超大断面隧道大倾角层状围岩力学特性研究

文章以重庆轨道交通环线莲花村车站隧道工程为依托,采用有限元数值模拟对超大断面隧道开挖时大倾角层状围岩的力学特性进行研究。通过建立大倾角岩层数值模型,对隧道进行不同工况的分步开挖计算,分析得到大倾角层状围岩的塑性区、应力和位移变化规律。结果表明:大倾角层状岩体塑性区位于层面内,层面塑性变形最大;围岩最大拉应力发生在上部中导洞围岩开挖支护过程中,上部左导洞以及中导洞外壁围岩产生最大拉应力;最大压应力发生在上部中导洞开挖支护过程中,大倾角岩层上部右导洞以及中部右导洞在各工况中产生最大压应力;隧道中、下部右导洞水平位移在二衬施加后达到最大,围岩最大下沉量位于上部左导洞处。     

相邻隧道扩挖施工影响分析

采用现场实测和数值计算方法,对乌鞘岭志留系地层板岩夹千枚岩地段左线隧道扩挖施工引起右线隧道的围岩状况和既有支护结构的受力变化进行分析。结果表明,两相邻隧道在不同施工阶段进行导洞开挖和扩挖前后存在一定程度的群洞效应作用,扩挖施工引起右线隧道向左线隧道产生了较小的侧移;在左线隧道扩挖后,右线隧道既有衬砌的接触压力、结构轴力和弯矩均有明显增大,但衬砌结构的安全系数均满足规范要求,处于安全状态。     

特大断面隧道施工工序优化研究

本文依托重庆火凤山隧道工程的修建开展研究,通过数值模拟,分析了不同施工工序对各断面形状的影响效果,并结合各断面形状所采用的施工工法,提出合理的施工工序.结果表明:(1)对于采用CD法施工的17 m特大断面段与21 m特大断面段而言,优化后的施工工序对围岩位移与塑性区的控制效果较为有限,但能有效改善开挖过程中初期支护应力的应力集中现象、降低应力值,且应力集中分布的位置有所差异.同时,通过优化施工工序能够减小支护结构左右侧应力分布不均匀程度,改善隧道开挖后支护结构的受力状态;(2)通过采用左右交互开挖的施工工序,24 m特大断面段与30 m特大断面段的围岩位移与支护结构应力均有所减小,同时对围岩的扰动也有所下降,但改善效果不及CD法明显.整体而言,优化后的施工工序对24 m特大断面段与30 m特大断面段隧道开挖较为有利,建议采用优化后的施工工序进行施工.     

隧道玻璃纤维锚杆全断面预加固机理与应用

在隧道开挖过程中,围岩应力重分布是一个三维过程,掌子面前方的"待挖核心体"的形变响应与洞室的收敛存在密切联系",待挖核心体"的岩性决定了开挖后的围岩能否自然成拱。因此,对于不能自然成拱的破碎、软弱围岩常采用玻璃纤维锚杆对隧道掌子面进行全断面预加固。文章通过对不同工况下的玻璃纤维锚杆全断面预加固进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中掌子面位移变形随开挖进程的变化规律,以及衡量玻璃纤维锚杆全断面预加固效果的位移指标。基于典型软弱围岩条件下的铁路隧道工程实例,结合多种工况条件,给出了玻璃纤维锚杆的优化设计参数和施工方案,可为同类工程提供借鉴。     

北京地铁7号线达官营站八导洞开挖方案对比研究

北京地铁7号线达官营站开挖断面大,土质情况复杂,地下管线众多,地表为车流量大的广安大街且近距离下穿人行过街天桥。为了确保车站暗挖施工安全及市政设施正常运行,文章采用FLAC3D软件,建立了达官营车站导洞模型,对导洞不同开挖方案进行了对比研究。研究结果表明,先进行上部小导洞开挖比先进行下部小导洞开挖导致的拱顶、管线及地表沉降都小,衬砌受力更合理。因此,选择了先进行上部小导洞开挖的方案。在小导洞开挖过程中进行了导洞拱顶、管线及地表沉降的动态监测,监测结果与数值模拟结果较为一致,进一步验证了所采取的开挖方案的合理性,也表明利用数值分析方法预测沉降是可行的。     

城际铁路浅埋暗挖隧道扩挖改造设计及安全性分析

莞惠城际铁路松山湖隧道,在工程建设过程中正线受技术标准及线路调整的影响,局部浅埋暗挖隧道在开挖及初期支护已完成的情况下,需进行扩挖改造。针对该段浅埋暗挖隧道扩挖改造方案的设计进行介绍,并利用数值计算对扩挖改造的安全性进行分析,结果表明方案可行,扩挖改造风险可控。在实施过程中,依据设计方案,安全、顺利完成了扩挖改造施工。     

