公路隧道穿越浅埋断层破碎带工程处理技术

成(都)简(阳)快速路龙泉山一号隧道进口段施工穿越浅埋断层破碎带时揭示围岩破碎、地下水较发育,施工期间发生了喷混凝土掉块、钢架扭曲变形、拱部下沉、地表开裂等危害,严重影响了隧道结构质量及安全运营.针对发生的初期支护变形及沉降的主要原因,设计中采用了微台阶开挖工法,以及加大预留变形量、设置大拱脚、围岩注浆加固、拆换原支护等处理措施,取得了良好的施工效果.     

百丈隧道穿越流塑状富水破碎带施工措施及其安全性评价

百丈隧道左洞ZK152+433~ZK152+463段穿越流塑状富水破碎带施工时反复出现变形侵限、塌方等情况,给工程施工带来前所未有的挑战。文章详细阐述了施工过程中采取的各种处治措施,总结了不同处治方案和效果,并采用数值分析方法对隧道结构安全性进行了分析。结果表明:(1)对于流塑状富水破碎带,加密超前支护是防止开挖时围岩出现较大变形或者坍塌的最有效措施。百丈隧道流塑状富水破碎带最终采用了每榀钢架(钢架间距50 cm)都打设一环3.5 m长?51自进式锚杆的超前支护方式,即每个断面都有7层超前支护,最终有效控制了开挖后围岩变形,避免衬砌侵限与塌方;(2)对于流塑状富水破碎带,加固围岩尤其是边墙与基底处围岩非常重要,可有效减少开挖过程中衬砌的整体式下沉。采用抛石挤淤+注浆的方式进行边墙与基底围岩加固,其效果比采用单纯注浆方式好得多;(3)对于外部荷载较明确的隧道,采用计算分析结合工程经验的方式确定衬砌支护参数,既能保证隧道结构安全,又使其经济合理;(4)在双车道隧道施工中,采用三台阶法施工,应尽量缩短台阶长度,使初期支护及时封闭成环,从而可以较好地控制围岩变形。     

软弱围岩隧道修建新方法——核心土加固变形控制法

2006年我国铁路系统相关施工单位开始接触变形控制法隧道施工技术,经过长达5年的基础理论学习研究与准备,在铁道部和兰渝铁路公司的支持下,2011年由中铁瑞威公司和意大利土力公司联合在兰渝铁路桃树坪隧道进行了中国首次隧道核心土加固变形控制法应用试验研究,并取得成功。文章通过工程实践,对桃树坪隧道的工程概况、地质问题、施工工艺、施工设备及核心土加固控制变形技术的应用效果作了较详细介绍。     

软土地区盾构穿越待改建老旧大堤的变形控制研究

针对国内深厚软土地区盾构下穿改扩建堤坝变形安全控制问题,文章依托上海某典型软土盾构隧道下穿待改扩建堤坝工程,通过对比不同加固方式确定了真空联合堆载预压加固法,现场实测了真空联合堆载预压加固堤坝期间地层变形和孔压变化规律以及盾构下穿期间改扩建堤坝表层变形和隧道自身变形。结果表明:采用真空联合堆载预压加固方法可较好地控制盾构下穿改扩建堤坝的施工风险,真空联合堆载预压法对常规埋深盾构隧道下方约2倍盾构直径范围内的软土有加固效果,双曲线经验法能较好预测软土地区老旧大堤预压加固作用下的地基沉降,盾构穿越预压加固的大堤引发的固结变形沉降较小。     

浅埋暗挖隧道围岩预加固机理及稳定性分析

隧道工程中浅埋暗挖隧道施工软弱围岩的稳定性及地层变形控制是一个十分重要的问题。文章分析了浅埋暗挖地铁隧道开挖后围岩扰动带变形特性、表征方法,稳定性分析方法。利用特征曲线法及莫尔-库仑强度理论分析了地层预加固机理。以国内常用的管棚预加固技术为例,提出了利用混合物理论中体积分数概念来分析加固效果的方法,并给出了应用实例。有限元实例计算分析结果表明:采用管棚预加固技术加固隧道拱部可降低地表沉降,但对降低开挖面挤出效应效果有限。     

木寨岭隧道大变形控制技术

对于隧道大变形控制,需综合考虑加固围岩、大刚度支护、适度应力释放、合理工法以及强化建设管理等手段,多措并举。文章以木寨岭特长隧道施工大变形控制为工程实例,总结和分析斜井及正洞施工中不同程度的大变形段落支护结构调整及变形控制理念。结果表明:(1)对于一般大变形段,适当提高隧道支护结构强度和刚度即可有效抑制变形和支护破坏;(2)对于中等大变形段,可进一步提高支护结构强度和刚度,或者辅以径向注浆、加长加密锚杆、局部增设套拱等措施,变形也能得到基本控制;(3)对于严重—极严重变形段,必须采取超前应力释放、长短锚固体系加固围岩、分层施作大刚度支护等综合措施才能有效控制变形,保证施工及结构长期安全稳定。     

