杭州地区淤泥质土中隧道暗挖变形控制分析

淤泥质地层往往被称为隧道暗挖禁区,其含水量大、强度低等特点给隧道开挖带来稳定、变形等方面的诸多困难,具有很大施工风险。结合杭州紫之隧道在Ⅰ标段穿越软~塑性淤泥质黏土施工背景,采用有限元软件PLAXIS 3D AE对Ⅰ标段开挖进行了数值分析,并采用小应变土体硬化模型(HSS模型)来考虑开挖过程软土变形与应变、应力路径相关的特性。对隧道采用CRD工法与大管棚超前支护施工进行模拟,并比较分析了地表全断面旋喷注浆加固与洞内全断面注浆两种地基处理方式下淤泥质土暗挖隧道变形规律,确定了地基最优处理措施。研究表明,从地表全断面旋喷注浆加固可满足淤泥质土中隧道在稳定与变形等方面要求,并确定了最优桩径、桩间距等施工参数。现场施工对隧道周边土体变形进行了系统监测,现场测试表明,隧道施工整体稳定,周边土体变形在可控范围内,保证了项目安全顺利施工。本研究可为淤泥软土中隧道开挖变形分析提供分析模型,为淤泥质软土中类似隧道工程施工提供参考。     

富水含泥粉细砂层隧道水平旋喷加固施工技术

山西省小浪底引黄工程引水干线2#隧道土洞段穿越富水含泥粉细砂地层,传统的管棚注浆等超前支护效果难以保证,通过采取超前水平高压旋喷桩对隧道围岩进行预加固,并结合掌子面注浆等措施防止隧道围岩在开挖过程中发生流塌失稳变形,并对桩体灌浆量、围岩变形监测等方面进行综合分析,最终超前水平旋喷桩加固效果良好。     

格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段超前预加固方案比选研究

高原高寒地区风积沙地层隧道具有失稳快、易坍塌、初期支护变形速率高,且受区域气候影响,施工进度慢、有效施工时间短等特点,为解决风积沙隧道开挖时漏沙、洞顶坍塌及支护完成后的变形控制问题,保证安全快速施工,依托格库铁路依吞布拉克1号隧道风积沙段工程,根据水文、地质及周边环境选择隧道内水平旋喷桩、地表竖直旋喷桩及地表注浆3种超前加固方案,从安全性、经济性、施工工期及技术难度等方面进行比选论证,确定采用地表竖直旋喷桩并有效实施。现场实施和监测结果表明： 在施工条件允许的前提下,地表竖直旋喷桩超前加固能有效防止漏沙及洞顶坍塌,保证隧道工作面的稳定,且能实现超前加固与开挖平行作业,达到安全、经济和快速施工的目的。     

水平旋喷加固在富水未成岩粉细砂层中的应用

为在以富水砂层为代表的软弱地层顺利施工隧道与地下工程大断面,以兰渝铁路某隧道富水未成岩粉细砂层水平旋喷加固及支护施工为例,对水平旋喷加固机制、旋喷参数选择、机械设备配置及施工关键控制技术进行研究及应用。通过高压水平旋喷在开挖线周遍形成水平咬合桩和开挖面稳定锚固桩,有效避免了开挖过程拱顶流砂、坍塌及工作面失稳的现象,实现了富水砂层隧道大断面开挖,提高了开挖施工综合效率。     

黄土隧道地表塌陷原因分析与施工对策研究

基于兰渝铁路工程某大断面黄土隧道的工程背景,分析在黄土地层不良地质段发生地表塌陷、初期支护严重变形、拱顶沉降及洞内收敛过大等现象的原因;同时根据地表塌陷段的地质情况,结合数值模拟分析,提出地表旋喷桩注浆加固地层、洞内超前注浆预支护以及提高初期支护强度的综合处置方案,很好地实现了隧道安全施工的目的。针对黄土地层大变形及地表塌陷区采取的施工控制技术可供今后类似隧道借鉴和参考。     

