公路隧道闭口段施工过程的动态模拟分析

隧道洞口明挖段围岩一般自稳能力较差,如何通过支护等手段保证洞口明挖段在施工过程中的围岩稳定是至关重要的问题.为保证隧道安全顺利施工,采用三维空间弹塑性有限差分法(FLAC)对隧道施工过程进行模拟分析计算,包括施工过程中周边土体的应力分布状况、变形情况,地表沉降情况,支护与衬砌的受力情况和变形状况等方面.根据模拟分析结果对隧道周边土体的稳定性和支护参数做出综合评判,为隧道施工提供科学依据.     

明挖基坑内地铁矿山法隧道进洞的设计与施工

研究目的:地铁区间隧道施工中,经常会有从明挖基坑中直接进行矿山法隧道进洞的情况,为保证明挖基坑的稳定和矿山法隧道进洞段施工的安全,需要从设计和施工组织上采取必要的措施,本文以广州地铁三号线五山站～华师站区间工程的成功实施为例,介绍了基坑中矿山法隧道进洞的设计与施工要点,其相关经验可为今后类似工程提供借鉴.研究结论:(1) 为保证矿山法隧道进洞施工的安全,需要对隧道洞门段地层进行必要的超前加固,并加强隧道初期支护;(2) 在基坑开挖过程中穿插进行矿山法进洞施工的部分工序,合理组织工序衔接,可以减少重复工作,加快隧道进洞,既保证明挖基坑的稳定,又使矿山法隧道安全进洞.     

上新街车站明挖深基坑施工力学效应分析

重庆市轨道交通六号线一期工程上新街车站采用明、暗挖法修建。根据车站明挖段的地形特征,建立复杂的三维有限元模型,通过对明挖深基坑施工过程的有限元分析,对基坑岩土层和支护结构(主要是挡土墙)的应力、位移及地表沉降等进行了研究。揭示了基坑岩土体及支护结构应力、位移随施工过程的变化规律,得到了基坑上部土体的受拉区范围、地表沉降影响范围和易出现破坏的地方。结合监控量测资料,分析了监控量测和数值模拟结果有较大差距的原因,为上新街车站明挖段安全施工提供了指导。     

京张高速铁路明挖隧道基坑降水设计

针对京张高速铁路东花园隧道明挖基坑降水设计,通过勘察报告和现场降水试验得到降水区域水文地质参数,基于相关参数计算基坑涌水量,进而设计降水井数量、种类和深度。介绍了明挖隧道基坑自动化管井降水监测与分析管理系统,其可降低人工成本,实时监控并有效指导施工管理。经工程实践证明,明挖隧道基坑降水设计方案是可行有效的,能为类似明挖隧道基坑降水设计提供借鉴。     

客运专线单双线过渡段分岔隧道施工效应三维数值分析

石太客专太行山南梁隧道从一条双线隧道(线间距4.6 m)过渡为两条单线隧道(线间距35 m),它是由大拱段、连拱段和小净距隧道组成,为典型客运专线标准断面分岔隧道工程。为研究此隧道设计与施工方案的合理性,采用FLAC3D快速拉格朗日差分方法分析软件,对此单双线过渡段分岔隧道施工开挖过程进行三维数值模拟计算。通过分析隧道开挖过程中围岩和支护结构的二次应力场、变形场和塑性破坏区的变化特征,总结了分岔隧道围岩和支护的应力、变形和破坏区的分布特征和变化规律。结论有:连拱段中墙上部的岩体要重点支护,特别是中隔墙上部和底部以及上部要加强配筋;左洞开挖关键控制步序是开始的两个进尺,对衔接处影响右洞开挖极限长度为8 m,对衔接处影响左洞开挖极限长度为12 m;隧道两侧边墙位移不对称,右洞位移为施工过程中监测重点。为推荐施工方法的安全性及关键控制施工步骤提供理论依据。     

