郑万高铁大型机械化施工隧道位移控制基准研究

依托郑万高铁湖北段大断面隧道洞群,针对其开挖断面面积大、软弱围岩占比高、采用大型机械化大断面法施工的特点,开展初期支护位移现场监控量测,对监控量测数据进行分类统计、包络回归分析,得到Ⅳ、Ⅴ级围岩深、浅埋不同大断面法（全断面法、微台阶法）开挖下初期支护位移沿隧道纵向的函数表达式及各工况下分段位移占极限位移的比值。最后结合 Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中初期支护极限位移值,给出郑万高铁大型机械化施工隧道各工况下初期支护位移控制基准建议值。结果表明： 郑万高铁隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用深、浅埋不同大断面法开挖时,按距掌子面距离的分阶段位移控制基准相差较大,现行Q/CR 9218-2015《铁路隧道监控量测技术规程》中统一规定不合理;围岩级别、埋深及开挖方法相同时,拱顶沉降和洞周水平收敛规律基本一致。     

郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究

为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明： 1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性; 2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力; 3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。     

郑万高铁隧道大型机械化施工支护优化

为解决郑万高铁大断面隧道建造过程中初期支护、二次衬砌、超前支护等支护结构安全储备较大、支护不经济的问题,以郑万高铁湖北段大断面隧道工程为依托,基于通用设计图A开展支护结构应力应变现场测试,对测试数据进行分析,并据此提出支护参数优化方案。采用现场实测和荷载-结构有限元方法对优化方案进行检算,最终确定优化设计图B,并进行现场应用。结果表明： 支护结构整体处于安全状态,优化方案合理可行。该支护优化方案不仅可以有效保证大断面隧道的安全性和稳定性,而且能降低成本,提高材料利用率,减少现场作业人员的劳动量。     

古夫隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术

为提高隧道软弱围岩施工安全性和加快施工进度,依托古夫隧道出口段工程,首先通过超前地质预报、监控量测、应力应变测试等判断围岩及掌子面稳定性; 然后通过超前支护、低预应力涨壳式锚杆加固围岩,提高围岩自稳能力; 最后采用普通型机械化配套大断面法施工,对围岩的拱顶沉降、周边收敛、应力应变等进行监测,通过数据分析结果指导现场施工。研究结果表明： 1)隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术可以有效地加快施工进度,保证施工安全; 2)信息化管理可以通过数据分析结果指导现场施工,大大提升隧道施工的管理水平。     

软弱围岩隧道机械化全断面爆破开挖初期支护受力特性研究

软弱围岩隧道开挖后自稳能力差,易发生大的变形、钢架扭曲等现象。为降低安全风险,依托郑万高铁高家坪隧道进口机械化全断面爆破施工,对支护体系下的围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力、锚杆轴力、围岩内部位移、掌子面挤出变形等进行系统试验研究。试验结果表明： 围岩压力、钢架应力、初喷混凝土应力受岩性条件、施工扰动等因素影响显著,随时间推移均呈现“急剧增大、缓慢增大、波动变化、稳定收敛”的变化规律; 通过锚杆轴力峰值位置可以初步判定围岩塑性区范围约为距洞壁3.0 m。基于现场试验监测,通过数值模拟分析了初期支护结构压应力、轴力和弯矩的分布情况,与现场量测数据相符,较好地反映了初期支护受力特征。本次试验的相关方法、手段和结论对隧道机械化大断面施工软弱围岩变形与支护体系受力研究具有借鉴作用,同时也为建立科学合理的支护结构体系提供了参考。     

郑万高铁隧道大断面机械化施工关键技术研究

为实现大断面隧道机械化施工,针对郑万高速铁路湖北段隧道机械化施工所面临的掌子面稳定性控制、支护结构参数优化、机械化施工工法及施工工艺参数选取等主要问题,采取现场试验、资料调研、理论分析等手段,提出掌子面稳定性综合分级方法及稳定性控制措施,并对超前支护、洞身支护参数进行优化。郑万高速铁路采用全断面法和微台阶法2种工法进行施工,同时,对高压劈裂注浆、低预应力锚杆、超挖控制、高标号初喷混凝土等施工工艺进行探索和应用; 在信息化项目管理平台的基础上,建立基于施工动态管理的隧道作业面分类管理方法。研究成果在郑万高速铁路的成功应用将极大提高隧道建设的机械化水平,为隧道机械化施工提供参考。     

