中铁二十二局在建工程重点科研项目——宝峰隧道富水软弱围岩施工技术

宝峰隧道K7377m,双线,共设四个无轨运输斜井,斜井总长2548m。隧道地处区域性活动断裂——普渡河深大断裂及其次级断裂带内,主要岩性为前震旦系昆阳群炭质、砂质、泥质板岩夹砂岩,受断裂影响岩体极为破碎,全隧均为Ⅴ、Ⅵ级富水软弱围岩。本工程地质复杂程度、施工难度之大,在铁路建设史上实属罕见,存在突水涌泥、大变形、大断面Ⅴ级围岩斜井进止洞、穿越饱和状粉细砂岩段等一系列施工难题。     

秦东隧道施工的设备配置

正1工程概况郑西高速铁路秦东隧道全长7684m,起讫里程DK333+312—DK340+996,设计为双线隧道。隧道围岩主要为砂质黄土和粉质黏土,其中Ⅳ级围岩段长7300m,V级围岩段长384m,隧道洞身最大埋深200m。根据围岩条件及隧道埋深情况,隧道不同地段     

武广客专新广州站及相关工程首座隧道贯通

日前，由中铁大桥局集团承建的武广铁路客运专线新广州站及相关工程的大松林隧道完成仰拱施工，这是此项工程项目首座贯通的隧道。 全长206m的大松林隧道为双线隧道，地质条件为V级围岩和Ⅳ级围岩，最大开挖宽度15m，最大开挖高度13m，属浅埋隧道，最小埋深仅5m。隧道地处广州市与佛山市的交界处，地质条件差，地基受地表水影响大，[第一段]     

基于排队论的中硬围岩长大隧道 施工机群优化配置方法

针对隧道施工过程中各作业线内部产生的机械排队作业现象,采用随机过程排队论方法以Ⅲ级围岩为例研究中硬围岩长大隧道施工循环作业线中机械配套问题,提出顾客为有限源的M/M/1/m/m排队系统的求解方法,由此得到基于快速施工的最优机械配套方案。结合黄岩隧道妹子娘冲斜井段的工程实例,得到Ⅲ级围岩下出碴运输系统以及锚喷支护系统的最优配置,可为工程实际施工提供一定参考。     

青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工

研究目的:青岛仰口隧道长约3 900 m,是青岛滨海公路的控制性工程.双向双洞六车道,隧道宽16.8 m,高9.6 m,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用锚喷支护,二次衬砌采用模筑混凝土结构.隧道穿越地层为花岗岩,Ⅴ级围岩段约400 m,国内目前一般大断面软弱围岩采用"CD工法"、"CRD工法"或双侧壁导坑法分块施工,工序转换多、施工速度慢且大型机械无法作业,临时工程和废弃工程量大.研究结论:为了实现大型机械化作业加快施工进度和减少临时工程废弃量,Ⅴ级围岩段采用导管超前注浆加固,初期支护适当加强并紧跟掌子面,隧道采用全断面和台阶法开挖,便于大型机械配套作业,加快了施工进度,平均单掌子面月开挖成洞140 m.硬岩隧道III级、Ⅲ级、Ⅴ级围岩段可以采用台阶法开挖.     

宛平高速公路软弱破碎围岩双向六车道连拱隧道施工技术

宛平高速公路阳坡隧道为双向六车道大跨径连拱隧道,全长305m,洞身开挖总跨32m,高度11．5m,结构复杂。隧址区属秦岭构造带东段,穿越地层属典型的膨胀岩层,节理裂隙发育,围岩软弱破碎自稳能力差,且埋深浅,整条隧道存在不同程度的偏压,洞口最严重。而双向六车道连拱隧道目前在国内还很少见,对连拱小间距隧道目前还没有形成完整的、成熟的设计、施工技术。该成果总结出一整套软弱破碎围岩及偏压隧道开挖、支护及隧道塌方处理技术,对类似工程中具有很好的指导和参考价值,获得2008年度广东省科技进步奖一等奖。     

高铁隧道隧底及围岩变形耦合监测分析

随着我国高速铁路建设迅猛发展,铁路隧道在软弱围岩中开挖的情况屡见不鲜。过大的隧底变形发生后,会导致隧道衬砌开裂破坏,形成铁路工程安全隐患。在广泛调研国内外文献基础上,梳理分析已有研究成果,提出在关注隧底结构的同时,不可忽视围岩状态的监测与分析。基于某高铁隧道工程案例,提出隧底结构与围岩状态耦合监测方案与实施过程。监测数据表明,隧底围岩压力基本达到稳定,围岩压力最大值为500 kPa;隧道拱底处于上拱变形发展中且无收敛趋势,隧底变形过大带来持续性变形。该研究对高铁隧道施工具有现实指导意义。     

大断面软弱围岩偏压隧道施工技术

通过黑松驿隧道进口段浅埋段V级围岩施工的工程实例,论述了大断面软弱围岩偏压隧道施工方法、施工工艺,总结隧道开挖支护、防排水、围岩量测等施工技术.     