有限土体土压力理论在异型深基坑工程中的应用研究

针对砂卵石地层新建隧道穿越既有线面临的异型深基坑工程,对基坑侧壁与既有地铁车站风亭间的夹土体进行受力分析,明确在平均土体宽度b=3.5 m条件下,对于竖直段,当开挖深度大于6.5 m时,就必须考虑有限土体土压力的影响,提出相应的计算模型与简化公式,发现有限土体土压力与开挖深度近似成线性关系;对于扩挖段,基于有限土体受力特性,提出扩挖段有限土体土压力计算模型与简化公式,由于扩挖边承受一定的土体自重,因此扩挖点处基坑侧壁土压力有所增加,扩挖段有限土体土压力与开挖深度近似成指数关系,但随着扩挖深度的增加,有限土压力明显小于常规土压力,同时随着扩挖段有限土体宽度的减小,有限土压力与常规土压力差值趋于稳定;最后通过数值分析,发现有限土体土压力作用下,异型基坑自身的变形相对较小,其水平变形主要集中在左侧隧道侧与基坑扩挖段,同时基坑的变形与裂缝均能满足规范要求。有限土体土压力能有效减少基坑围护结构内力与配筋,精细化设计有利于确保工程安全并控制工程造价。     

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道信息化监测分析

港珠澳大桥连接线拱北隧道陆域明挖段全长1 229.895 m,宽度20.7~32.6 m,深度26.7~1.9 m,为典型的狭长且深度差异大的基坑工程。针对基坑及周边环境特点,随着基坑深度的增加,依次采用拉森Ⅳ型钢板桩、SMW密插桩、600~1 200 mm地下连续墙等围护结构。通过对陆域明挖段典型断面监测资料进行分析,得出了基坑施工对围护结构及周边环境的影响形式。监测结果表明,采用信息化施工的监测手段,能够及时解决发现的险情,确保基坑工程的安全。     

明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响研究

为研究明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道的影响,文章以济南某明挖基坑近接既有地铁隧道为背景,基于midas GTS NX有限元软件,考虑3个方面因素并假设28种对比工况,开展数值模拟对比分析。得到不同因素影响下明挖卸荷施工对下卧既有地铁盾构隧道影响规律,并提出相应的建议措施。研究结果表明,明挖基坑与既有隧道夹角保持在45°及以上,可降低明挖卸荷施工对既有隧道的影响;明挖基坑与既有隧道竖向距离在0.5D(D为隧道直径)以上时,竖向距离对于控制隆起变形效果较为明显;在0.5D以下时,竖向距离对于控制隆起变形并不明显;明挖基坑横向卸荷面积对既有地铁隧道竖向变形影响随基坑加宽或加深而呈线性增加,基坑深度因素影响尤为显著。     

岩体隧道围岩弹塑性变形条件下管片衬砌支护机理研究

基于D-P屈服准则的围岩支护作用理论,以隧道掘进机(TBM)施工过程中支护位置与掌子面的距离作为动态参数,综合考虑注浆圈的应力变形特征,构建岩体隧道围岩弹塑性变形条件下围岩、注浆圈和管片衬砌三者动态变形协调方程,提出三者的变形计算方法和管片衬砌围岩压力计算方法,明确管片衬砌对采用TBM开挖的岩体隧道的支护机理。针对新街台格庙岩体隧道工程实例,计算不同支护条件下围岩变形及管片衬砌围岩压力,并通过数值模拟验证理论方法的合理性和有效性。结果表明:如果在掌子面开挖处开始进行支护,管片衬砌围岩压力将达到1.91 MPa,管片安全系数仅为0.76;如果在掌子面后4 m开始进行支护,安全系数将提升至1.25。建议距离掌子面12 m处开始进行支护,可将围岩压力降至0.24 MPa,管片衬砌具有较高的安全系数。     

