山岭隧道浅埋盖挖段施工过程的数值模拟

为研究不同设计参数对山岭隧道浅埋盖挖段支护结构承载变形特性的影响规律,以宁波309省道改线工程中的杜鹃谷隧道浅埋盖挖段为依托,采用ANSYS分析软件进行隧道开挖支护数值模拟分析,探讨不同围岩特性、隧道埋深与盖拱拱脚底板尺寸等不同设计参数对盖拱内力、初衬与二衬内力以及拱脚底板沉降量的影响规律,揭示不同工况下隧道浅埋盖挖段支护结构的承载变形特性,获得各设计参数的建议取值范围,为今后类似工程设计提供借鉴。     

山岭隧道浅埋段盖挖支护施工方法研究

针对山岭公路隧道浅埋段常用的明挖法与暗挖法施工的不足,以宁波309国道改线工程浅埋隧道施工为例,提出盖挖支护施工方法,在明挖地表一定深度后,先修筑土模并施作暗洞顶部防护结构(盖拱),在盖拱防护下采用左右错台暗挖法进行隧道施工,然后回填盖拱顶部土体,做好植被防护与排水措施;盖拱采用拱部明挖法与土拱模法开挖与浇筑,基坑采用台阶放坡法开挖,坡面采用锚喷支护,基坑内采用明沟抽排水,盖拱模板采用对拉预应力螺杆保证其浇筑质量,并根据施工过程提出了质量控制标准与措施。     

分水界隧道偏压段衬砌受力分析

高速公路隧道洞口段常存在浅埋、偏压等不利因素，在进行隧道结构设计时需要特别考虑。文中针对分水界隧道洪江端V级围岩浅埋、偏压段隧道衬砌结构，选取典型断面，运用有限差分软件FLA^2D进行数值计算，分析了隧道支护结构的受力特征，进行了支护参数的检算与调整。计算结果表明，除隧道拱脚处受力最为不利外，其余截面受力较小，设计采用的支护参数满足安全性要求。     

浅埋双侧偏压小净距隧道开挖稳定性分析

为了研究浅埋双侧偏压小净距隧道开挖后围岩变形及支护结构受力分布规律,以某高速公路隧道为依托,采用数值分析方法对小净距隧道左右洞开挖支护完毕后的围岩塑性区分布、竖直和水平位移分布,以及初期支护结构的弯矩、轴力和剪力进行研究和分析。研究结果表明:浅埋偏压小净距隧道开挖后塑性区主要分布在隧道左右洞的两侧拱脚处,拱顶处竖向位移最大,拱腰处水平位移最大;初期支护结构在边墙处的弯矩和剪力均较大,轴力在拱腰处最大。建议该类型隧道设计与施工时需加强对隧道边墙及拱脚处的支护,并加强隧道内空变形监测。     

黄土隧道洞口段支护结构的力学特性分析

为了解浅埋偏压黄土隧道洞口段支护结构的受力状况,对刘家坪2^#隧道洞口段围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、纵向连接筋应力、锚杆轴力及拱部下沉进行施工监测,并采用有限元法对隧道支护结构进行计算分析。结果表明：在浅埋偏压条件下,黄土隧道拱部发生了平面偏移,拱顶下沉量大于净空收敛量;围岩压力分布呈不对称猫耳状;钢拱架左侧轴力大于右侧轴力,总体受力很大,在支护体系中作用很明显;拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;纵向连接筋受力非常大,对隧道整体的稳定性很有利;应取消黄土隧道洞口段系统锚杆,采用由钢拱架、钢筋网、锁脚锚杆、喷射混凝土、纵向连接筋组合形成的初期支护结构。     

浅埋偏压隧道施工工法研究与非对称设计优化

为探究偏压隧道的适宜工法并针对偏压特性对支护结构进行非对称优化,基于九绵高速福隆隧道,通过现场监测深浅埋侧非对称周边收敛与地表变形,建立三维山体隧道模型,进行不同工法围岩、支护结构受力变形比选分析以及初期支护厚度、锚杆长度与倾角的非对称优化设计。相关研究表明:1)现场监测发现,地表沉降与周边收敛非对称特性明显,随着离隧道正中距离的增大,深埋侧地表沉降较浅埋侧数值减小较慢。深埋侧上拱腰收敛数值最大且波动较大,浅埋侧下拱腰收敛增速较慢。2)偏压隧道较适宜工法为CD法,能有效控制围岩支护结构变形、锚杆应力、初期支护压应力以及塑性区分布。3)初期支护非对称优化结果为将浅埋侧初期支护厚度减小2cm,深埋侧增大2cm,能将二次衬砌拉应力控制在较小数值。4)锚杆长度非对称优化结果为将浅埋侧锚杆长度减小0.5m,深埋侧增大0.5m,使锚杆受力更为均匀并减小右上拱肩与左下拱脚的塑性区。初期支护应力在右上拱肩与左下拱脚处存在显著偏压,通过将右上拱肩处锚杆朝深埋侧倾斜能一定程度减小初期支护受力不均匀。     

