岩级别、洞口段和洞身段等方面分类,给出隧道相应的开挖方法,基本以全断面法和台阶法为主;在断面比较大、比较长的隧道,采用TBM导坑超前扩挖法。2）美国把围岩分为岩质围岩和土质围岩2大类,其推荐的开挖方法基本相同,即全断面法、台阶法和中隔壁法,仅采用的支护方法不同。3）欧洲各国由于围岩条件总体比较好,多采用全断面法和台阶法。归纳选择开挖方法的基本条件： 施工条件、围岩条件、隧道断面面积、埋深、工期和环境条件。     

漫谈矿山法隧道技术第十讲——软弱围岩隧道中开挖断面早期闭合的施工技术

阐述开挖断面早期闭合的概念,指出: 1）开挖断面早期闭合是针对不良围岩的对策; 2）围岩越差,要求闭合的时间、距离越短; 3）开挖断面分部越多,闭合距离越长,对控制变形不利; 4）开挖断面的早期闭合是指初期支护的闭合,而不是指二次衬砌的闭合。介绍了日本隧道早期闭合仰拱设置方法分类。认为我们已经知道如何实现早期闭合,但还没有做到,这需要机械化水平的提高、缩短单项作业时间才能做到。日本采用的开挖断面早期闭合工法已经标准化,介绍其标准模式及开挖断面早期闭合模式的内涵。通过对日本采用早期闭合工法隧道的实例统计分析,将隧道围岩早期闭合模式划分为5种,归纳了采用早期闭合工法的理由,统计了哪些围岩条件需采用早期闭合工法,并介绍了开挖断面早期闭合隧道的构造参数,以及开挖断面早期闭合隧道的施工方法。以日本七尾公路隧道为例,详细阐述全断面早期闭合施工的管理方法,包括全断面早期闭合的管理项目,最终位移值的管理基准值和初期位移速度的管理基准值及如何确定,全断面早期闭合模式的基准及如何根据施工实际进行修正。从国内外软弱围岩隧道的施工实例,特别是开挖断面早期闭合的实例中,总结软弱围岩隧道大断面施工技术的基本经验。最后指出把掌子面前方围岩的补强与掌子面后方开挖断面早期闭合结合在一起,在有水的条件下,再把掌子面前方围岩的超前钻孔预测组合在一起,是解决不良围岩隧道施工的基本方法。     

海底圆形小断面软土隧道施工技术

厦门翔安隧道服务隧道为类圆形隧道,开挖断面46m2,陆域端存在1000m的全风化土层-全强风化的岩土互层地层,隧道埋深6～40m,全部位于地下水位以下,受厦门地区强降雨的影响,隧道地下水非常丰富,土层遇水即崩解坍塌,就服务隧道在上述地层如何安全快速组织施工进行了论述,结合工程实例,认为采用台阶法（全断面或预留行车平台）施工最有利于小断面圆形隧道的施工、同时得出了该工法合理的初支参数、施工步长、设备配置等,对以后类似隧道施工提供了一定的参考和借鉴。     

公路隧道开挖围岩稳定性数值模拟研究

公路隧道施工中控制隧道围岩在开挖后的变形,避免发生过大变形与破坏,为隧道二次衬砌争取时间是隧道施工中的关键问题。本文采用有限元数值模拟方法,模拟分析某一公路隧道的施工开挖过程,研究在不同的工况条件下,隧道围岩的稳定性,根据分析结果为隧道施工选择了合理的开挖施工方法,隧道典型断面的监测结果表明采用的施工方法能够满足开挖施工的安全及进度要求。     

大断面客专隧道软弱围岩快速施工探讨

软弱围岩隧道快速施工是亟待解决的一个问题,在我国,由于工装设备落后,只能通过改变施工方法加以解决。实践证明,微台阶施工方法是软弱围岩隧道施工的较好方法。武广客运专线吊沟岭隧道位于湖南省衡阳和郴州市境内,具有设计标准高(350km/h)、开挖断面大(150 m2)、地质条件复杂(软弱围岩段长、断层多、岩溶发育充分)的特点,以XXTJⅣ标第二长隧吊沟岭隧道为例,探讨大断面软弱围岩隧道快速施工的方法及配套技术,给其他类似工程提供参考。     

大连地铁兴工街站复合地层超大跨浅埋暗挖施工关键技术

大连地铁一期工程203标段兴工街站开挖断面为343.8 m2,洞顶埋深7.1~11.1 m,采用暗挖顺作法施工。为有效控制地表、地下管线及周边建筑物等变形或沉降,同时确保支护结构受力稳定,防止掌子面及隧道坍塌,采取在车站拱部全长范围设置超前大管棚+小导管,增加二次初期支护及纵梁,加强拱部支护结构刚度,形成拱盖,设置边墙锚索维护直墙稳定,并按照双侧壁导坑法分6部组织拱部开挖、台阶法分层分块组织中下部开挖,特别是中下部开挖采取竖向松动爆破拉中槽、边墙光面爆破跟进支护的方式,减小了对拱部支护体系稳定性的影响,全面确保了施工安全。     