高寒风沙治理区隧道进洞口综合施工技术研究

为积累高寒风沙治理区隧道进洞施工经验,以嘎拉山隧道进洞口工程为依托,通过隧道进洞施工方案比选,选择了明-暗挖结合的施工方法,即采用风积沙层开挖及边坡防护技术、水平旋喷桩超前支护技术、风积沙回填及回填层防护等综合施工技术。监控量测数据结果表明水平旋喷桩超前支护能很好地固结周围风积沙层,具有较好地抗弯抗压能力和控制围岩变形的能力;采用风积沙层开挖、回填及边坡防护技术能较好地保护高寒风沙治理区环境。该综合施工技术保证了隧道安全、快速、环保施工,对类似工程有很好的借鉴意义。     

复杂地质条件下水底矿山法隧道的围岩位移分析

研究目的:长沙市湘江大道浏阳河隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。根据暗挖段隧道现场监测成果,结合施工措施和开挖工序进行全面分析,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。研究结论:核心土开挖后布设测点造成的总损失量较大;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小,采用三台阶和CD法施工浅覆土Ⅴ级围岩水底隧道,能有效控制沉降。     

铁路山岭隧道井点降水设计

人工降低地下水位作为明挖基坑开挖的一种主要辅助措施,在市政地铁、高层建筑基础等明挖基坑施工中被广泛地应用,但在山岭隧道领域的应用并不常见。以精伊霍铁路克色克阔兹隧道出口明洞段明挖基坑井点降水为例,介绍井点降水的地层加固原理、设计方法。     

微风化岩体隧道开挖反分析及围岩稳定性评价

青岛嘉定山地铁区间段多为微风化的花岗岩地层,地势起伏复杂。为探究本区间隧道在开挖过程中围岩的稳定性问题,采用最小安全系数法对围岩稳定性进行分析。由于地质条件复杂,岩体参数取值很难确定,基于D-P准则,采用ABAQUS建立3D弹塑性模型,根据黄金分割算法进行隧道断面拱脚位置的位移反演,确定本次计算中参数弹性模量E、泊松比μ;用修正后的岩体参数计算围岩的安全系数F_s,预判开挖围岩破坏区,为隧道围岩支护方案的设计提供依据。     

BIM技术在明挖隧道设计中的应用研究

基于京雄铁路机场隧道项目,以隧道正向设计为理念,开展了基于BIM的明挖隧道设计研究。主要研究内容包括:基于BIM的明挖隧道设计流程、明挖隧道结构设计、明挖基坑开挖面设计、明挖基坑围护结构设计、路隧接口设计等。摸索适用于明挖隧道的BIM设计流程,实现明挖隧道设计过程中某些关键节点的正向设计,促进BIM技术在隧道领域的发展,以期对实现基于BIM的铁路工程正向设计提供参考。     

深圳地铁明挖隧道基坑支护的施工与监测

深圳地铁竹子林—侨城东间设计有 185m的明挖段 ,基坑支护采用挖孔桩、土钉墙、粉喷桩等结构。文章着重介绍施工中出现的涌砂、市政供水管路下沉、锚索锚固段遇砂层等问题及相应的解决办法     

唐家塬隧道穿越滑坡段的综合整治技术及评价

研究目的:以西宝高速公路唐家塬隧道为工程背景,探讨隧道穿越滑坡段的变形与围岩压力分布情况。在滑坡稳定性分析的基础上,提出针对性滑坡体综合整治措施;采用多方位的监控量测措施全程监控隧道开挖施工扰动对滑坡体变形的影响,并对滑坡体和隧道的稳定性进行评价。研究结论:(1)唐家塬隧道开挖前期,滑坡基本稳定,掌子面推进到距离监测断面50 m处,滑坡体变形增大,且掌子面到达监测断面时,监测点位移变化速率最大,随着隧道支护和抗滑桩加固作用的发挥,在掌子面推进到距离监测断面30 m后,滑坡基本恢复稳定;(2)监测初期,由于滑坡和地形偏压的影响,围岩压力显著增大,随着隧道支护作用的加强,逐渐趋于稳定,且围岩压力和地表沉降出现明显不对称现象;(3)本文探讨穿越滑坡段隧道施工与其相互影响,提出综合整治方案,并开展隧道的变形与围岩压力监测,其对类似工程选线、整治具有一定借鉴作用。     