兰渝铁路杨家坝隧道穿越浅埋泥石流沟施工技术

杨家坝隧道在DK376+238~+306段以浅埋方式穿越了燕里沟泥石流沟,为了避免隧道暗挖出现拱部坍塌冒顶、突泥突水等安全事故,克服明挖深基坑施工安全风险,采用拱顶明挖、下部暗作、基底加固的方法施工,成功地解决了采用暗挖和明挖施工方法可能出现的各种安全风险,解决了基底承载力不足的难题,为隧道穿越浅埋泥石流沟做了成功的尝试,探索了软弱围岩浅埋隧道新的施工方法。     

拱顶盖板法在浅埋与超浅埋公路隧道施工中的应用

浅埋、超浅埋隧道施工方法主要有明挖(盖挖)法和暗挖法。文中针对隧道埋深浅时不能有效形成承载拱,施工不当容易引起坍塌或地面下沉等安全事故的技术难题,结合广西靖西至那坡高速公路那圩隧道工程实例,介绍了拱顶覆盖层半揭盖加钢筋砼盖板法处理浅埋、超浅埋隧道的技术要点及适用条件,说明了其施工效果。     

浅埋大断面土质隧道施工过程数值分析

为了解大断面土质隧道初期支护施工过程中的力学特征,本文以王城高速公路西河口大断面浅埋土质隧道实体工程为依托,开展了施工过程数值模拟分析工作。对初期支护的施工力学特征进行了研究,结果表明:在整个施工过程,格栅拱架、初期支护混凝土均满足相应材料的强度要求,该隧道的设计与施工方案均合理;格栅拱架左、右侧拱脚部位的弯矩值较大,应予以进一步平滑过渡;临时支撑与初期支护结构连接部应力集中,在设计施工过程中应与一定的重视。     

复杂地质条件下大断面隧道洞口段支护参数研究

隧道洞口段的施工被认为是隧道工程施工的重点、难点。现结合某超大断面隧道洞口段存在浅埋偏压等复杂地质条件的特点,通过采用FLAC3D软件模拟了在不同隧道埋深与不同支护措施加固下隧道洞口与边坡的稳定性,根据模拟结果,选择合适的支护参数以保证隧道洞口段施工的顺利进行。研究结果表明:隧道埋深对边坡稳定性及隧道结构有显著的影响,但对边坡的影响在埋深超过25m后就不再明显;支护措施强度的增加能显著控制隧道结构的变形,但对边坡稳定性的影响十分有限。若隧道埋深很浅,建议先对隧道洞口边坡偏压段采用反压护拱等手段进行优化处理。     

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。     

钢架岩墙组合支撑工法动态施工力学特性及其应用

京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m，最大开挖断面尺寸为19.5 m×13.1 m，是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道。浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ，Ⅳ级硬质灰岩为主，且施工工期紧，传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐，临时支撑多，施工效率低，无法满足工程工期需求。基于以上背景，提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法，主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系，在减少临时支撑的同时，中部岩墙还能通行车辆，5个工作面可同时施工，从而实现快速施工；在此基础上，进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法，对该工法的动态施工力学特性进行研究。结果表明：施工过程中，隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期，支护结构内力在此期间增长迅速，波动较大；中隔壁是支护结构中受力最不利处，其余部位结构受力对隧道施工反馈很小；影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖，影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖；支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要；通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率，缩短施工工期，是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法。     

重庆市某医院迁建项目对既有轨道交通结构安全影响分析

山城重庆市地质环境复杂,土地资源有限。随着轨道交通与城市建设的高速发展,轨道交通下穿/近接建筑物的情况越发普遍,这给城市地下空间开发带来了严峻的挑战。文章采用MIDAS/GTS软件建立有限元模型,分析建筑结构基坑支护施工过程中对既有轨道交通隧道结构的安全影响以及隧道结构内力变化特性。结果表明:区间隧道洞体开挖过程中,隧道围岩处于整体稳定状态,仰拱拱脚及侧墙少部分围岩存在受拉破坏风险;因拟建项目的施做而引的轨道9号线区间暗挖隧道变形均小于控制指标,拟建项目轨道结构变形风险可控;通过对地层结构法提取的轨道隧道结构初期支护、二次衬砌及共建段衬砌结构内力进行验算,验算结果满足规范要求。     

不同埋深铁路隧道仰拱受力特征研究

以董志塬区银西高铁黄土隧道为例,对不同埋深条件下隧道仰拱的基底接触压力和钢拱架应力随时间的变化规律、空间分布特征及其差异性进行了对比研究。研究结果表明,浅埋隧道基底接触压力变化时间较深埋隧道略长;不同埋深隧道仰拱处最小基底接触压力均出现在拱底中心处,最大基底接触压力均出现在拱脚处,且同一部位浅埋隧道基底接触压力明显大于深埋隧道基底接触压力;在仰拱的同一部位处,深埋隧道钢拱架应力明显大于浅埋隧道钢拱架应力;仰拱部位钢拱架承受压应力为主,浅埋黄土隧道仰拱部位的钢拱架最大压应力出现在拱底中心,可达约12MPa;而深埋隧道拱脚部位的钢拱架压应力最大,可达26~33MPa。研究结果可为黄土隧道仰拱设计优化与施工提供参考。     

