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。     

郑万高铁隧道施工大型机械化配套及信息化应用探索

为解决隧道钻爆法施工整体机械化程度较低、施工环境恶劣和工人劳动强度大等问题,以郑万高铁湖北段隧道工程实践为依托,从大断面快速修建技术理论研究、机械化配套设备、机械化配套条件下施工技术和信息化系统应用等方面总结郑万高铁湖北段隧道大断面修建关键技术,即： 在建造理念上由塌方荷载发展为变形控制设计方法;在施工工法上由分步、分部开挖法发展为大断面和全断面开挖法;在支护形式上对初期支护和超前预加固进行强化（中空、砂浆锚杆强化为涨壳式低预应力锚杆,喷射混凝土采用高强、早强混凝土）;在施工装备上由小型机械化、半机械化开挖施工阶段转变为多臂凿岩台车为主的机械化作业;在工序作业上由单一工序机械化施工转向全工序机械化配套作业;搭建信息平台,将手机作为管理工具,借助物联数据进行施工管理。通过对隧道施工大型机械化配套及信息化应用的探索和创新,由理论到实践,形成了一整套机械化配套条件下的大断面隧道安全、快速、标准化施工工法及工艺,推动隧道的整体施工水平和综合管理能力。     

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。     

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。     

某高速公路隧道施工初期支护参数分析与监测

针对某高速公路台阶法施工过程中具代表性的初期支护形式,建立了隧道工程有限元分析模型,考虑了初期支护力学参数的合理取值,采用有限元软件MIDAS/GTS进行了施工模拟分析,通过对比施工监控量测数据,对隧道初期支护参数进行了分析验证。     

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。     

大断面地铁车站隧道初期支护参数优化研究

大断面地铁车站隧道越来越多,其施工安全性日益引起人们的重视,其中地铁大断面隧道支护参数与其安全性之间关系的相关文献还不多见报道,有必要进行研究。该文以重庆地铁四号线头塘车站工程为依托,采用数值方法,分析模拟了拱部预留T形岩梁核心土双侧壁导坑法的施工过程,并与监控量测结果进行了对比。从安全和经济两个方面对浅埋暗挖特大断面头塘车站隧道开挖初期支护的锚杆长度、间距和钢拱架间距等参数进行了优化研究。     

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。     

雷公山隧道施工监控量测

围岩监控量测是新奥法隧道施工中的一个重要组成部分，它是通过对隧道施工中围岩的变化进行量测，并对围岩力学动态和支护结构工作状态的量测数据进行计算处理。以深圳市坪西一级公路雷公山隧道施工的监控量测实施情况，系统地说明了量测计划的编制、实施及对测得数据的处理方法，论述了量测对雷公山隧道的指导意义。     

坪石隧道新奥法支护参数的设计验算及现场验证

根据衬砌结构有限元分析方法及公路隧道设计规范，对京珠高速公路坪隧道S2－S4型支护参数进行设计验算，并结合新奥法施工监控量测数据，对支护参数进行了对比分析。     

中梁山华福隧道施工

针对中梁山隧道的地质情况，结合施工中开挖、初期支护、特殊地质条件下施工、监控量测等方面所使用技术，对隧道施工作了论述；通过地质超前预报来调整施工参数，达到提前预报的目的，确保永久性结构的安全。     

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...     

高含水量土质隧道新型支护形式变形与受力分析

鉴于高含水量土层中锚杆成孔困难、注浆效果差、自进式锚杆抗拉拔力低等缺点,提出在高含水量土质隧道中取消系统锚杆,初期支护采用"型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚管+纵向连接筋"组成的新型支护结构.为了评价这种新型支护结构的受力、变形特性,以天恒山隧道为工程依托,通过现场试验和有限元数值分析两种方法,对隧道拱部下沉、净空...     

新奥法在岭南高速公路隧道施工中的应用

结合新奥法光面爆破、锚喷支护及监控量测等各方面的施工特点,从监控量测、开挖施工、洞身开挖、超前及二次衬砌等5个方面对雪家庄隧道施工技术方案进行了详细探讨,并在施工中采用了隧道监控、大断面连拱隧道等各种施工新技术。实践证明:新奥法保证了施工安全,提高了施工效率,降低了施工成本。     

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。     

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。     

监控量测在山区隧道施工中的应用

隧道施工监控量测已成为隧道安全施工,尤其是复杂地质下隧道安全施工的重要环节。就隧道施工监控量测技术并结合宜巴高速公路马家坡隧道和段家屋隧道的监控量测情况作详细论述。     

隘岭公路隧道下穿运营铁路隧道施工安全控制

本文通过对正在施工中的公路隧道下穿运营中铁路隧道交叉段施工,通过接近度判断,与有限元三维、二维计算结果进行比较,说明采用钻爆法施工下穿隧道是否需要采取措施;对下穿隧道在既定地质条件下的开挖方法及支护参数也作了相应评述。     

内蒙古地区马兰黄土隧道围岩及支护特性研究

通过对窑沟隧道周边收敛、拱顶下沉、围岩压力、钢拱架内力、喷射混凝土应力和锚杆轴力进行监控量测,了解隧道开挖过程中马兰黄土隧道围岩变形特性及支护结构受力特性。结果表明:施工过程中拱部沉降的量值远大于净空收敛的量值;围岩压力分布不均匀;钢架支护在隧道支护体系中起着非常重大的作用;拱部系统锚杆对结构的稳定性作用不大;水对拱顶沉降的影响非常严重。