六月田隧道岩溶坍塌地段洞内管棚支护稳定性分析

六月田隧道施工过程中因漏斗形岩溶发育发生掌子面突泥坍塌的地质灾害,为此采用洞内管棚支护穿越岩溶坍塌地段.为评价洞内管棚支护的稳定性,运用MIDAS/GTS建立三维数值分析模型,根据围岩类型、漏斗形溶洞位置和处治方法、管棚支护参数等条件计算洞内管棚支护时拱顶沉降和水平位移,分析影响洞内管棚支护稳定性的相关因素.     

深厚堆积体隧道洞口管棚加固的力学行为分析

针对使用管棚支护加固高陡堆积体仰坡隧道时存在安全隐患的问题,建立超前大管棚的力学计算模型,对设计参数及施工力学行为等方面进行了综合探讨,分析洞口开挖引起的围岩应力与坡表位移分布规律,探究洞口开挖施工力学行为,验证超前大管棚方案的可行性。结果表明:隧道洞口工程存在深厚堆积体时,采用管棚预加固措施,可起到有效的支护作用,确保隧道进洞安全。     

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

基于塑性极限分析理论,建立了考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与流固耦合数值计算结果吻合较好,验证了该方法的合理性,进而研究了管棚预支护对隧道开挖面渗流力的影响,分析了地下水位和管棚剩余长度与开挖面渗流力的关系。分析结果表明:渗流力对隧道开挖面稳定性有显著的影响,而且渗流力与地下水位呈线性关系,当隧道在富水地层施工时,必须考虑渗流力对隧道开挖面稳定性的影响;采用管棚预支护可以显著地减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。     

浅埋偏压膨胀土隧道大管棚预加固效果分析

针对小河沟膨胀性黄土铁路隧道浅埋偏压段大管棚施工工艺,分析了大管棚的受力状态和对围岩的加固效果。利用快速拉格朗日限差分软件FLAC3D模拟隧道管棚施工,得到各工况下管棚与管棚注浆壳体的受力变形情况和掌子面前方围岩变形位移,将所得结果与无管棚支护时的围岩变形位移比较,分析研究管棚预支护效果。试验分析表明,管棚有效抑制了掌子面前方软弱围岩的塑性流动,增强了围岩稳定性。     

浅埋下穿公路隧道管棚预支护机理及监测分析

针对软岩公路隧道施工中的超前管棚施作问题,采用双参数地基梁模型,分析了大断面浅埋软岩隧道超前管棚的受力机制,对比分析了工程中常用的Φ76和Φ108的2种超前管棚的支护效果,研究结果表明:①管棚的受力和变形主要集中在掌子面前4 m范围内,管棚的梁支撑作用效果明显,采用Φ108管棚比采用Φ76管棚的最大挠度减小约36%。②超前管棚将上部荷载传递到已开挖隧道初支结构及掌子面前方围岩,起到梁支撑的作用,从而提高掌子面围岩的稳定性,而采用Φ108管棚能承担更多的上部围岩压力,更好地控制围岩位移。应用上述管棚弹性地基梁模型,成功指导了云南大永高速公路大断面软岩公路隧道下穿既有公路工程,将Φ76管棚方案调整为Φ108管棚方案后,最大拱顶地表沉降值减少了38%,保障了整个下穿施工过程的安全顺利。     

管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析

为了研究管棚预支护对隧道开挖面稳定性的影响,从塑性极限分析机动学方法出发,利用土的强度折减系数概念,建立了管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面稳定系数及其相应的潜在破坏模式.结合实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与有限元强度折减法的计算结果吻合较好,验证了本文方法的合理性.进而研究了隧道埋深、隧道洞径及围岩条件对开挖面稳定性的影响,分析了上述因素与开挖面极限支护压力及稳定系数的关系.对有无管棚预支护隧道开挖面稳定性分析表明:在软弱地层、大跨洞径等条件下,管棚预支护能有效提高开挖面稳定性.     

支护结构对千枚板岩隧道围岩稳定性的影响研究

隧道支护结构对控制围岩变形、保障施工安全至关重要。为研究支护结构参数对围岩稳定性的影响,文中以九绵高速桂溪隧道为依托,使用midas GTS建立隧道模型,针对支护结构参数对千枚板岩隧道围岩稳定性影响进行研究,研究初期支护喷射混凝土厚度、锚杆尺寸、排距和环形间距,以及管棚支护布设范围和注浆厚度等支护参数。结果表明,在一定范围内,增加喷射混凝土厚度、提高锚杆长度、减小锚杆布设排距、减小锚杆环形间距、增大管棚支护施作范围,以及合理选择注浆厚度均能提高隧道围岩稳定性。     

