北京地铁10号线国贸站复杂洞群中大跨度刚性壳体结构施工技术

北京地铁10号线国贸站地下结构各洞室穿越国贸桥区域内密集的桥梁基础。形成复杂的"群洞—群桩"状态。其中站内群洞间扣拱过程中确保自身结构安全是整个工程中重难点的集中所在,采用复杂洞群中大跨度刚性壳体结构施工技术能够在地铁安全施工的同时,有效减小地表沉降,保障周边环境安全。     

山岭地下复杂群洞开挖施工对环境影响的数值模拟研究

基于新建京张线八达岭地下车站超大跨及群洞的特点,采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟大规模复杂洞室的开挖全过程,对深埋群洞11种结构断面的整个开挖过程进行模拟分析,并且对开挖断面和开挖顺序进行优化,以尽可能地减少对围岩的扰动,特别是地表沉降控制,在计算过程中将地表沉降位移结果作为对环境的影响指标。计算结果表明:在地下群洞开挖过程中,由于群洞埋深较大的原因对地表的影响不大,引起的地表位移为3.5 mm,在允许的范围内,说明设计方案比较合理,对设计施工具有指导意义。     

复杂洞群中大跨度刚性壳体结构施工技术

作为国内首次在桥区采用浅埋暗挖法修建的北京地铁10号线国贸站,地下结构各洞室穿越国贸桥区域内密集的桥梁基础,形成复杂的"群洞-群桩"状态。其中,群洞间扣拱过程中确保自身结构安全是整个工程中重难点的集中所在。介绍复杂洞群中大跨度刚性壳体结构各部位的总体施工顺序、超前支护技术和刚性壳体力学转换技术,大大降低施工风险,确保结构安全。     

深埋隧道内小净距地下洞室群钻爆开挖技术

结合云山隧道3#斜井地下风机房小洞室群的开挖施工,根据《爆破安全规程》中交通隧道安全振动速度标准的要求,施工中区别洞室断面大小与毗邻净距等因素,选用合理开挖顺序及施工方法,通过爆破振动监测和爆破参数优化确保既有洞室围岩稳定,探讨地下风机房小净距洞室群开挖减震控制措施。     

中洞法暗挖地铁车站中洞最优施工步序研究

中洞法暗挖地铁车站的中洞一般采用CRD法施工,由于中洞分块多,其施工步序也有很多种,但不同的施工步序导致的地面沉降和初期支护的内力也不尽相同,通过数值模拟分析,研究分析中洞法几种主要不同施工步序,比较分析地面沉降和初期支护内力的差异,确定中洞法最优施工步序,为类似工程的施工步序选择提供参考。     

软弱围岩隧道铣挖步序优化研究

铣挖法是一种采用悬臂式掘进机截割隧道掌子面围岩的隧道开挖工法,不同的铣挖步序对围岩稳定性的影响也存在差异。针对此问题,考虑到悬臂式掘进机的设备条件并参考国内隧道工程已经采用的铣挖步序,确定4种铣挖步序方案,使用有限元分析软件abaqus对4种不同的铣挖步序方案进行数值模拟,再运用灰色关联分析法,对4种方案模拟的结果进行综合分析评价。研究结果表明:先从中间竖直开槽,再水平开挖的铣挖步序对围岩扰动最小。     

新城子隧道小间距段导洞作用效果计算分析

研究目的:小间距隧道的工程难点主要是群洞效应以及中间岩柱的稳定性问题,国内目前研究主要集中在浅埋、城市环境以及一般围岩环境,针对挤压性围岩中的小间距问题研究甚少。基于此,本文以兰渝铁路新城子隧道为工程背景,通过数值计算及数据统计分析的方法,研究挤压性围岩中小间距隧道导洞的作用效果,以期为相关工程提供参考。研究结论:(1)挤压性围岩小间距隧道,邻洞的存在对主洞开挖的影响包括中间岩柱的塑性变形和邻洞的变形释放,两种变形效应叠加产生相互影响;(2)先行洞室开挖的影响范围为掌子面前方1.5B,掌子面后方2B;(3)先行导洞的作用,可以明显减小后行洞室扩挖时对先行洞室的影响,同时本线的位移减小至无导洞的10%～20%,影响范围降至1.5B之内;(4)新城子隧道变形统计分析显示,后行左线变形小于右线11.6%～20.4%,当采用导洞应力释放后,左、右线平均值及最大值减小7%～20%;(5)该研究成果可为类似挤压性围岩隧道的设计与施工提供参考。     