山尾旗隧道施工中的灾害与防治

山尾旗隧道位于赣龙铁路DK264+407～DK266+821,全长2414m,为上海局属施工企业历史上施工最长的一座隧道,进口228m表层为碎石土,橙黄色,稍湿、松散的V级围岩,中间夹有石灰岩,采用短台阶法施工,出口206m表层为砂粘土,灰黄色、软塑状态的V级围岩,地下水发育,亦是采用短台阶法施工,中间1980m为Ⅲ级围岩,采用光面钻爆全断面施工.     

龙厦铁路象山特长隧道主要工程地质问题研究

象山隧道左右洞全长分别为15 898 m、15 917 m,是龙厦铁路最长的隧道和重要的控制工程.在象山隧道区域地质条件及其对隧址区地层影响分析的基础上,对该隧道建设过程中可能出现的主要工程地质问题进行了研究.研究表明:象山隧道穿越地区位于大田--龙岩拗陷带和政和--大埔深大断裂上,地质构造极其复杂.在其影响下,隧址区地层内构造发育,围岩完整性差,有较好的地下水渗流通道,隧道施工期间可能出现大量渗、涌水;沉积岩地段围岩等级变化频繁,埋深大的地段可能出现较大的围岩变形;隧址区硅灰岩具有形成岩溶的基本条件,在地表有较好汇水条件的断层、地层不整合接触带附近可能发育岩溶.     

富水隧道V级围岩双车道斜井进正洞挑顶施工技术

昆玉铁路宝峰隧道全长7377m,是昆明至河口铁路昆阳至玉溪段重点控制工程,为双线隧道,全隧共设4个斜井,斜井进正洞挑顶段地质均为富水V级围岩。结合在双车道3号斜井挑顶过程中斜交角度的调整与挑顶方案的改进,对挑顶施工技术进行了总结,对同类工程具有参考和借鉴作用。     

千枚岩隧道快速施工技术

结合乌鞘岭隧道施工,总结了在软弱围岩千枚岩隧道施工中的一些行之有效的做法和在Ⅴ级围岩中达到单向成洞100m/月以上的施工水平的有关经验。     

大尖山隧道主要工程地质问题及防治措施分析

地质灾害问题常常是影响长大隧道施工中的关键问题,通过对大尖山隧道前期勘察资料的分析研究,详述了隧址区的工程地质条件及施工中的主要地质问题。该隧址区地质条件复杂,施工开挖后可能产生围岩失稳、断层破碎带塌方、涌水突泥、洞口边坡滑塌等地质灾害。在重点分析隧道围岩稳定性的基础上,针对各地质灾害的特征提出了相应的防治措施。     

金寨隧道安全优质快速施工技术

金寨隧道全长10 766 m,属特长、大断面客运专线双线隧道,全隧只设一个斜井,这在中国隧道施工史上十分罕见。施工中运用TSP203等先进仪器超前探测地质情况,根据不同围岩级别采取三台阶、三台阶临时仰拱法等施工方法,保证了施工安全,提高了隧道工程质量;解决了长大隧道通风排烟难题;采用先进的装运设备,缩短了工序循环时间,实现了快速施工,取得了好的成效。     

海底隧道开挖过程中衬砌结构变形与能量损失

基于流固耦合理论，推导海底隧道圆形衬砌结构水压力计算公式。以汕头湾海底隧道为工程依托，结合有限差分软件FLAC 3D建立全包与半包隧道模型，分析不同海水深度、不同防排水形式下围岩渗流场特征，孔隙水压力、衬砌结构位移和能量变化规律。结果表明：不同海水深度下Ⅱ级围岩段隧道稳定性均明显优于Ⅳ级围岩段，Ⅳ级围岩段全包隧道孔隙水压力均大于半包隧道，Ⅱ级围岩段全包与半包隧道孔隙水压力基本一致；对于隧道衬砌结构位移，同一海水深度下全包、半包隧道相差极小，海水深度小于等于15 m时位移随海水深度增加而稳步小幅增大，海水深度20 m时Ⅱ级围岩段位移剧增，Ⅳ级围岩段增幅较Ⅱ级围岩段小；海水深度小于15 m时，全包、半包隧道的能量差异较小且耗散能略小于弹性应变能，海水深度为15 m（半包隧道）、20 m时耗散能明显大于弹性应变能；隧道围岩塑性区单元数量与海水深度正相关，海水深度从5 m增至10 m、15 m增至20 m时，塑性区单元数量呈跳跃式增长。     