浅埋隧道管棚支护的力学分析

文章以土与基础的相互作用理论为基础,建立了基于双参数模型的管棚支护结构与围岩相互作用模型,推导了管棚结构的挠度方程、转角方程、弯矩方程及地基反力方程,分析了工况转换过程中,管棚支护体系的受力特性。并通过实例计算,得出了某隧道在管棚支护下的挠度曲线、地基反力,同时将管棚结构扰度计算结果与实际测试进行了比较,结果吻合较好。     

隧道洞内管棚超前预支护力学行为的理论分析

为使管棚受力分析模型能更好地模拟管棚的实际受力状态，基于注浆加固区域的受力特性分析，提出了考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型。考虑注浆加固区的整体性，对管棚超前支护体系进行受力特性分析，提出可表征注浆加固区整体性的特征参数。综合考虑管棚注浆加固区整体性的特征参数、开挖面前方松动岩土体的支撑作用以及初期支护变形滞后效应等因素的影响，将管棚划分为二次衬砌段、初期支护段、开挖无支护段、开挖面前方扰动段和未扰动段；基于Winkler弹性地基模型，建立可考虑管棚注浆加固区整体性影响的管棚受力分析模型，并推导了管棚挠度和内力的计算公式。通过工程实例的对比分析，考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型的计算结果更接近实测数据，从而验证了构建管棚模型的合理性。基于建立的管棚受力分析模型，分析注浆加固区的整体性对管棚变形和内力的影响规律，结果表明加固区弹性模量可显著减小管棚的变形和内力。管棚的参数分析表明，在实际工程中，增加钢管直径不能有效降低管棚挠度和内力，减小管棚挠度和内力最有效的方法为合理布置管棚的安装间距和采取合理的注浆量。     

砂卵石地层隧道洞内短管棚支护开挖技术应用研究

砂卵石地层自稳能力极差,采用常规管棚施做时开挖工作腔室难度大,造成隧道开挖、支护困难,因而砂卵石地层隧道施工的重点和难点集中在超前支护方法与钻孔工艺。以青海海东循-隆高速公路穿越公伯峡砂卵石地层隧道为工程背景,针对松散砂卵石隧道在开挖过程中极易坍塌和漏砂的技术难题,在常规的管棚支护加固基础上,创新提出砂卵石地层条件下洞内密排短管棚超前支护施工技术,经现场应用支护开挖效果显著,保证了隧道的顺利贯通。本文重点阐述了砂卵石地层隧道洞内短管棚支护开挖技术的施工工艺及关键技术,对后续类似隧道的施工具有重要借鉴意义。     

基于传递矩阵的平顶直墙地铁车站横向管棚受力变形计算方法研究

平顶直墙地铁车站PBA工法施工可以采用管棚先行支护。针对PBA法暗挖平顶直墙地铁车站密布横向管棚结构，通过总结管棚“荷载－梁模型”中弹性地基梁、简支梁、固支梁3种简化方法及其计算原理，以北京地铁19号线平安里站工程为背景，采用上述3种模型计算管棚受力变形，并与实测值进行比较分析，然后针对不同工程参数和地质参数进行受力变形影响分析。结果表明： 1）弹性地基梁模型计算弯矩和跨中挠度处于固支梁模型和简支梁模型计算结果之间，其中弹性地基梁模型和简支梁模型计算结果较符合实测数据；但简支梁模型和固支梁模型无法体现导洞侧壁处挠度，且无法体现地层参数的影响以及钢管壁厚对受力的影响。2）最大弯矩值出现在简支梁的跨中，建议在设计时以简支梁模型计算跨中弯矩进行包络，以保证施工安全。3）开挖跨度和覆土厚度（荷载）对弯矩和挠度影响较大，其中跨度影响最大。4）基床系数和钢管壁厚对管棚弯矩影响较小，但对减小挠度有一定作用。     

饱和软土地层管幕暗挖法施工风险及对策研究

传统暗挖施工方法难以在含水量高、承载力低的饱和软土地层适用，管幕暗挖法可为软土地层暗挖施工提供新的途径。目前管幕暗挖法设计和施工经验不成熟，工程实施难度大，施工过程风险控制尤为重要。为此，结合上海市轨道交通14号线桂桥路站管幕段工程实例，从风险管控角度论述管幕暗挖法施工过程中管幕顶进精度、MJS加固地内压力控制、内衬墙倾覆、融沉注浆、开挖过程中坍塌和涌水等风险因素，并提出相应对策。研究结果表明： 1）在软土地层进行管幕暗挖法施工大断面地下空间是可行的，施工风险总体可控； 2）管幕顶管顶进工序是管幕暗挖法实施的基础，开挖支撑是该工法施工风险控制的关键工序，同时也是造成地面沉降的主要工序。     

