新隧道爆破开挖对既有隧道的影响评价

随着城市地铁、公路隧道等地下工程数量越来越多,如何评价既有隧道的受影响程度是新隧道建设考虑的前提之一。本文首先建立了静力模型模拟既有隧道衬砌的现有受力状态;其次分析了新隧道开挖时引起既有隧道的衬砌应力重分布;然后建立了动力模型分析新隧道爆破时应力波在既有隧道二次衬砌中引起的应力状态;随后将静力模型和动力模型中隧道衬砌的应力进行矢量叠加,评判新隧道爆破开挖对既有隧道的影响。如果爆破振速或任一阶段应力值超出既有隧道衬砌的强度值,则需对新隧道施工采取必要的控制措施,从而保证既有隧道的安全。该评价方法对同类工程具有参考价值。     

新建隧道施工对近距离既有隧道的影响及安全风险评估

与既有隧道相距较近时,新建隧道施工会影响既有隧道结构的稳定性,增加新建隧道施工难度和工程风险。文中依托大青山隧道与武川至呼和浩特段隧道平行建设,垂直间距约30 m的工程实例,对既有隧道进行质量检测,采用ANSYS/LS-DYNA非线性动力分析软件研究新建隧道爆破开挖对既有隧道的影响,确定合理爆破参数,并对大青山隧道施工设计进行安全风险评估。结果表明,既有隧道衬砌结构与围岩之间局部存在松散、不密实等接触不良现象,围岩局部存在较明显的松散、裂隙带;1#隧道左线局部区域二次衬砌砼强度低于C25设计标准,基本满足设计标准;单次爆破药量50kg、隧道间距40m时衬砌的最大振速超过规范要求,单次爆破药量25kg、隧道间距30m时衬砌的最大振速超过规范要求,单次爆破药量25kg、隧道间距40m时衬砌的最大振速满足规范要求,单次爆破药量12.5kg、隧道间距为30、35、40m时衬砌的最大振速满足规范要求;大青山隧道塌方、影响相邻隧道安全、危岩落石、大变形、交通事故的风险等级分别为Ⅲ、Ⅲ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ级,可通过加强地质预报、超前支护、注浆封堵及加固、加强通风及变形监控量测等措施降低风险发生概率。     

基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价

为解决既有隧道衬砌结构病害威胁交通安全、影响交通质量和使用寿命等问题,从工程施工、自然环境和工程地质3方面共13个独立的既有隧道衬砌结构病害影响因素入手。首先,采用层次分析法（AHP）建立既有隧道衬砌结构病害形成因素指标体系,提出基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价方法; 然后,结合工程实际和专家打分确定病害评价指标权重,进而利用相关函数对病害评价指标和权重进行可拓运算; 最后,得出既有隧道衬砌结构病害评价等级。该方法采用形式化的可拓综合评价模型替代传统的模糊综合评价法,以定量的形式给出定性分析结果,使计算结果更加客观,为既有隧道衬砌结构的病害评价提供了一种新方法。     

新建隧道正交下穿施工对既有隧道的影响

为揭示新建隧道正交下穿施工对既有隧道结构安全及地表建筑物产生的影响,依托某新建地铁区间隧道工程,采用三维有限差分方法构建了新建隧道正交下穿既有隧道的三维数值计算模型,探讨了新建隧道正交下穿施工对地表沉降及既有隧道衬砌结构产生的影响,得出了地表横向、纵向沉降规律以及既有隧道衬砌结构变形、内力的变化规律。     

小净距空间交叉隧道台阶法施工安全性研究

为分析小净距交叉隧道台阶法施工过程中新建隧道和既有隧道的衬砌安全性,基于断裂力学的Griffith准则,提出了判定衬砌开裂的开裂安全系数CF,并假定CF>1时衬砌开裂,CF<1时衬砌安全;依托实际工程,结合开裂安全系数和规范中的衬砌截面安全系数,采用有限元软件ANSYS分析交叉隧道的衬砌安全性。分析发现： 施工过程中,交叉断面新建隧道衬砌环向安全系数小于纵向安全系数,但基本满足规范要求;既有隧道二次衬砌开裂安全系数CF远小于1,其开裂安全系数CF云图关于新建隧道轴线对称。分析结果对新建隧道的施工和既有隧道衬砌的防护具有重要意义。     

兴泉铁路绿谷二号隧道上跨施工对既有福厦铁路陈坝隧道影响研究

为了研究隧道穿越施工对既有隧道结构的影响,该文以兴泉铁路绿谷二号隧道上跨既有福厦铁路陈坝隧道工程为背景,采用有限元数值模拟方法,研究新建隧道上跨施工对既有隧道的位移场及应力场影响的变化规律。研究结果表明：绿谷二号开挖对既有陈坝隧道的影响区域大致为立交段前后60 m范围内,最大隆起量1.04 mm,最大水平收敛位移0.254 mm,满足位移控制标准;与新建隧道未开挖前相比,既有陈坝隧道的轴力减小了0.74%,弯矩减小了6.7%～1.6%,剪力减小了1.5%～7.7%,满足隧道衬砌强度的要求;既有陈坝隧道衬砌的总体安全系数大于2,衬砌的安全系数满足要求。该文数值模拟结果与实测结果具有较好的一致性,可为实际施工方案提供参考。     