客运专线双线隧道穿过软弱夹层力学效应研究

以贵广客专太阳庄隧道为背景,研究隧道穿越软弱夹层施工过程中围岩变形特性、塑性区及支护结构纵向、横向力学响应。洞周变形以竖向为主,软弱夹层洞周变形量远大于规范要求,应进行掌子面预加固,范围为前方10 m。支护结构沿纵向不均匀变形,拱顶纵向承受压应力,应加强地层变化处拱顶设计参数。支护仰拱沿纵向整体呈现拉应力,软弱夹层段沿纵向最大拉应力超过混凝土极限抗拉强度,且墙脚安全系数不满足规范要求,因此必须加强纵向、横向配筋率,对墙脚进行特殊处理。可预留充分的变形富裕值,实行"边让边抗",充分发挥围岩自承载能力,一次支护屈服后,再施作二次支护。研究成果对贵广客专太阳庄双线隧道施工具有重要指导意义,可为今后类似工程提供参考和借鉴。     

强震区高岩温隧道阻热抗震技术研究

研究目的:强震区高岩温隧道的结构安全性及稳定性是当前亟待研究和解决的热点问题之一。为降低高岩温隧道支护结构的服役温度并提高其震时安全性,本文以拉日铁路吉沃希嘎隧道为研究背景,通过采用有限差分数值模拟技术,对强震区高岩温隧道的阻热抗震技术进行研究。研究结论:(1)探明了隧道采用围岩注浆的最佳阻热方案,即注浆厚度为3 m、注浆区与初支的间距为0 m的接触注浆;(2)探明了隧道采用围岩注浆的最佳抗震方案,即注浆厚度为3 m、注浆区与初支的间距为0.5 m的间隔注浆;(3)从支护结构的阻热效果和抗震效果两个方面综合考虑,强震区高岩温隧道建议采用围岩注浆最佳抗震方案进行阻热抗震设防设计;(4)该研究成果可为强震区高岩温隧道阻热抗震技术的发展提供借鉴。     

膨胀土基坑悬臂桩支护设计中土压力计算方法探讨

在基坑支护设计中,膨胀土压力的计算尚未有统一标准。实际工程中,膨胀土地区土压力计算往往采用抗剪强度参数折减的方法处理,导致基坑支护结构失效的情况时有发生。通过研究"成都黏土"基坑支护现状及已有的设计方法,对膨胀土基坑土压力计算方法进行改进,主要从土体抗剪强度参数确定、膨胀土压力分布和支护桩锚固段有效深度3个方面分别进行讨论。分析结果表明:在基坑设计中膨胀土体的抗剪强度指标应依据抗剪强度与含水率关系的试验结果进行确定,膨胀土压力按照三角形进行分布,锚固段有效深度宜在计算值的基础上加本地区大气影响急剧层深度。在上述分析的基础上,以时代欣城和科创中心基坑为例,采用改进方法进行设计并与原设计对比,时代欣城基坑改进后桩的锚固深度为6.4m,大于原设计计算值1.8m和采用值5.0m,科创中心基坑改进后桩的锚固深度为5.6m,大于原设计计算值3.4m,小于采用值6.0 m,改进的计算方法在实际工程支护中的应用合理、可行。     

水底矿山法隧道浅埋大跨段软弱地层加固试验研究

长沙市某水底隧道为双向四车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由大跨隧道、小净距隧道、分离式隧道和明挖隧道组成。其中大跨段隧道覆土浅,围岩整体性差。对该段全断面注浆加固围岩的设计施工进行全面分析,研究成果表明：全强风化软弱地层最初注浆以普通水泥单液浆,随后采用超细水泥浆注浆效果更好;采用全断面超前预注浆处理全强风化软弱地层的注浆长度不宜超过23～24 m;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩,对控制隧道透水性及掌子面稳定性取得较好的效果,为长沙地区水底隧道工程提供了典型参考案例。