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。     

五车道大跨分岔隧道小净距段中夹岩柱支护效果研究

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车道匝道2车道的小净距段,不设置连拱段,最大开挖跨度30. 46 m,最大开挖面积450. 41 m2。分岔隧道由大跨段直接过渡到小净距段,交界处中夹岩柱最小厚度仅为1. 2 m,中夹岩柱的稳定性是小净距隧道设计与施工的重点与难点。基于以上背景,首先通过三轴压缩试验确定岩石力学指标,并基于Hoek-Brown估算方法得到岩体参数,进一步运用数值计算方法对小净距隧道中夹岩柱的支护效果进行研究。结果表明:①花岗岩试样属于弹脆性岩石,其弹性模量与围压呈正相关;②由于围岩强度较高,预应力对拉锚杆相比较于普通锚杆可以缓解中夹岩柱的应力集中,施工中建议采用低预应力对拉锚杆;③主洞隧道初期支护的左、右拱脚的安全系数最小,说明左右拱脚应力集中较为明显,施工时应加强左右拱脚处支护;④岩石的强度和稳定性与围压关系较大,施工时建议采取主动支护的手段,及时地对隧道以及中夹岩柱进行封闭支护,使得围岩尽快的处于3向受力状态。     

互通式立交与隧道出入口安全净距研究

针对高速公路的建设特点和现有互通式立交与隧道出入口之间净距过小的现状,在分析车辆运行轨迹的基础上,构建了互通式立交与隧道出入口之间的净距计算模型。通过分析明适应距离、读取标志距离、换道距离、安全距离等因素,提出了隧道出入口与互通式立交之间最小净距的推荐值与极限值。结合净距分析与工程实践经验,提出了小净距路段下隧道出入口与互通式立交之间的安全保障措施,并针对变异式互通工程实例做了BIM模型检验,以期为工程设计提供参考。     

小净距隧道施工空间效应的三维有限元数值分析

通过结合小净距隧道三维开挖的模拟计算,研究两隧道掌子面间距离的变化对小净距隧道结构特别是中夹层稳定性的影响,得出了小净距隧道空间相互影响效应以及小净距隧道相邻两隧道掌子面间的合理距离.     

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。     

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。     

深埋小净距隧道围岩压力计算方法研究

根据普氏理论经验公式对深埋小净距隧道的围岩压力计算公式进行了推导,并针对沪蓉国道湖北省宜昌～恩施高速公路某分岔隧道的四车道小净距段,运用本公式进行计算分析,得出结论如下:当中夹岩柱厚度增大到一定程度时,围岩压力与分离式隧道相同,在Ⅴ级围岩条件下,当中夹岩柱厚度小于3 m时,围岩压力与连拱隧道基本相同,在Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩条件下,围岩压力比连拱隧道的大;在Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ级围岩条件下,左右洞室之间无影响的净距分别为55 m、20 m、10 m、7 m;中夹岩柱的承载能力对小净距隧道围岩压力有较大影响,选择合理的中墙加固方法对小净距隧道的稳定及结构受力十分关键.本文可以为深埋小净距隧道的结构设计提供参考.     

小净距隧道群爆破动力分析

采用有限元软件ANSYS对某高速公路小净距隧道群进行爆破动力分析,得到钻爆施工过程中新建隧道爆破施工产生的地震波对既有隧道的影响程度,提出新建隧道爆破施工的控制速度参考值,并对小净距隧道群爆破施工开挖顺序进行优化。     

新建隧道对既有小净距隧道影响的分析与研究

以某城市既有环线新建BRT专用车道工程中的控制性工程-"品"字形隧道群为例,通过对新建隧道与既有小净距隧道在不同间距工况下,新建隧道的开挖对既有隧道的位移、围岩应力、结构应力值等进行分析研究,得出了在有条件下尽可能地将两者的间距控制在≥1D的结论,同时提出了减小对既有小净距隧道产生不利影响的工程处治及应对措施,为后续设计及施工提供了参考依据。     

小净距隧道爆破开挖对相邻洞的影响研究

为提高小净距隧道先行洞在后行洞爆破开挖时的安全性,需要对先行洞在后行洞爆破荷载作用下的动力响应做理论研究.运用有限元的基本理论,采用ABAQUS软件对小净距隧道爆破开挖对相邻洞的影响进行了研究.重点研究了五级围岩条件下爆破对相邻洞的影响,分别就不同开挖步骤情况下既有隧道的振动速度和塑性区进行了分析.结果表明,当后行洞采...