拟建明挖隧道对下部既有隧道稳定性影响分析

如何评价拟建隧道对既有隧道安全的影响,成了项目中的难题。以拟建重庆市两江大桥隧道工程为背景,对比了目前隧道结构设计与评价中经常采用的荷载结构法和地层结构的主要特点。根据两江大桥隧道与既有轨道隧道的空间关系特点,提出二次荷载-结构法,分析了拟建明挖隧道对下部既有隧道的影响。研究结果表明:上部明挖隧道施工前后,既有隧道衬砌受力变化较大,但上部明挖隧道修建后,既有隧道衬砌安全系数仍大于规范值,满足承载能力和正常使用要求。此法可为类似工程设计和研究提供参考。     

运营隧道衬砌裂损病害及整治措施

介绍了隧道衬砌裂损的常见形式,分析了该病害的成因,并结合工程实例提出了衬砌裂损的防治原则和各种整治措施.通过加深对隧道病害的认识,对既有隧道病害的整治具有指导作用,并对施工中的隧道起到预防的效果.     

石黔高速公路万寿山隧道下穿既有营运铁路隧道设计探讨

结合石黔高速公路万寿山隧道下穿既有营运沪蓉铁路隧道的工程实例,基于对既有铁路隧道的调查和数值模拟计算分析,预测新建公路隧道对既有铁路隧道的影响范围、既有铁路随新建隧道开挖产生的位移和沉降大小,并根据预测结果提出针对性的设计对策,且对新建公路隧道、既有营运铁路隧道衬砌结构进行结构验算。     

小间距隧道爆破振动影响分析

以辽宁省庄盖高速公路戴峪岭2号隧道为背景,运用瞬态动力学的基本理论,建立了数值模型,采用Ansys软件分别对不同的围岩级别、不同的隧道净间距以及不同的施工方法,在受邻近小间距隧道爆破振动作用下的既有隧道振动进行了非线性研究。结果表明:全断面施工对既有隧道的影响大于台阶法施工;新建隧道爆破开挖对既有隧道迎爆侧的边墙影响最大;既有隧道衬砌的振速和应力随隧道间距的增大而减小。     

地铁盾构法隧道正交下穿施工对既有隧道影响分析

为了探讨新建隧道的施工对既有隧道产生的影响,以西安地铁某区间盾构隧道为背景,采用三维有限元数值计算方法,分析了新建盾构隧道正交下穿施工对地表及既有隧道结构的影响,得到了既有隧道管片位移、内力以及既有隧道上方地表沉降的变化规律。计算分析结果表明:正交下穿盾构隧道施工时,上方既有隧道与地表将会发生较大的不均匀沉降,同时既有隧道衬砌结构发生不均匀侧移和扭转,正交位置附近既有隧道结构下侧出现不同程度的拉应力,需要对正交区域内的地层进行加固。     

考虑衬砌渗透性的盾构下穿既有隧道纵向结构错台变形研究

目前针对盾构开挖下穿既有隧道的解析理论研究一般基于Winkler地基模型,且未考虑既有隧道衬砌渗透特性,常常忽视地基剪切变形和既有隧道渗漏水的影响。基于体现土体剪切特性的Pasternak地基模型,首先计算了既有隧道渗漏水影响下盾构开挖在既有隧道轴线处产生的附加荷载。在此基础上,通过能量变分法建立由抗拉弹簧及剪切弹簧共同连接相邻管片环的既有隧道变形模型,获取隧道纵向结构剪切错台响应规律。选取多个工程实例,将理论解析结果与现场实测数据进行对比后发现,考虑地基剪切变形及既有隧道渗漏影响的理论解析结果更加贴近实测数据。此外,针对既有隧道异常渗漏区间渗漏程度、异常渗漏范围、异常渗漏位置进行了影响因素分析,并依据环间错台量及环间转角对既有隧道进行安全等级评估。通过参数分析发现：随着异常渗漏区间衬砌渗漏程度的增大,既有隧道纵向结构变形显著增大,当异常渗漏区间衬砌-土体相对渗透系数为0.1时,已有小范围环间错台量及转角被纳入安全评估等级Ⅲ;随着异常渗漏范围的扩大,既有隧道纵向结构变形增大,更大范围的环间错台量及转角达到安全评估等级Ⅲ;异常渗漏位置向远离新建隧道中心轴线方向发生偏移,既有隧道纵向变形逐渐减小,纵向结构变形峰值沿异常渗漏位置偏移方向发生偏移。     