大断面扩挖隧道分部开挖施工技术研究

大断面隧道已成为高速公路隧道的重要组成部分,随着经济的发展,大断面扩挖隧道也会增多。依托泉厦高速公路扩建四车道大帽山隧道单侧壁导坑施工法,对大断面扩挖隧道优化施工方案进行了阐述,说明施工注意事项,以期为类似工程提供借鉴。     

采用三台阶工法开挖的原位扩建隧道现场监测及分析

为研究三台阶法施工对原位扩建隧道结构及邻近既有隧道扰动的影响规律,文章依托福建厦蓉高速公路后祠隧道原位扩建工程,分别对隧道围岩及支护结构应力、松动圈及应力场和邻近既有隧道爆破振动进行了现场监测。结果表明,断面各部位围岩及支护结构应力随时间推移而缓慢增加,最终趋于平稳,且每级台阶开挖均会对其产生扰动,表现为应力的突增;扩建后隧道围岩松动圈拱顶位于6~9 m深处,左右边墙均位于0~6 m深处,拱顶沉降位移大于两帮收敛位移。左边墙围岩应力大于右边墙围岩应力,洞周3 m深处围岩应力小于6 m深处围岩应力,开挖造成的围岩塑性区为3 m左右;施工中实际爆破振速大多小于设防标准,爆破对既有隧道的支护结构体系未造成重大破坏,最大爆破振速出现在监测断面前10 m左右的位置,与掌子面相比振速增长2.9%~4.5%,且围岩质量越好,峰值振速越大,最大峰值振速断面前方振速衰减速度远远小于后方振速衰减速度。     

大断面矩形顶管隧道开挖面土体稳定性研究

文章以采用土压平衡矩形顶管法施工的内蒙古科技大学地下通道为背景,采用理论分析、数值模拟、现场监控量测等手段,对砂砾石地层条件下矩形顶管开挖面的主动和被动破坏规律进行了研究,主要得到了以下结论:(1)考虑顶管隧道开挖面为矩形断面的特点,建立梯形楔体计算模型,推导出开挖面主动破坏时的极限支护应力计算公式并应用于实际工程,采用该公式计算得到的极限支护压力与数值模拟计算结果相差较小,两种研究方法得到了相互验证;(2)采用FLAC3D数值模拟得到的地表沉降槽与实测地表沉降槽形态基本相似,近似服从正态分布,且地表沉降值基本接近;(3)随着支护应力比的减小,开挖面塑性区逐渐由开挖面前方向斜上方发展,当支护应力比为0.165时,开挖面前方土体水平位移骤然增加,开挖面塑性区延伸至地表,土体丧失整体稳定性,发生主动破坏,且从开挖面失稳后地表塑性区扩展形态来看,基本接近梯形楔形体形状,从而验证了解析公式计算模型的合理性;(4)随着支护应力比的增大,开挖面前方土体塑性区自开挖面顶部向地表斜上方延伸,当支护应力比为3.0时,塑性区发展至地面,此时土体失稳,发生被动破坏,其塑性区范围远小于主动破坏时的塑性区。     

粉煤灰地层大断面连拱隧道围岩变形规律研究

粉煤灰地层具有自稳能力差、结构松散、吸水性强、不均匀等特点,因此在该地层修建大断面隧道施工难度极大.本文以盐坪坝隧道为依托,利用Rhinoceros建模并将模型导入FLAC3D计算,对大断面连拱隧道穿粉煤灰地层掌子面附近围岩变形规律进行研究.研究结果表明:中导洞-左右侧壁预留核心土法和中导洞-左右侧壁台阶法开挖时,竖向位移普遍大于水平位移,水平最大位移出现在右洞拱脚约9 mm处,竖向最大位移出现在右洞拱肩约24 mm处,左洞先开挖产生的偏压作用导致右洞围岩位移明显增大,其中中导洞-左右侧壁台阶法在施作二次衬砌后围岩变形速率更大,因此选择中导洞-左右侧壁预留核心土法更有利于围岩稳定.     

茜阳隧道病害原因分析及处治技术探讨

针对茜阳隧道病害的形式、表现和发展状态,对其病害产生的原因进行了分析,并对隧道开挖方式进行了数值模拟分析,证明偏压、浅埋隧道的施工工序与管理对隧道初期支护变形和裂缝起决定性作用;提出了两种隧道病害整治方法——初期支护拆换扩挖法和明挖法。结果表明,初期支护拆换扩挖法是改善围岩条件、处治病害的最有效的方法。     

溪洛渡水电站左岸特大断面导流洞开挖技术

溪落渡水电站左岸导流洞洞身为城门洞型的特大型断面,其断面尺寸、开挖强度、施工难度都很少见。施工中精心组织,精心管理,广泛应用了各种新材料、新工艺、新技术、新设备。顶拱采用先中导洞,跟进两侧扩挖与支护；中层采用两侧预裂、中间垂直深孔梯段爆破；下层采用水平光面爆破。安全、优质、高效地完成了导流洞的开挖,对今后类似工程的施工有一定的借鉴作用。     

超前小导管注浆布置范围对地铁隧道开挖的影响分析

针对施工中的沈阳地铁工程,开展了超前小导管预注浆环向布置范围对地铁隧道开挖的影响分析.模拟不同的小导管环向布置,对围岩应力、隧道各监测点位移进行综合比较,确定出超前小导管合理布置范围,对类似隧道工程有较大参考价值.     