厚覆盖层地质条件下有推力拱桥基础研究

针对覆盖层较厚的地质条件,提出一种“斜井桩+竖桩”有推力拱桥基础形式,以主跨210 m的中承式钢管混凝土拱桥——合山红水河特大桥为背景,从结构受力、施工方法、经济性能等方面进行合理性、可行性、经济性分析。结果表明:大断面的斜井桩和普通的竖桩组成受力体系,共同承担主拱产生的巨大竖向力和水平推力;斜井桩和竖桩的桩基承载力和桩身强度均满足规范要求,并有较大的富余;采取地表注浆加固处理、斜井隧洞超前管棚支护、洞内用工字钢钢架支撑等防护措施可确保斜井施工安全;该基础形式有效解决了厚覆盖层桥址处修建大跨径拱桥时,需做庞大的扩大基础而导致大规模开挖和大体积混凝土浇筑的问题;新型基础受力合理、结构小巧,有利于环保、节能及节约工程造价。     

超大断面隧道设计计算方法研究

针对深圳市过境高速公路连接线工程分岔超大断面隧道关键节点,采用数值模拟的手段,分析了隧道的围岩开挖后应力应变关系,提出了荷载计算的新的方法.根据工程的地质,对隧道结构形式的设计方法、要点及设计中应注意的问题进行了探讨.计算表明,采用应变指标判断松散拱荷载的方法是较为可靠的计算大断面荷载的计算方法.隧道采用多导洞开挖施工工法是较为安全的,围岩变形也是可控的.该设计方法可为此类结构的设计提供参考和借鉴.     

土质地层公路隧道大断面快速施工技术研究

随着交通工程建设的快速发展，公路长大隧道越来越多，常规施工方法效率较低，无法满足工期要求，这对公路隧道快速施工技术提出了新的挑战。以东天山特长公路隧道为背景，提出土质地层隧道大断面开挖工法，通过力学分析及现场对比试验，分析论证了该工法的可行性。结果表明：土质隧道大断面开挖时，采用超长小导管能够减少上部围岩压力对掌子面滑动土体的荷载作用，预留核心土则能够为掌子面滑动土体提供支撑反力，通过这2种控制措施能够实现土质围岩隧道掌子面稳定；相比台阶法，大断面开挖时围岩应力释放速率较快，变形快速发展，拱架和喷混凝土受力快速增长，支护封闭成环后可得到有效控制，但需进一步提高初期支护早期承载性能，即提高喷混凝土早期强度；采用大断面工法能够提升机械作业空间，简化工序，实现多组设备同时作业，相比两台阶施工，隧道施工效率提升约22%。综合评价，土质地层隧道采用大断面快速施工工法能够实现掌子面稳定，支护结构安全，且相比台阶法施工效率可得到显著提高。     

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。     

隧道浅埋软弱围岩段双下侧导坑施工性态

针对某隧道软弱围岩下穿公路段在原台阶法施工中出现地表下沉、开裂等问题,提出双下侧导坑施工方法,分析其传力机制,并应用MIDAS软件建立仿真模型,进一步研究该工法的施工性态。结果显示:(1)该工法能改善隧道的受力,施工的关键步为环形土的开挖,核心土对隧道受力是有利的;(2)隧道的薄弱位置是侧导坑的坑脚、侧导坑和隧道的搭接地方、隧道的墙角和拱脚位置;(3)在有侧导坑条形基础的条件下,局部加固其下方的地基对改善围岩变形与结构受力的效果不明显。从经济及加固效用的角度考虑,施工时加固重点应在侧导坑的条形基础本身,如基础的厚度、侧坑与隧道的搭接地方、侧坑的拐角等;若围岩不稳定,应保证在有核心土的存在下进行处理。     

锁脚锚杆控制隧道初期支护沉降的原理和应用

当前软岩隧道初期支护因沉降变形量大而造成的成本消耗高问题较突出，初期支护底脚作用力与锁脚锚杆抗力不平衡是隧道初期支护沉降的主要原因，其中建立支护底脚与锁脚锚杆之间力的平衡关系是控制隧道初期支护沉降变形的重要前提。以弹性地基梁柱原理和摩擦桩原理来计算分析锁脚锚杆的内力和位移及其与地基的反力关系，以此确定锁脚锚杆的承载能力；通过分析锁脚锚杆对支护结构的柔度，确定其与支护结构的相互影响，进而建立考虑锁脚锚杆对支护结构底脚影响的支护结构力学计算模型，计算其作用于锁脚锚杆端上的作用力作为锁脚锚杆的设计依据；按照上述原理，分析了Ⅴ级围岩当前流行的42锁脚锚管的不足，并示例计算分析了108锁脚锚管的承载能力；最后以Ⅵ级围岩风积砂隧道施工的实例来说明“分布式”加强锁脚锚管以及锁脚锚桩控制支护沉降变形的显著效果验证技术的可行性；结论认为软岩隧道初期支护可按照“荷载—结构”原理确定围岩与支护、支护与锁脚锚杆之间的作用力与反作用力关系，达成支护结构之间力的平衡稳定以实现控制支护沉降的目的。