立体交叉隧道爆破动力响应和安全范围研究

研究目的:目前矿山法在隧道施工中非常普遍,在交叉隧道施工中,隧道爆破施工对既有隧道的影响是近些年人们非常关注的问题。因此,研究常规爆破方式爆破对立体交叉隧道动力响应规律,确定安全振速标准及不同影响程度的安全范围。研究结论:(1)新建下穿隧道施工至交叉位置时,既有隧道拱底和拱脚峰值振速较断面环向其他位置大,对爆破振动相对敏感,为薄弱环节,需重点关注;(2)爆破作用下位移对既有隧道的运营安全和结构安全都不会产生影响;(3)以振速作为评判标准,对新建隧道爆破施工下穿既有隧道全过程中既有隧道受到的结构破坏、影响运营和关注围岩等三种不同程度的影响范围进行了定量划分,并确定了相应程度的安全范围;(4)本研究成果可为立体交叉隧道爆破荷载作用下的抗震设计提供指导。     

高地应力千枚岩隧道二次衬砌施作时机研究

二次衬砌施作时机一直是高地应力软岩隧道工程设计与施工过程中面临的关键技术难题之一。为此,依托在建成都-兰州铁路典型千枚岩隧道工程,基于隧道变形长期监测结果,分析高地应力软岩隧道变形时程特点,考虑软岩隧道荷载特点,确定了二次衬砌施作时机原则;考虑隧道测量丢失变形,提出软岩隧道第1稳定阶段变形量确定方法;通过现场实测变形数据统计回归,基于一定保证率确定不同大变形等级和不同断面下的软岩隧道二次衬砌施作时机,并进行现场试验验证。研究结果表明:适当刚度的初期支护可以实现高地应力软岩隧道前期变形稳定,但无法保持围岩长期稳定,二次衬砌应该在初期支护变形达到第1稳定阶段后施作,既可以减少二次衬砌荷载,又可以控制围岩变形;采用指数函数拟合软岩隧道变形具有较好的相关性,但参数差异性较大,同时在确定隧道第1稳定阶段变形量时应考虑测量丢失变形;轻微、中等大变形段拱顶下沉变形速率小于0.1~0.2mm·d^-1,边墙收敛速率小于0.5mm·d^-1,严重、极严重大变形段拱顶下沉变形速率小于0.4mm·d^-1,边墙收敛小于0.6mm·d^-1,即可进行二次衬砌施作;轻微大变形段、中等大变形段和严重大变形段分别在隧道开挖45~55 d,55~60 d和80~90 d后达到二次衬砌施作标准。     

南水北调工程下穿高速公路暗涵施工控制技术

南水北调是国家重点工程，下穿既有结构物的大型暗涵是南水北调工程中一种比较典型的结构形式。下穿段浅埋暗挖施工过程中洞内安全和地面环境问题突出；对于大型钢筋混凝土结构而言，施工中防温裂技术难度大，影响因素错综复杂，一旦控制不当，容易造成结构裂缝超限。严重影响暗涵结构的耐久性和使用功能。论文以南水北调中线古运河枢纽工程下穿石太高速公路段为背景，对既有高速公路路面沉降和箱涵结构混凝土限裂温控标准进行了分析研究。研究认为，施工过程中既有路面沉降应控制在100mm以内、结构混凝土内部温降应控制在54．4℃以下，并在此基础上，提出了双中洞多分部开挖技术、一次性施作长管棚结合小导管注浆超前预支护技术、设置遮阳棚和地垄储料保温措施等综合施工技术，确保了施工过程中既有高速公路的运营安全和暗涵结构的工程质量。     