既有连拱隧道旁新建大跨度连拱隧道开挖有限元分析

在既有隧道旁施工新建隧道时,开挖过程中需考虑对既有隧道支护安全性的影响。分析邻近既有隧道的双连拱隧道施工方法,新建隧道与既有隧道的相互影响因素,并以福建省长安连拱隧道为计算模型,详细分析新建双连拱隧道开挖过程中对围岩影响范围、塑性区、既有隧道衬砌位移及内部应力的影响,为类似隧道工程的设计、施工提供参考。     

下穿隧道对既有桥梁结构影响的数值分析

依托某隧道穿越立交桥工程,运用MIDAS-GTS数值计算软件对隧道穿越既有桥梁桩基础、桥面、隧道衬砌的变形与内力变化情况进行分析。结果表明:受隧道掘进的影响,该桥梁临近桩基的顶部产生侧向位移与轴力最为明显,分别为4.48 mm、3057 kN;桥面中部沉降最大,为3.87 mm;隧道衬砌的顶部产生的竖向位移最大,为2.98 mm;隧道掘进对既有桥梁各方面的影响均在合理范围之内,满足隧道施工与桥梁运营安全的各项要求。对盾构掘进,提出了有关建议。     

地质雷达在高速公路隧道衬砌交工验收检测中的应用

以高速公路隧道衬砌交工验收检测为契机,结合公路隧道衬砌结构特点,着重介绍了隧道衬砌缺陷雷达识别特征及工程处治方式分析,隧道衬砌厚度雷达检测误差分析及隧道衬砌厚度雷达层位追踪方法,并通过雷达检测实例结合钻孔验证了高速公路隧道衬砌交工验收检测中的3项重点关注指标,确定了地质雷达在高速公路隧道衬砌交工验收检测中的可靠性,并取得了良好效果,达到了评价公路隧道衬砌质量的目的,为高速公路隧道衬砌工程质量交工验收提供了科学依据。     

小间距隧道爆破动力响应分析

基于复线隧道施工爆破对既有隧道稳定性冲击问题,结合沪蓉线庙垭分岔隧道工程实例,研究了其小间距段施工爆破的振动监测方法、爆破动力特性及其减振控制技术。通过对隧道爆破围岩和衬砌质点振动速度波的频谱分析及其振速预测数学模型的改进研究,分析了隧道振速峰值纵向衰减规律、衬砌振速主频、横断面振速分布规律及爆破掌子面附近振动情况,并以小间距既有隧道中墙迎爆侧破坏为基准,从循环进尺、微振起爆、掏槽结构等方面提出了相邻隧道爆破减振技术措施。研究结论可为类似工程的爆破设计、施工及监测提供参考。     

西山特长隧道设计

通过对西山特长隧道的设计进行探讨,试图通过试验的方法确定隧道围岩岩石力学指标,采用工程类比法确定围岩复合式衬砌支护参数,并对隧道的防排水设计处理方案以及竖斜井设计方案进行阐述,为日后同类型隧道的设计提供依据.     

某隧道衬砌开裂的安全性分析及治理

结合某隧道衬砌出现裂缝的情况,根据施工单位的现场量测资料,对隧道衬砌的开裂原因进行了分析。通过分析裂缝在隧道纵向的分布及裂缝的发展,认为该隧道非断层带内的衬砌开裂多为受温度应力及施工因素影响而产生的非受力开裂,而断层带内的衬砌开裂多为受挤入性围岩压力影响而产生的受力开裂。考虑到受力开裂对隧道衬砌的不利影响,采用有限元数值方法对不良地质情况下的受力开裂衬砌进行了计算。因该隧道在规范荷载作用下衬砌是安全的,但是由于衬砌已经开裂,故参考现场实测接触压力,通过荷载组合试算确定衬砌荷载。然后根据此荷载进一步评价开裂衬砌的安全性。     

大跨公路隧道衬砌荷载确定方法的探讨

结合长沙市天际岭隧道工程实例,对施工监控量测资料进行了反分析,提出了大跨隧道衬砌荷载的确定方法,为类似工程条件衬砌荷载的确定提供了参考,同时,指出反分析法是确定大跨度隧道衬砌荷载的有效方法。     

新建车行横通道对既有隧道结构的影响研究

对既有隧道结构的改造将引起原隧道衬砌结构与围岩的应力重分布,改变其受力状态。针对新建车行横通道对既有隧道结构的影响,以某高速公路新建复线隧道与既有隧道间车行横通道建设为例,采用三维有限元进行数值模拟研究,分析新建横通道施工过程中既有隧道结构与围岩的受力和变形特性。研究结果表明:新建横通道破坏了原隧道围岩的成拱效应,导致接口处衬砌应力集中,但影响范围局限在2倍横通道跨径距离内。该研究成果可供类似工程参考。