新乌鞘岭隧道千枚岩地段斜井转正洞垂直挑顶施工技术

以兰张三四线新乌鞘岭隧道千枚岩地段挑顶为例,介绍千枚岩地段斜井转正洞垂直挑顶的施工技术。斜井转正洞段往往因其结构形状特殊、受力状态复杂而出现应力集中现象,施工不当极易引起塌方,传统施工方法存在工期长、安全风险控制难度大等缺点。新乌鞘岭隧道部分段落为大变形的千枚岩Ⅶ级风险段落,采用垂直挑顶施工技术,通过设置临时门架进入正洞开挖,在临时门架保护下进行正洞上台阶支护施工,无需反向扩挖,减少对围岩的扰动,有效控制围岩变形,确保千枚岩地段斜井转正洞的施工安全。     

胶州湾海底隧道钻爆法施工关键技术创新

研究目的:海底隧道施工安全风险大,如果施工措施不当,可能导致灾难性后果,甚至威胁工程建设的成败。结合胶州湾海底隧道建设开展钻爆法施工关键技术研究,确保隧道施工安全。研究结论:采用理论分析、数值模拟、现场试验、监控量测、超前地质预报等手段,对海底隧道施工风险管理、断层破碎带施工、浅埋交汇大跨及小净距洞室施工、交叉群洞施工、钻爆法快速施工等关键技术进行了深入研究。构建了施工风险管理信息系统,开发了双通道注浆器和破碎岩体(断层破碎带)无止浆墙快速帷幕注浆新工艺,优化了平面交汇洞室及立体交叉群洞施工方法,总结形成了钻爆法快速施工成套技术,推动了我国海域隧道施工技术进步。     

安全监测技术在导流洞施工过程中的应用

水布垭导流洞洞身开挖过程采用了围岩量测技术,较好地解决了特大断面隧洞开挖施工中的难题.支护前后的监测成果表明了安全监测在洞室开挖过程中的重要性.最后对测点观测值的影响因素进行了分析.     

深埋3孔小净距隧道围岩压力计算方法及其工程应用

基于普氏理论,考虑开挖顺序以及中岩柱主要具有的承载松散岩土体和抑制围岩变形作用,提出3孔小净距隧道围岩压力的计算方法,并分析净距和开挖跨度对围岩压力分布规律的影响。通过与八达岭长城站3孔小净距隧道围岩压力实测值对比,验证计算方法的合理性和有效性。结果表明:中洞受力状态最为不利,边洞内侧围岩压力显著大于外侧;净距一定时,中洞或边洞跨度增大不仅导致各自洞室围岩压力增大,且会导致相邻洞室围岩压力增大;随净距增大,围岩压力逐渐降低并接近规范计算单洞值;Ⅴ级围岩段实测围岩压力约是Ⅲ级围岩段实测值的3倍,净距相同时,Ⅴ级围岩比Ⅲ级围岩更易形成极限承载拱;围岩压力理论计算值的偏差率在10%~25%。根据围岩压力的理论值和前期监测值,主动对隧道采取超前加固与加大锚杆长度,使实测围岩压力减小30%,可保障隧道施工安全。     

分离岛式地铁车站的结构设计和施工

分离岛式地铁车站是一种新型结构型式。在分析分离岛式车站结构型式和特点的基础上,结合北京地铁10号线光华路站的实例,介绍了此类车站设计施工中的难点。该站中洞采用洞桩法施工,两侧洞采用中隔壁法施工。介绍了中洞的施工步序与相应的工程措施,以及结构侧向开口施工风险的控制、合理组织主体群洞结构的施工、横撑及其预加力的设计等关键技术。     

锦屏高地应力下特大异形断面隧洞扩挖技术研究

以超埋深、高地应力条件下的锦屏二级水电站隧洞群施工为背景,对多洞交叉形成特大异形断面隧洞施工技术进行研究。在对交叉口地段围岩地质、断面形状与几何尺寸及其变异、施工条件、多次施工扰动进行分析的基础上,结合隧洞施工理论及方法,提出了适合于锦屏特大异形断面的"从上至下,主攻节点"的二次扩挖方法,给出了3#施工节点分五步开挖的施工顺序,确定了与隧洞围岩和断面条件及施工方法相适应的支护结构及参数,为锦屏二级水电站多洞交叉口困难地段施工提供了指导依据,从而为实现隧洞群工程顺利施工奠定了基础。     

隧道地下风机房交叉结构施工过程稳定性研究

针对风机房地下洞群结构的复杂性,选取包含风机房主体洞室的结构单元,建立三维数值模型,采用有限元法,研究地下风机房施工过程中的围岩位移、初支结构与围岩间的相互作用力以及支护结构的受力情况。结果表明:风机房采用全断面施工时,能较早使支护结构闭合,减小围岩的变形,但相对于台阶法施工,围岩的应力释放少,支护结构与围岩间的接触应力、支护结构的内力都较大;风机房支护结构与围岩间的接触应力呈对称分布,拱顶至拱脚接触应力逐渐增大;拱脚至墙脚中部接触应力逐渐减小;墙脚中部至墙脚底部接触应力逐渐增大。     