下穿既有公路的土江冲隧道双层管棚设计及监测分析

位于常—吉高速公路上的土江冲隧道是一座下穿既有公路的四车道连拱隧道,施工中为了控制地面沉降,在洞口段采用双层管棚作为辅助施工方法,保证了隧道施工安全和319国道的畅通;在隧道开挖过程中,掌子面附近的管棚变形最大,隧道开挖纵向影响范围为1.5~2.0倍开挖高度。文章介绍了管棚设计、施工情况和监测结果。     

古迹坪隧道雪沟斜井喇叭口施工技术

文章介绍了对斜井平交口加固,并在平交段设置大型集水井抽排隧道施工涌水;在正洞通过爬坡导洞找顶、挑顶及上台阶反向压顶,进而加固正洞与斜井相交口实现正洞双向作业面,从而确保斜井与正洞交口段施工、结构安全。其施工技术可为喇叭口处于富水、破碎岩体的同类隧道施工提供借鉴。     

特大跨径(2×4 车道)"半明半暗"双连拱隧道设计

罗汉山隧道是福建省福州长乐国际机场高速公路二期工程中的一座双向八车道(2×4车道)双连拱隧道,开挖跨径宽达41.6 m(连拱开挖总宽度),是我国目前跨径最大的双连拱隧道。隧道进口位于地形严重偏压地段,为贯彻"‘零’开挖"理念,并确保施工安全,避免洞口"大挖大刷"形成高边坡、仰坡,隧道进口段采用"半明半暗"的双连拱隧道进洞方法。文章从设计的角度,对隧道不同的进洞方案进行分析、比较,并重点叙述了特大跨径"半明半暗"双连拱隧道的设计与计算。     

紫坪埔隧道小净距段施工方案模型试验研究

为节约工程造价,董家山隧道汶川端设计为渐变小净距隧道与整幅修建的泯江大桥相接。该端隧道洞口段左、右线间距较小,围岩较差。为保证隧道的安全施工,利用模型试验对洞口小净距段岩墙的加固措施、开挖方式及支护体系等施工方案进行了研究,提出了该段合理的施工方法和岩墙加固措施的建议,为董家山隧道小净距段的顺利施工提供指导。     

浅述隧道掌子面开挖炮眼的设计要求

隧道掌子面的开挖炮眼设计是爆破开挖方式中的重要组成部分,其设计的合理是否将直接影响到开挖炮眼的施工质量及掌子面的爆破效果,对隧道的掘进效果有着关键性的影响。文章以宝石山隧道为例,从炮眼数量、药量、深度、布局等方面,详细阐述了隧道掌子面开挖炮眼设计的具体要求,为类似隧道工程项目提供参考。     

基于工期目标的单跨四车道市政隧道施工优化研究

贵阳南垭路三号隧道为两座分离式的单跨四车道市政隧道,最大开挖跨度21.878 m,最大开挖面积为245.7 m^2,处于喀斯特地貌区,地下岩溶和岩石节理裂隙发育,围岩破碎且施工工期紧。基于以上施工背景,文章开展基于工期目标的软弱破碎围岩单跨四车道市政隧道施工优化研究。首先利用强度折减法对裸洞围岩稳定性进行定量评价,发现Ⅳ级围岩裸洞具有自稳条件,Ⅴ级围岩裸洞则不满足安全系数要求;在此基础上结合不同工法的施工模拟和工期推演,对施工方案进行优化,最终确定了南垭路三号隧道在Ⅳ级围岩地段采用三台阶五步法施工,Ⅴ级围岩地段采用双侧壁导坑法施工的方案;最后对洞身Ⅳ级、Ⅴ级围岩地段工法转换进行优化,将施工工期提前了9个月,创造了显著的经济和社会效益,研究成果可为今后类似工程的修建提供借鉴。     

地铁渡线地段大断面浅埋暗挖综合施工技术研究

文章结合北京地铁5号线和平西站至北土城东路站区间隧道施工实践,对地铁渡线地段浅埋、大跨、变断面隧道暗挖施工技术进行了分析,在从小断面向大断面施工、大断面向小断面施工以及双连拱地段等的施工技术方面提出了新的思路。