干燥粉细砂地层大断面隧道全断面开挖施工工法

为解决隧道内天然含水率小于3%的干燥粉细砂层,特别是针对隧道全断面均为密实的干燥粉细砂地层,在上白隧道施工中通过对掌子面全断面施做超前密排旋喷咬合桩进行预加固,形成帷幕墙后,再采取多台阶预留核心土顺次开挖工法、控制掌子面正面砂层位移、控制支护脚部下沉等施工方法,成功解决了大断面砂层隧道开挖掘进时流砂、滑砂的施工难题,可供类似工程借鉴。     

水平旋喷桩在风积沙隧道预支护施工中的应用

以榆神高速公路神木一号隧道工程为背景,介绍施工中解决开挖时漏沙以及支护完成后的变形控制,采用水平旋喷桩对风积沙层进行预加固的施工技术,包括加固机理、注浆参数、施工工艺及注意事项等;试验和监控量测数据表明水平旋喷桩能保持风积沙层在隧道开挖后的稳定,有效地防止了漏沙,保证了隧道安全快速地施工,并指出水平旋喷桩需要进一步完善和改进的地方。     

蒙华铁路万荣隧道粉细砂地层施工关键技术

针对蒙华铁路万荣隧道在穿越粉细砂地层施工过程中遇到的掌子面溜坍、超前水平旋喷桩间不咬合易漏砂、初期支护钢架直接立于松散砂层上导致沉降变形大等影响工程质量、威胁施工安全的主要问题，采用阶梯法开挖支护施工技术，周边旋喷桩帷幕超前支护；在格栅钢架拱脚增设钢垫板以扩大拱脚受力面积，增加钢架的稳定，减小因拱脚砂层松动引起较大的沉降变形；利用长仰拱栈桥施工仰拱，使仰拱结构封闭成环距掌子面距离不大于20 m，二次衬砌距掌子面距离不大于50 m；采用高压水喷雾器提高空气湿度，防止粉细砂层水分散失，降低其自然稳定性；并通过初期支护背后回填注浆补强等技术措施，有效防止溜坍，将沉降变形控制在5 cm以内。现场施工结果表明，上述施工技术措施有效地保证了万荣隧道穿越粉细砂地层的施工质量和施工安全。     

叠落式暗挖与盾构隧道施工的变形控制

叠落隧道施工会对地层产生多次扰动,较之单线隧道地层变形机制更加复杂,对变形的准确预测并采取可靠的控制措施是隧道安全施工的重要保证。依托某地铁区间叠落式暗挖与盾构隧道工程,首先采用数值模拟分析了叠落式暗挖与盾构隧道地层变形特性;根据数值分析的结果从地层超前加固、开挖方法、支护结构等方面制订了地层变形的控制措施,使地层变形在控制标准范围内;实际施工中采用给出的控制措施来控制地层变形,保证了工程施工安全,取得了较好的实施效果,并通过现场试验对此进行了验证。研究结果表明:暗挖隧道(上行)施工产生的地表沉降明显大于盾构隧道(下行)开挖,两洞施工结束后的地表沉降最大值位于暗挖隧道拱顶上方;对本工程不同开挖顺序产生的地表变形而言,"先上后下"施工产生的地表最大沉降值及沉降影响范围均大于"先下后上"施工,工程实际中可采用"先下后上"的施工顺序;监测数据表明将暗挖隧道作为地层变形控制重点,通过对暗挖隧道采取超前注浆,可有效控制地表变形,减小两隧道开挖的地表影响范围,说明在暗挖隧道中采用超前注浆可作为叠落式暗挖与盾构隧道修建过程中的重要安全控制措施。研究结果可为类似隧道工程的设计、施工提供一定参考。     

