大断面公路隧道施工控制爆破技术研究

龙头山隧道为双洞八车道公路隧道,单洞开挖面积达218 m2,为控制施工爆破对隧道掌子面后方支护结构、邻近隧道支护结构及附近油库结构的影响,施工采用中导洞超前后上台阶扩挖、下台阶分左右两部先后开挖的方法,采用控制爆破技术达到减震效果.首先对爆破振动速度进行大量的现场实测,得到测点振速的时程曲线,进而进行回归分析得到M,A萨道夫斯基公式中的k,α值,由此可计算出在允许速度下的最大装药量.此外,为掌握振动波传播的规律,采用三维数值方法模拟爆破过程,所得规律与实测规律基本相同.在此基础上优化爆破参数,实践证明效果良好.     

城市地下大空间建设风险特征和分类研究

为探究城市地下大空间施工过程中事故发生的风险规律和演变条件，采用工程调研与统计分析相结合的方法，开展城市地下大空间建设风险特征与分类研究，并通过理论分析对城市地下大空间工程进行风险评估研究。通过工程案例分析，提出城市地下大空间的定义，将其分为新建明挖单体地下大空间、新建暗挖地下大空间及网络化拓建地下大空间； 将城市地下大空间风险源分为地质、环境、勘察设计、施工及管理因素等，并建立了基于数据库的施工风险源识别方法； 揭示了城市地下大空间施工风险独有的特征： 动态演变性、耦合放大性和高风险性；按照风险的表现形式对城市地下大空间风险进行系统分类。最后，基于指标体系法理论，提出了一种针对城市地下大空间工程的风险评估方法。     

浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路设计方案研究

结合郑州至西安客运专线阌乡隧道科研试验段测试结果,对大断面黄土隧道(175 m2)、浅埋(10 m)、斜交(15°)、长距离(270 m)下穿连-霍高速公路设计方案进行了研究,制定了双层大管棚超前支护、双层初期支护及双侧壁导洞法施工的下穿方案.施工实践表明,本工程的设计是成功的,特别是设置双层大管棚效果明显,有效地保证了施工安全,使连-霍高速公路路面沉降控制在5cm以内.     

地铁下穿既有线和扩大基础桥梁施工方案研究

北京地铁六号线朝阳门—东大桥区间隧道下穿既有地铁二号线朝阳门站和二环主路朝阳门桥施工,工程难度极大,施工安全控制极为重要。为研究新建隧道施工过程对围岩与既有结构的影响,保证施工期间既有结构的安全使用、有效控制地表沉降,针对本工程拟定了不同施工方案并采用有限元计算软件MIDAS-GTS进行三维仿真模拟,分析其对围岩与下穿建筑物的变形控制效果。依据既有结构沉降控制标准,最终提出采用新建隧道与既有车站零距离刚对刚接触、自隧道两侧同时开挖、在既有车站两侧同时施做水平旋喷桩的方案。该方案将为六号线下穿既有车站和扩大基础桥梁的设计与施工提供理论依据。     

公路隧道软弱破碎围岩高强钢筋格栅拱架支护性能研究

软弱破碎地层围岩稳定性差,与支护间接触压力大,支护结构应力状态复杂,因此支护结构的支护性能是满足隧道施工及运营期安全与稳定的重要保障。高强钢筋格栅拱架是以高强钢筋为主材的一种格栅拱架形式,具有支护强度高,与混凝土黏结性好,重量轻等诸多优点,但其在公路隧道软弱破碎围岩中的支护性能仍有待考量。为此,结合圆管弹性应变理论推导出的支护刚度计算公式,对不同拱架结构进行等截面换算,得出高强钢筋格栅拱架和型钢拱架的支护特征曲线;采用有限元数值计算方法将钢拱架与混凝土分部建模,进一步分析2种支护拱架的力学特性和变形特征;最后在现场开展对比试验,通过监测沉降收敛位移、围岩压力、拱架应力,分析施工中高强钢筋格栅拱架的支护性能。理论验算和数值分析结果表明,高强钢筋格栅拱架与I20b型钢拱架的极限承载力基本相同,但高强钢筋格栅拱架支护刚度相较I20b型钢拱架弱,I20b型钢拱架对变形控制能力更强;现场对比试验结果显示,2种支护拱架产生的收敛变形相差不多,且围岩接触压力分布规律基本相同,高强钢筋格栅相较I20b型钢拱架的承载应力更高,但远小于材料本身屈服强度;此外,现场施工表明采用高强钢筋格栅拱架能有效提升人工支护作业效率,对于特长公路隧道快速施工具有更好的应用价值。综合分析,高强钢筋格栅拱架在软弱破碎地层能够提供与I20b型钢拱架相近的支护抗力,适用作特长公路隧道软弱破碎围岩的初期支护拱架结构。     