软弱围岩中桥隧搭接多源损伤影响因素分析

对软弱围岩(Ⅳ和Ⅴ级)中的桥隧搭接工程进行了室内模型试验研究和影响因素分析。研究结果表明:桥隧搭接工程在其施工及运营中的力学行为及多源损伤情况受围岩等级、桥梁跨径及基础形式、搭接长度、汽车荷载等级及汽车冲击等的影响,长期状态下易导致桥梁、隧道衬砌各关键部位的结构损伤,对桥梁结构、隧道衬砌、桥台与桩基础的耐久性以及洞口围岩的稳定性不利;为防止桥、隧各关键部位因不利作用而损伤甚至破坏,避免洞口围岩出现失稳、坍塌及滑坡等病害,应对桥、隧及围岩关键部位局部加强,且宜采用桩基础、减小桥梁跨径、加大搭接长度、减小汽车荷载及其冲击影响。     

Ⅳ级围岩隧道两台阶法开挖进尺研究

以吉图珲高铁富岩1号隧道为工程实例,运用有限元分析方法对不同开挖循环进尺下的隧道两台阶法进行数值模拟,对比分析不同工况下隧道变形和应力的响应规律,得出工程适用的开挖循环进尺。研究结果表明:开挖进尺对围岩变形影响较大,两者呈线性正相关关系;在Ⅳ级较差围岩条件下,拱顶受拉破坏先于拱腰和掌子面的受剪破坏,拱顶掌子面后方1 m处第一主应力达到最大值;随着开挖进尺的增大,拱顶第一主应力和拱腰、掌子面处D-P值均增大,隧道更易发生破坏;Ⅳ级较差围岩,开挖进尺建议取2.0 m,Ⅳ级偏好围岩开挖进尺可增大至4 m。     

黄土隧道围岩工程特性及纵向位移分析

以采用台阶法施工的兰渝铁路黄土隧道为背景,通过三轴固结排水剪切试验分析黄土隧道围岩的工程特性,采用FLAC3D对隧道施工过程进行模拟,选取双线性应变硬化/软化遍布节理模型模拟黄土隧道围岩的工程特性,研究黄土隧道围岩的纵向位移。结果表明:隧道开挖扰动破坏了黄土隧道围岩的结构性;黄土隧道围岩的摩尔破坏包络线为双线性折线;黄土隧道围岩垂直节理遍布发育;围岩纵向位移总体上是边墙处小于拱顶处,围岩先期纵向位移约占总纵向位移的33%～41%,随着掌子面推进围岩纵向位移趋于稳定;预留核心土可有效地控制围岩纵向位移和塑性区的发展,有利于掌子面的稳定和施工安全;掌子面空间约束效应的影响范围约为-4R～4R(R为隧道开挖当量半径);由本文模型预测的围岩先期纵向位移与既有理论结果相符,但更能反映黄土隧道围岩的工程特性。     

承赤高速公路曹家沟隧道右线顺利贯通

2012年8月7日17时10分,由中铁五局二公司承建的承赤高速公路曹家沟隧道右线顺利贯通。该隧道为上下行独立双洞四车道分离式隧道,左线长2 541m,右线长2 284 m,隧道净宽10.75 m,净高5 m,设计时速为100 km/h。曹家沟隧道设计有Ⅴ级围岩、Ⅳ级围岩、Ⅲ级围岩,隧道地质结构复杂,隧道穿越红石砬—大庙断裂断层,该断层破碎,易形成富水、易塌方,开挖后稳定性差,施工难度大。     

与既有隧道并列,相邻甚近的复线新建隧道的施工

介绍在复线新建隧道与既有隧道的线间距仅为７．５ｍ的情况下新隧道的特殊施工方法。首先对既有隧道进行加固保证正常运输；砌建反压挡墙克服偏压；用锚杆加固两隧之间的岩柱确保其稳定；采用微震爆破和合理的施工程序减少对围岩和既有隧道的扰动。