南昆铁路米花岭隧道机械化施工与设备配套

介绍了南昆铁路米花岭隧道工程施工挖、装、运，喷锚支护，混凝土衬砌作业等主要施工作业线机械化施工与施工设备配套的情况及特点，对提高装运碴施工机械设备配套生产能力提出了改进措施     

三臂凿岩台车在郑万高铁隧道软弱围岩施工中的应用

为确保郑万高铁隧道施工的安全、质量,加快隧道施工进度,在软弱围岩中采用三臂凿岩台车进行大断面施工。通过对三臂凿岩台车进行适当改造（改造推进梁位置、改用加粗钻杆、改装降低夹持器高度、更换耐磨大钻头等）可实现利用三臂凿岩台车进行加深炮孔、超前地质钻孔、超前管棚施工;将提前设定好的钻臂负责施工范围、钻孔顺序、钻孔深度及角度等钻爆参数导入三臂凿岩台车操作控制系统可方便钻爆施工;加装3D激光扫描仪,可实现隧道开挖断面扫描。通过对比三臂凿岩台车与传统钻爆法施工在钻孔精度、钻爆效果、施工管理和施工进度等多个方面的优缺点,采用三臂凿岩台车大断面施工相对于传统分部开挖施工,减少了施工作业工序及施工干扰,更便于施工组织和管理,更有利于隧道施工安全质量的控制、加快施工进度;大断面施工减少了分部施工时多次对围岩的扰动,更有利于围岩稳定。通过一系列的试验,总结出一整套三臂凿岩台车在软弱围岩地质条件下施工的理论数据及现场施工经验,为今后推广三臂凿岩台车在隧道软弱围岩中大断面施工提供借鉴。     

大溪岭——湖雾岭隧道施工技术

在溪岭－湖雾岭隧道为双洞童向行车双车道隧道，左右洞全长均为4110m，直线隧道，隧道全长的80％为Ⅳ、V类围岩，采用全断面法进行施工。本以Ⅳ类围岩为例，对全断面开挖爆破技术和机械化施工、二次衬砌施工、紧急焦车带和汽车横通道区段施工等进行总结。     

郑万高铁不良地质三维建模与修正分析

为解决郑万高铁不良地质和特殊岩土工程地质三维模型的不充分性、地下地质现象的不可见性和地质过程的复杂性等问题,对地形测量、地质数据、测绘数据、地勘数据分析修正,建立地表地质界线、水系、交通网、覆盖层、透镜体小地质单元、岩溶系统的三维模型,通过地质与数学插值结合曲面三维模型模拟进行分析,对TIN、Grid、趋势面拟合和NURBS曲面插值和修正分析,得出描述地质不良体的几何信息、拓扑信息和属性信息。这些方法对于三维建模与修正分析过程中解析各种复杂地质体的空间信息（几何信息与拓扑关系）和各地质单元的特性信息具有一定的指导意义,符合复杂地质体表达与分析的需要,可为三维建模在工程地质边界表示与数据选取方面提供参考。     

早强型喷射混凝土在郑万高铁巫山隧道中的施工试验

在郑万高铁巫山隧道建设中,为降低施工综合成本,提升喷射支护效果,加快工程进度,对采用早强型速凝剂与喷射混凝土纳米掺合料制备的早强型喷射混凝土开展工程试验研究。结果表明： 1）同普通喷射混凝土相比,早强型喷射混凝土一次喷射厚度提高33 mm,回弹率降低14.5%; 2）30 m隧道喷射施工可节省原材料费用2.77万元,节省工序时间24 h,经济效益显著。     

软弱围岩地层隧道大断面机械化施工工法应用

为解决我国山岭隧道施工技术落后的问题,对高速铁路大断面隧道的机械化施工工法进行阐述。通过配备成套的隧道机械化工装设备,并经现场试验研究,形成开挖、支护、衬砌、水电缆槽4条隧道施工生产作业线的新型施工组织模式,以实现Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩机械化大断面的连续施工。通过全电脑三臂凿岩台车的应用,开挖炮眼精确定位、系统锚杆精准安装、施工信息同步上传等施工难题得以解决; 通过各类大功率机械设备的配置和应用,可缩短各道工序的循环时间,实现软弱围岩早封闭的安全管理理念。根据大量的监测数据和现场实践表明,隧道大断面机械化施工工法的施工质量可靠、施工效率高且施工安全。     