富水角砾岩岩溶隧道综合加固效应及基底稳定性分析

以沪昆铁路麻拉寨隧道为工程背景,采用FLAC3D软件建立隧道三维数值模型,对采用大管棚加小导管综合超前支护、中台阶拱脚纵梁加固及中台阶添加临时仰拱等加固措施进行数值模拟分析。结果表明:中台阶拱脚纵梁的加固能明显增强初期支护拱脚的稳定性;综合加固措施对控制隧道围岩变形效果较好,对改善初期支护受力状态,特别是改善拉应力非常明显。在此基础上,模拟分析不同激振频率下隧道基底有、无桩筏基础情况下列车动荷载对隧道基底工后沉降和振动的动力响应规律。结果表明:激振频率对各测点沉降和振动速度的影响均较小,且高频激振对结构产生的危害要小于低频激振;采用桩筏基础加固隧道基底,对减小隧道基底沉降和振动速度的作用均非常明显,其最大沉降和最大振动速度比无桩筏基础时减小40.7%和74.4%,从而满足了相关要求,为隧道后期运营安全提供了保障。     

滑动测微计在天平山隧道掌子面围岩变形监测中的应用

为了更准确地掌握隧道掌子面前方围岩在施工过程中产生的挤压变形,引进国外T-REX滑动测微计进行监测,介绍了T-REX滑动测微计组成、安装及量测掌子面围岩变形的方法,并在贵广铁路天平山隧道进行了现场试验验证。滑动测微计量测到掌子面围岩挤压变形较明显,与开挖后揭示的围岩情况基本吻合。实践证明,T-REX滑动测微计用于测试掌子面挤压变形可行,该仪器构造较简单、安装量测方便、量测数据较精确。但考虑到仪器本身及人为操作的误差,该滑动测微计适用于挤压变形明显的软岩大变形区段,对稳定性较好的硬岩区段不宜使用。     

交叉隧道耦合动荷载动力响应及安全分析

研究目的:因立体交叉隧道会同时受到来自入射、反射、绕射等多元荷载耦合导致的振动,其所受影响相比一般隧道而言更大。因此,对立体交叉隧道只受高速列车荷载作用及同时受高速列车与地震等多元荷载耦合作用下隧道结构的动力响应规律进行定量分析,并确定多元荷载耦合作用下立体交叉隧道结构安全性,从而找出不同隧道存在形式在多元荷载耦合作用下隧道衬砌结构断面的不同危险部位。研究结论:(1)地震荷载的出现改变了原有荷载的传播模式,且隧道结构断面不同位置受其影响最大不一定在交叉断面;(2)多元荷载中的地震荷载是对立体交叉隧道上跨结构产生不利影响的主要因素;(3)进行立体交叉隧道抗震设计时,应该增加上跨隧道左拱腰和左拱脚以及下跨隧道拱顶和左拱腰等危险部位的配筋率及混凝土的厚度,同时研制抗拉性能更好的轨道板;(4)本研究成果可对立体交叉隧道多元荷载耦合作用下的抗震设计提供指导。     

深大基坑施工过程三维数值模拟分析

澳门凼仔成都街地下停车场基坑工程周边环境复杂,基坑面积极大,基坑面积达26 019 m2,基坑开挖深度较大,达9.8 m,施工难度较大。建立三维计算模型,对本基坑采用周边环板逆作、中心岛顺作的施工过程进行数值模拟,对基坑水平位移、基坑围护桩墙主应力分析、逆筑区及中心岛区结构主应力分析等进行详细分析,并将计算结果与实测值进行比较分析。研究结果可为本工程施工提供了科学依据与技术指导,并为类似工程施工提供参考。     

强震水下盾构管廊砂土液化区穿越方案研究

以"河北第一盾"曹妃甸工业区综合管廊工程为依托,选取典型砂土液化断面,利用FLAC2D有限差分软件对强震水下盾构管廊砂土液化区穿越方案进行对比分析。研究结果表明:地层加固范围取3 m,地基强度参数提高1倍即能达到安全与经济的平衡。其结论可为类似工程提供很好的参考和借鉴。     

顶管预支护施工效应三维有限元变形分析

北京地铁五号线崇文门站下穿既有地铁一号线区间隧道，车站顶板与区间隧道底板间距2．858m。为了严格控制既有环线区间隧道的沉降，确保环线地铁运营安全，准备首次采用顶管作超前预支护，用3D-Sigma三维有限元软件进行施工效应的计算模拟，掌握顶管预支护洞室的力学效应，预测车站施工引起既有隧道的沉降量。