地铁双层隧道试验研究

本文介绍了深圳地铁1号线罗湖－大剧院段单洞双层矿山隧道设计。认为在地质条件相对较好的情况下，采用重叠道设计可以减少对繁华市区建筑基础的影响，而单洞双层隧道较易保证施工安全和控制地表下沉量。先施工上洞比先施工下洞的地表沉降要小得多。开挖经二洞室时，先施工的衬砌有沿着两洞室中心线的连线方向向上的卸载过程。卸载对非上下重叠隧道的衬砌不利，单洞双层隧道直墙部分所受拉力较大。单洞双层隧道直墙墙脚应加大拱脚。开挖前应进行围岩预加固，加固拱圈脚必须有竖向锚杆支撑。     

挤压性围岩大跨隧道施工工法优化

以兰渝铁路新城子隧道为例,通过现场测试和FLAC 3D数值模拟,对挤压性围岩大跨隧道采用双侧壁导坑法2种不同开挖顺序时的隧道变形和衬砌受力进行对比分析。结果表明:采用双侧壁导坑法按常规顺序开挖导洞1～9比依次分层开挖上、中、下各导洞更有利于控制隧道变形,且二次衬砌受力明显较小;挤压性围岩隧道施工中相邻导洞贯通形成扁平洞室会导致大变形,施工中应尽量避免;2种开挖顺序隧道水平收敛均大于拱顶沉降,必要时可加强临时支护。     

公路小净距隧道纵向空间效应分析

为分析小净距隧道两洞室间的空间效应,采用Midas/GTS有限元分析软件对不同纵向间距下相邻两洞室掌子面隧道围岩响应特性进行分析,得到了围岩变形规律、中夹岩柱应力变化趋势、塑性应变变化特征,并给出两洞室间合理的纵向施工间距。研究表明,隧道拱顶沉降位移在其掌子面前方10 m趋于稳定,中夹岩柱沉降位移变化规律与洞室拱顶沉降变化规律具有一致性,隧道开挖对靠近先行洞一侧的中岩柱水平位移影响较大,在纵向2 m处位移最大;掌子面间距增大会扩大先行洞塑性区分布,对后行洞塑性区分布无影响;当0.5B≤掌子面间距≤1.5B时(B为隧道宽度),中夹岩柱主应力增加较快,当1.5B≤掌子面间距≤2.0B时,中夹岩柱主应力变化不明显,合理的纵向施工间距为2.0B以上。     

施工过程中围岩参数对测线收敛的敏感性分析

研究目的:地下工程的施工过程是其结构安全度最差的阶段,为了确保施工过程中的结构安全,选择加固围岩的方法是工程技术人员最关心的问题之一,因此围岩参数对结构安全的敏感性就成了关键因素。针对海南工程,运用大型通用有限元数值分析软件(ANSYS),采用Monte-Carlo随机有限元理论模拟,计算大断面地下洞室多层耦合应力超前解除及分层逆作2种方法的开挖过程,在开挖过程中对每一步布置测线,对测线的收敛进行统计分析,比较围岩参数对各条测线收敛的影响程度,针对各条测线对围岩参数的敏感性进行分析,比较总结出影响地下洞室收敛的关键因素。研究结论:影响洞室竖向测线收敛的岩土参数由大到小依次为:变形模量、波松比、内摩擦角、粘聚力。影响洞室水平测线收敛的岩土参数由大到小依次为:波松比、变形模量、内摩擦角、粘聚力。     

洞室轴线走向与初始地应力关系对围岩稳定性的影响

在深埋完整岩体内开挖地下洞室时,洞室轴线的走向与工程区初始地应力场密切相关.当洞室轴线走向不同时,洞室洞壁上重分布应力的性质也完全不同.本文以圆形洞室为例,从弹性力学解析结果得出:为充分发挥圆形洞室围岩的自稳能力,降低工程造价,洞室轴线的选取应遵循一定的规律.其他形状地下洞室(矩形、圆拱直墙型等)也可得出同样的结论.     

浅埋黄土地铁双连拱隧道施工引起地表沉降特征研究

以西安地铁4号线飞天路站到航天大道站区间双连拱隧道工程为例,通过FLAC3D软件模拟计算隧道两侧洞室采用CRD法(交叉中隔墙法)施工时各阶段地表沉降,并与现场监测数据进行对比。结果表明:两侧洞室施工引起地表沉降占总沉降的65%,上导洞施工引起地表沉降占该阶段总沉降的67%;控制上导洞施工引起的沉降是控制最终沉降的关键。中洞施工时,在监测断面前后1.5倍单个导洞宽度范围内地表沉降增长速率较大;两侧洞室施工时,在监测断面前后5倍单个导洞宽度范围内地表沉降增长速率较大。当施工到该范围内时,应及时进行初期支护并加强监测。