港珠澳大通道拱北隧道暗挖段变形缝合理设置间距研究

变形缝的设置是为了解决地基不均匀沉降和混凝土收缩可能带来的结构物破坏问题,但其增加了隧道防水的难度。尽管目前隧道界有尽量少设变形缝的呼声,但是对于变形缝的设置间距,缺乏定量分析方法。文章依托港珠澳大通道拱北隧道工程实例,结合隧道实际的地质情况和结构型式,通过数值计算,从定量的角度分析变形缝的合理设置间距。研究结果表明:(1)如果不考虑底部管幕对地基的增强作用,即使设置22 m间距的变形缝也不能满足结构安全性要求;(2)考虑底部管幕作用时,提出的变形缝间距88 m是可行的;(3)考虑隧道全周管幕对地基的增强作用时,从纵向应力和竖向位移考虑,暗挖段可不设置变形缝。但考虑隧道运营后可能出现的地基不均匀沉降等复杂情况,从安全、经济的角度出发,并考虑施工方便,拱北隧道暗挖段变形缝间距可按不超过88 m设置。     

飞机动荷载作用下暗挖隧道围岩压力特性现场试验研究

目前虽然国内外地下工程已有许多隧道工程穿越公路、铁路、既有建(构)筑物等相关施工经验和教训,但穿越机场在路网规划中尚不多见,因此依托下穿机场跑道暗挖隧道工程,针对飞机动荷载作用下的围岩压力展开研究。首先根据地质条件和工程支护特点,给出监测方案;然后根据理论知识计算土压力;最后,对动、静荷载作用下暗挖隧道围岩压力的现场试验进行对比分析。研究结果表明:动、静荷载作用下试验断面的围岩压力均在允许值范围内,动载作用下断面围岩压力整体增大45%~88%。从分布形态看,动、静荷载作用下围岩压力分布都不均匀,相对而言动荷载作用下围岩压力分布更为不均,但二者均表现出:隧道拱顶、底部处围岩压力较大,拱腰处相对较小。     

大断面黄土隧道初期支护与围岩相互作用机理研究

依托已修建并投入运营的郑西高速铁路,针对开挖面积达170m2的大断面黄土隧道,进行了不同钢架形式作用机理的研究,明确了型钢拱架和格栅拱架的适用条件;采用现场对比试验等研究手段,在浅埋老黄土隧道中分别设置了型钢钢架、格栅钢架对比试验段.试验结果表明,两种钢架初期支护变形相当;两种钢架的应力均在允许值范围之内,但格栅钢架应力较小;格栅钢架的围岩-初期支护接触压力分布较均匀;两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异,水平收敛基本相等.另外,基于混凝土早期强度试验,采用围岩-结构法,根据组合支护与围岩的特征曲线,研究分析了围岩与组合支护的相互作用机制,最终得出了格栅钢架在大断面黄土隧道中的适用条件,以及在不同围岩条件下初期支护的设计参数.     

明挖法下穿铁路大跨斜交箱涵稳定性分析

下穿既有铁路线箱涵施工可采用明挖法,采用临时架空结构来保证既有铁路线的运营.临时架空结构的稳定性和安全性是明挖法施工的关键.通过现场监测及对结构的位移、应力和应变等进行分析,建立有限元模型,模拟临时架空结构在列车荷载作用下的反应,评价结构的稳定性和安全性,为实际工程提供设计和施工依据.     

高速铁路深埋黄土隧道变形模式及锚杆作用机理研究

以郑西铁路客运专线函谷关隧道工程为依托,通过理论分析和现场1：1原型试验相结合,综合分析确定高速铁路大断面深埋黄土隧道围岩内变形模式以及基于此变形模式的锚杆作用机理和作用效果。研究结果表明：拱顶部围岩内位移衰减缓慢,不同深度处围岩相对位移值很小,出现整体下沉现象;边墙部围岩位移衰减较快,不同距离处围岩相对位移值较大;围岩内不同部位变形模式是影响锚杆受力的关键性因素,拱部锚杆受力很小,边墙锚杆受力较大;建议隧道拱部130°范围内可不设置锚杆,该范围以下至墙角设置全长粘结型系统锚杆。研究结果有效地指导了现场设计与施工,同时也为类似工程提供参考依据。