风积沙公路隧道设计施工关键技术探究

针对风积沙隧道地层失稳快,坍塌风险大,初期支护变形速率高,施工进度慢的特点,依托千松坝风积沙隧道工程,对该隧道设计、施工的洞口防护方案、水平旋喷桩超前支护方案、开挖方案、沙岩交界隧道开挖及支护方案进行了论述,以期为类似工程的设计与施工提供参考。     

低应变反射波法水平旋喷桩质量评定研究

富水粉细砂地层中的隧道大断面施工,需要施作超前水平旋喷桩护壳及掌子面超前核心土旋喷桩加固后才能保证安全开挖,因此确保水平旋喷桩桩身质量十分重要。采用低应变反射波法对掌子面上台阶5根水平试验桩的波形进行分析、解译,检测了桩身有无断桩、缩颈、离析等缺陷及相应缺陷的位置,并与开挖后桩体质量对比,证明应用低应变反射波法进行隧道内水平旋喷桩桩身完整性检测是一种快速、无损的方法,且其检测结果可靠。     

某城市交通隧道地表塌陷原因分析及处理技术

以某城市交通隧道地表坍塌为例,分析地表坍塌的原因,阐述管线对地表注浆加固的影响。为保证隧道安全顺利地通过坍塌段,施工中采取了以下措施:1)采取三管旋喷桩止水帷幕、帷幕内三管旋喷和洞内水平旋喷的加固堵水方案,加固了坍塌段地层;2)针对砂卵石遇水易坍塌的情况,采取地表降水井和洞内水平降水孔联合降水方案,保证了隧道开挖处于无水状态;3)为控制隧道变形,采取4部CRD开挖工法,实现了隧道安全施工的目的。     

富水砂砾石地层浅埋大跨高速铁路隧道施工技术

宝兰客专石鼓山隧道下穿茵香河段围岩以粗圆砾土、大砾石砂土为主,最小埋深8 m,河流常年流水,围岩地下水丰富,在施工过程易发生涌水、塌方、冒顶等安全事故。为保证施工安全,采用地表袖阀管注浆和旋喷桩,洞内管棚+超前小导管注浆超前加固等措施进行围岩加固,并采用三台阶临时仰拱、三台阶临时横撑法等开挖方法,控制初期支护封闭距离和时间,实现隧道变形控制,保证了隧道施工安全。     

超前全断面与半断面帷幕注浆效果分析

针对在建公路隧道穿越断层破碎带时安全的施工方法,采用数值模拟结合现场监控量测的方法,对比分析了未进行注浆加固、超前半断面帷幕注浆和全断面帷幕注浆3种工况下初期支护的受力变形特性,评价了不同工况下的注浆效果。分析结果表明:未进行注浆加固工况下的拱顶沉降、仰拱隆起和周边收敛分别是超前半断面及全断面帷幕注浆的2.41倍、1.18倍、11.08倍和2.87倍、3.69倍、14.72倍;超前全断面帷幕注浆工况下的初期支护最大拉应力、最大压应力为4.24 MPa和26.85 MPa,比未进行注浆加固和超前半断面帷幕注浆减少了271.93%、363.21%和15.83%、28.57%。沉降监测数据非线性回归分析结果表明超前半断面、全断面帷幕注浆两种工况下沉降均趋于收敛,表现出安全稳定态势。     

基于高压水平旋喷桩超前支护技术的隧道施工技术研究

针对隧道施工过程中存在围岩稳定性差、富含地下水等造成隧道变形和地表沉降问题,采用高压水平旋喷桩进行超前支护。该支护方法具有强度高、均匀性强、可控性强、综合效果好等特点。本文以某具体事例为依托,分析了高压水平旋喷桩超前支护的作用机理、特点以及具体支护方案和施工方式,在此基础上,利用有限元网络模型进行地表沉降监测模型分析。结果表明:采用高压水平旋喷桩进行超前支护,可有效预防隧道施工中地表沉降问题。     