机械化配套在秦岭公路隧道2号竖井施工中的应用

叫针对秦岭公路隧道2号竖井井筒深、岩石硬、直径大、交通不便以及工期紧等特点,提出了进行机械化配套对快速安全施工的重要性;采用合理的机械化设备配套方案和维修制度,做到了打眼配套、出矸配套、喷射混凝土配套,取得了连续数月掘进尺超过50m的好成绩。实践表明：机械化配套的应用具有良好的经济和社会效益。     

机械化施工大断面高铁隧道围岩压力测试及分布特征研究

为了解机械化施工大断面隧道围岩压力的变化规律和分布特征,依托郑万高速铁路湖北段大型机械化施工隧道群,开展大量围岩压力现场监测,根据测试结果对Ⅳ级和Ⅴ级深埋条件下围岩压力变化规律和分布特征进行分析,并与规范荷载进行对比。结果表明： 1）围岩压力监测数据从21~27 d开始稳定; 2）实测围岩压力小于《铁路隧道设计规范》深埋隧道计算荷载; 3）Ⅳ级深埋条件下,侧压力系数为规范荷载侧压力系数的1.2~2.4倍; 4）Ⅴ级深埋条件下,侧压力系数为规范侧压力系数的0.86~1.43倍。     

单线铁路隧道机械化配套方案在乌兹别克斯坦安-琶铁路隧道的实践应用

结合乌兹别克斯坦安-琶铁路隧道施工实际情况,按机械化配套施工方案进行了全隧道的设备配置,通过过程调整和测定等方式,成功在该隧道实践应用,达到了较高的施工水平,在施工周期内实现了单头掘进平均200 m/月的施工进度,达到了预期的施工目标。通过本项目机械化配套的实践应用,解决了单线铁路隧道施工无法实现全机械化配套的难题。     

Ⅳ级围岩隧道大型机械化施工与安全步距分析

根据《公路工程施工安全技术规范》(JTGF90-2015)相关规定,Ⅳ级围岩隧道施工的安全步距不得超过50 m,这限制了自行式液压栈桥及三臂凿岩台车联合使用.针对龙昌隧道在Ⅳ级围岩公路隧道采用大型机械化施工需要,考虑机械操作性和施工安全性,对安全步距进行了动态优化.结果表明:龙昌隧道地质条件下,采用SN锚杆符合隧道施工...     

岩溶发育位置对近接高铁隧道施工影响分析

为研究岩溶发育位置对三台阶七步开挖法隧道施工稳定性的影响规律,建立隧道施工力学数值模型,分析四种工况下隧道围岩应力场、隧道变形和支撑结构应力的变化情况.结果表明:岩溶发育位置在隧道侧边时,比岩溶发育在顶部、底部,对隧道施工稳定性的影响更大.     

贵广铁路双线隧道钻爆法施工机械化配套及适用性分析

为分析双线铁路隧道机械化配套的适用条件,以贵广铁路双线隧道机械化配套的施工资源配置情况为例,从进度、安全、质量和经济指标等要素入手,采用定量与定性相结合的方式,对双线隧道机械化配套适用性进行系统地分析。主要结论与建议如下：1）预测了隧道施工机械化配套在当前及今后不同阶段的适用范围; 2）建议隧道钻爆法施工应优先推广混凝土喷射机械手和沟槽台车的使用,并在Ⅱ级和Ⅲ级围岩占比例较高的大断面长大隧道钻爆法施工中应尽可能地实施机械化配套,最终逐步实现隧道钻爆法施工的全面机械化配套; 3）展望了高度机械化配套的改进方向。     

大断面隧道加强型机械化施工管理及施工效果分析

为分析隧道加强型机械化施工管理及施工效果对于隧道安全快速高效施工的重要意义,通过对加强型机械化与普通型机械化施工管理及施工效果的对比分析,综合考虑施工管理层、施工设备及作业线班组配置等因素,得出： 加强型机械化施工组织体系运用已初见成效,施工组织管理体系分工明确,同时提高了隧道施工工效,加快了隧道施工进度,施工人员的人身安全也能够得到保障。     

隧道施工安全实施的方案探索

本文结合某隧道工程施工实例,总结了多年地下隧道工程施工经验,分析了在整个施工中所采取的安全质量管理措施,提出针对城市地下隧道工程中安全、质量管理的要点,对城市地下隧道工程的实施有较强的指导意义。