某矩形大断面地下通道超浅埋暗挖工程设计与施工

文章以通过下穿繁忙道路下的2个矩形大断面超浅埋暗挖工程为例,介绍采用锁扣管棚预加固、全断面注浆、型钢拱架支护、分大断面为小断面错位开挖等一系列超浅埋暗挖法设计与施工技术。表明在城市不宜明挖的条件下,采用超浅埋暗挖矩形大断面地下通道有较大的技术优势,并提出： 1）采用锁扣管棚是本工程成功的关键,设计时应充分考虑各种工况,设计计算可采用弹性支点法,在入口1H（H为洞高）范围内,管棚内力及支反力变化较大,应仔细考虑,而其后为一般开挖段,内力及支反力均趋于稳定; 2）施工前对地下管线进行详细探查尤为重要; 3）长距离锁扣管棚施工难度较大,钻进工艺由原来钢管全程双线约束,改为一线一点约束,管棚施工可以顺利进行。     

鸡口山岩溶隧道处治方法适用性模拟对比分析

结合鸡口山隧道工程,针对该溶洞隧道分别采用开挖回填法、超前注浆法和超前管棚支护法3种方法施工时,采用数值模拟分析对围岩变形情况进行了研究分析。研究结果表明： 采用超前注浆法开挖时隧道围岩的变形最小,开挖回填法次之,超前管棚支护法最大,超前注浆法控制围岩变形的效果优于开挖回填法和管棚支护法。说明在开挖过程中,超前注浆法使开挖范围内的围岩稳定性得到了加强,有效地减小了溶洞对隧道围岩变形的影响,因此在鸡口山隧道中采用超前注浆法施工比较适宜。     

超前大管棚施工工艺及参数优化研究

超前大管棚支护是隧道穿越软弱破碎围岩的一种有效处理措施,通过对超前大管棚施工工艺及参数等方面的优化研究,提出无工作室大管棚施工技术及施工工艺,既保证了施工安全,加快了施工进度,又节约了施工成本。通过实践应用证实优化后的施工方法具有明显的经济效益和社会效益,值得在类似工程中借鉴和推广。     

大管棚超前支护技术在南山隧道岩溶处理施工中的应用

阐述超前大管棚支护设计与施工在南山隧道岩溶处理过程中的应用,重点介绍大管棚支护的施工工艺、安全措施及效果评定等。工程实践表明,以大管棚为超前预支护的方法在充填型岩溶处理中是有效的,其成功经验对后续工程有指导作用。     

城市富水地层大型地下空间管幕冻结规律模型试验研究

为解决管幕+冻土复合结构在大体量冻结工程应用时冻胀规律不明确、控制效果不稳定等难题，基于上海轨道交通18号线江浦路车站管幕冻结暗挖工程进行了开放系统下的模型试验。通过对不同影响因素下的管幕冻结冻胀特性和管幕受力规律进行试验研究，得出以下结论： 1）管幕可以对冻胀产生较好的约束作用，管幕+错峰冻结可以有效避免上覆土体及结构抬升； 2）间歇冻结后管幕受力曲线根据间歇时间呈现规律性锯齿波动，停冻3、5、7 d后，管幕所受冻胀压力分别可以减少约40、50、60 MPa，表明采用间歇冻结可以有效降低冻胀压力； 3）上覆地层压力越大，管幕受冻胀压力越小，较大的上覆压力可以约束冻胀的发展。     

管棚布设范围对软岩隧道围岩稳定性影响研究

为确保管棚布设在软岩隧道中起到良好的支护效果，依托蓝家岩特长公路隧道，采用数值模拟与模型试验相结合的方法研究管棚布设范围对软岩隧道围岩稳定性的影响规律。研究结果表明： 1）在管棚其他参数保持不变的情况下，随着管棚布设范围的增大，拱顶沉降的最终值呈现出近似单调减小的趋势，拱脚收敛的最终值呈现出非线性减小的趋势。2）管棚布设范围由90°增大到180°时，拱顶沉降的最终值由-0.389 m减小至-0.317 m，降低幅度达18.5%；而拱脚收敛的最终值由-0.486 m减小至-0.355 m，降低幅度达26.9%。3）加大管棚布设范围能够有效控制围岩变形，提高管棚的支护效果，且管棚布设范围的改变对拱脚收敛的影响程度大于拱顶沉降。对比分析不同管棚布设范围条件下的数值模拟及模型试验结果，得到的洞周围岩变形随管棚布设范围的规律是一致的，且2种方法得到的各工况下洞周变形的量值较为接近。     

地下工程支护-结构一体管幕预筑法技术及发展

地下工程支护-结构一体管幕预筑法,是一种全新的暗挖施工方法,其核心思想不同于传统地下工程暗挖法,即首先施作地铁车站永久结构,然后在永久结构保护下进行全断面土方开挖。支护-结构一体管幕预注法的施工关键技术包括大直径钢管长距离顶进施工技术、管幕空间切割焊接成形技术及狭小空间钢筋混凝土结构施工技术。通过实践证明,该技术将加固、支护、主体结构合为一体并一次建造成形,可大大减少开挖支护步序,降低临时支撑用量,有效控制地层变形,保证地下良好的作业环境。