新考塘隧道出口三线渐变段结构选型与施工工法研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,且处于三线渐变段,开挖跨度大,隧道埋深小,最大开挖跨度达到30.3 m,最大开挖面积为396 m2,为国内外铁路隧道工程所罕见。为安全、经济、快速修建此隧道,基于工程所处具体地形地质条件,对浅埋软岩特大跨度渐变段隧道的结构选型与施工工法进行研究,形成了应用于喇叭口渐变段的隧道内轮廓采用多个分段阶梯式变化的设计方法。渐变段共计215 m,分6段阶梯式加宽,加宽值分别为0.8、2、4、6、8、10.3 m,轨面以上净空面积从85.16 m2到 200.02 m2变化。除加宽0.8 m段按常规双线段考虑外,加宽2、4、6 m段分别采用了四步CRD法、双侧壁导坑法、大墙脚复合双侧壁法,加宽8 m和10.3 m段采用了“靴型大边墙+加劲拱”复合工法,且其支护参数不同。目前新考塘隧道已施工完毕并投入运营,实践证明设计的隧道结构型式及相应的工法是合理可行的。     

大断面隧道浅埋段盖挖法施工实例

介绍云桂铁路石林隧道、老笑一号隧道浅埋段有边桩盖挖法和无边桩盖挖法2个施工实例,总结铁路双线大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的关键技术,对大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的适用条件进行探讨,提出采用盖挖法替代浅埋暗挖法施工的条件,即当交通、水电等外部施工条件较好时,在一般地层隧道覆跨比为0.4～0.6的超浅埋段,岩溶洼地覆跨比为0.6～1.0的浅埋段可考虑采用盖挖法替代浅埋暗挖法施工。     

双侧壁导坑法在繁华城区超大断面硬岩车站隧道施工中的应用

重庆临江门车站隧道地处繁华城区,周边环境复杂,隧道开挖断面为420.96m2的超大型断面,且断面尺寸变化多,而且隧道穿越地层为硬质砂岩,国内尚没有可供借鉴的经验,施工难度极大。隧道采用双侧壁导坑钻爆法组织施工,通过巧妙应用多种控制爆破技术、留核心岩台的整体式衬砌技术、监控量测技术和其他配套技术,安全、优质、快速地建成了隧道,并取得了较好的经济效益。     

八达岭长城站超大断面过渡段暗挖施工新技术

京张高速铁路八达岭长城站为地下暗挖车站,过渡段设计为单跨形式,最大开挖跨度32.7 m,最大开挖面积497 m2。为了解决超大断面隧道开挖过程中围岩变形大、容易失稳,多导坑法开挖无法采用大型机械施工、进度慢,隧道内预应力锚索施工难度大等难题,文章采用顶洞超前、分层下挖、核心预留、重点锁定的开挖工法（简称“DFHZ工法”）,并对该工法的优点和施工流程进行了介绍,该工法既能保证隧道开挖过程中的安全、减少围岩的沉降和变形,又方便机械化施工。采用预应力锚杆和预应力锚索结合使用,以发挥围岩的自承载能力,保证围岩稳定,预应力锚索施工中采用增设锚固结、硫铝酸盐水泥配置浆液、先自由段后锚固段的注浆顺序、高压注浆等措施,可以大大加快锚索施工进度,保证锚索质量。通过对张家口端进行监控量测,发现拱顶下沉和水平收敛值都很小,说明采用的支护措施可行,并对北京段过渡段进行了优化设计。     

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕     

拱盖法地铁车站施工沉降规律及控制对策研究

为得出适用于上软下硬特殊地质条件下青岛地铁安全开挖方法及地表沉降规律,总结出相应的控制对策,通过数值模拟结合现场实测数据,分别对上断面以左中右导洞均错开12 m平行施工、柔性支撑换作拱盖二次衬砌及下断面开挖3个阶段进行分析。总结出导洞开挖的先后顺序对地表横向、纵向沉降曲线影响的规律,得到了掌子面超前变形范围为12 m、上断面开挖横向影响半径为1.5倍洞径,及上断面开挖和拱盖与柔性支撑的换作是导致沉降的主要原因等结论;根据导致沉降的主要施工步序提出了关键加固对策,并得出了青岛特殊复合地层条件的支护方法和地表沉降经验公式。     

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。     

郑万高铁大型机械化施工隧道位移控制基准研究

依托郑万高铁湖北段大断面隧道洞群,针对其开挖断面面积大、软弱围岩占比高、采用大型机械化大断面法施工的特点,开展初期支护位移现场监控量测,对监控量测数据进行分类统计、包络回归分析,得到Ⅳ、Ⅴ级围岩深、浅埋不同大断面法（全断面法、微台阶法）开挖下初期支护位移沿隧道纵向的函数表达式及各工况下分段位移占极限位移的比值。最后结合 Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中初期支护极限位移值,给出郑万高铁大型机械化施工隧道各工况下初期支护位移控制基准建议值。结果表明： 郑万高铁隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用深、浅埋不同大断面法开挖时,按距掌子面距离的分阶段位移控制基准相差较大,现行Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中统一规定不合理;围岩级别、埋深及开挖方法相同时,拱顶沉降和洞周水平收敛规律基本一致。