富水软弱地层隧道预加固技术与开挖方法研究

依托三亚隧道穿越全风化石英岩富水软弱地层工程,对该地层条件下隧道的施工技术进行研究。针对现场采用的水平旋喷桩预加固方案,通过力学参数试验掌握了旋喷桩体的物理力学特性,并建立了三维数值分析模型,对水平旋喷预加固的效果及加固后所采用的施工方法进行了比选分析。计算结果表明:采用水平旋喷预加固结合CRD法能够较好适应该地层条件下的隧道开挖。现场应用良好,可供类似工程参考。     

四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案研究——以广佛城际下穿华康道管廊工程为例

为解决软弱富水地层四线大断面隧道近距离下穿大型综合管廊的支护及沉降控制技术难题,以广佛城际下穿华康道管廊工程为例,通过案例调研、方案比选、数值模拟分析及现场监测的方法,对超前加固方案、暗挖支护参数、施工工法、施工工艺等开展研究。研究结果表明:1)管廊底部设置托底管棚+隧道拱部超前管棚+水平旋喷止水预加固+双层衬砌的协同支护方案在工程适应性、工期及造价方面最优。2)4管隧道采用(1)—(3)—(2)—(4)顺序开挖,(1)、(3)、(4)号隧道采用CRD法,(2)号隧道采用三台阶法对隧道沉降及管廊沉降控制最优。3)(1)号隧道开挖时隧道及管廊沉降变形速率最大。4)地表、管线、管廊及拱顶沉降变形均在5mm内。     

蒙华铁路风积沙地层隧道围岩稳定性及预加固效果试验研究

为了解风积沙地层隧道失稳变形特征和预加固控制效果,以蒙华铁路风积沙地层段为依托,通过室内物理力学试验得到风积沙的基本性质和参数,并利用数值模拟对隧道最大主应力和塑性区变化规律展开分析,然后建立模型试验对不同预加固方式在风积沙地层隧道中的效果进行研究。研究结果表明： 1）风积沙抗剪切能力在含水率为7%~14%时可达到极值,此时更利于隧道围岩的稳定性; 2）隧道失稳具有突发性,主要会经历“掌子面局部破坏—拱顶持续塌方—大体积失稳”3个基本过程; 3）未采用预加固措施的情况下,开挖面前方监测断面拱顶围岩内部位移值及变形速度最大,采用水平旋喷桩与钢管组合加固后可分别降低81.1%和98.3%; 4）水平旋喷桩与钢管的组合对于开挖面前方拱顶的围岩应力控制效果最好,水平旋喷桩的加固控制范围小于水平旋喷桩与钢管的组合。     

不良地质条件下盾构区间隧道联络通道施工技术

以深圳地铁3151标益田站至石厦站盾构区间联络通道施工为例,介绍了联络通道及废水泵房的施工难点,根据工程实际情况,对方案进行了优化,采用全断面注浆加固地层的方式代替旋喷桩土体注浆加固,重点介绍了全断面注浆加固止水的施工工艺及技术要点。方案优化后,保证了不良地质条件下隧道联络通道的顺利进行。     

松散堆积体隧道围岩变形特征及围岩加固技术研究

为了探究松散堆积体隧道的围岩变形规律及有效的围岩加固措施,以九绵高速五里坡隧道为工程依托,首先基于现场资料建立数值模型进行施工动态模拟,研究松散堆积体隧道的变形特征并与现场监测情况进行对比分析;然后依据数值模拟结果提出适宜的围岩加固措施,并应用于现场试验段验证其有效性。结果表明:松散堆积体地层开挖时对掌子面后方地层沉降、周边收敛的影响范围为6～10 m,加强此范围内的超前预加固对围岩变形控制有较好的效果;当前断面开挖时,水平收敛及拱顶沉降会出现明显突变,初期支护、系统锚杆及锁脚锚杆应在开挖后第一时间施作。五里坡隧道现场试验段采用加强超前小导管及锁脚锚杆参数并结合地表帷幕注浆的联合加固措施后,围岩变形得到了有效控制。