大断面黄土隧道初期支护与围岩相互作用机理研究

依托已修建并投入运营的郑西高速铁路,针对开挖面积达170m2的大断面黄土隧道,进行了不同钢架形式作用机理的研究,明确了型钢拱架和格栅拱架的适用条件;采用现场对比试验等研究手段,在浅埋老黄土隧道中分别设置了型钢钢架、格栅钢架对比试验段.试验结果表明,两种钢架初期支护变形相当;两种钢架的应力均在允许值范围之内,但格栅钢架应力较小;格栅钢架的围岩-初期支护接触压力分布较均匀;两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异,水平收敛基本相等.另外,基于混凝土早期强度试验,采用围岩-结构法,根据组合支护与围岩的特征曲线,研究分析了围岩与组合支护的相互作用机制,最终得出了格栅钢架在大断面黄土隧道中的适用条件,以及在不同围岩条件下初期支护的设计参数.     

浅埋大断面黄土隧道初期支护研究

结合郑西客运专线大断面黄土隧道对比试验,研究分析了浅埋大断面黄土隧道初期支护中锚杆、格栅及型钢钢架的作用以及长期有争议的锚杆作用及钢架类型问题。试验结果表明:有锚杆拱顶沉降值是无锚杆拱顶沉降值的1.7倍,两者的水平收敛、土压力、钢架应力相差不大;格栅和型钢钢架各项试验数值也相差较小。因此,根据分析结果提出了"在浅埋老黄土隧道设计中取消拱部系统锚杆,采用格栅钢架,加强拱部锁脚锚杆设置"的建议。     

新建地铁隧道“零距离”下穿既有车站施工技术分析

新建地铁隧道"零距离"下穿既有运营地铁车站结构的施工将引起既有车站结构的变形,影响既有地铁正常运营。文章以北京地铁7号线下穿既有10号线双井站为工程背景,针对地铁区间隧道"零距离"穿越既有车站全断面开挖、台阶法开挖及CRD法开挖引起的既有车站主体结构、既有10号线轨道及区间隧道支护结构等的变形和受力状态进行了数值模拟,对比分析了不同开挖方案引起的既有车站结构及轨道的变形特性;以既有线轨道的变形量为控制标准,结合施工引起既有车站结构的受力变化,确定了区间隧道"零距离"下穿既有车站的施工开挖方案;同时对采用CRD法施工时的不同加固措施对既有车站及轨道变形的控制效果进行了数值模拟分析,确定了施工中地层加固范围及加固长度等注浆加固参数。现场监测分析结果表明,基于数值模拟分析优化并实施的区间隧道交叉中隔壁法(CRD)开挖方案以及在左右线隧道间的夹土层、隧道掌子面地层及隧道左右外轮廓3 m内地层进行加固的施工技术方案保证了既有线轨道变形速率不大于0.04 mm/d和既有车站主体结构累计变形量小于10 mm的要求。     

大断面浅埋黄土隧道双侧壁开挖技术应用

在大断面隧道施工中,黄土围岩隧道施工通常易发生塌方、围岩收敛、沉降大、渗水系数大、遇水易滑塌、失稳等地质灾害,特别是大断面浅埋黄土围岩隧道的收敛变形和沉降时常发生,施工难度较大。结合青海省西宁市G109小峡口（王家庄至昆仑路段）改建工程大南山隧道施工经验,针对大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工准备、初期支护与二衬等各工序循环衔接、加固拱脚、监测围岩变形等重要技术措施展开分析,对同类工程施工质量、安全等控制有重要的参考意义。     

平行褶皱构造对隧道围岩变形的影响研究

岩层受力弯曲变形形成褶皱构造,隧道穿越褶皱地质构造时,在复杂地质构造及地应力条件影响下,隧道围岩容易发生变形破坏,影响隧道的稳定性。针对隧道在平行于褶皱轴线穿越平行褶皱构造地质时的围岩变形问题,文章采用有限差分法并结合实际工程中褶皱构造的隧道围岩进行了数值模拟计算,探究了隧道围岩的变形规律,提出了控制围岩变形的思路。结果表明,隧道在平行于褶皱轴线穿越平行褶皱构造时,拱顶及仰拱部分更容易发生变形破坏,且主要集中在软弱岩层部分及软硬岩层分界面处,具体为向斜类型的软弱岩层上分界面和背斜类型的软弱岩层下分界面处,因此可考虑采用加强拱顶及仰拱围岩的位移控制,加固处理平行褶皱构造中的软弱岩层部分来减小隧道围岩变形的控制思路。     

软土盾构隧道芳纶布加固机理和效果研究

运营盾构隧道的横向收敛变形直接关系到隧道的结构安全,粘贴芳纶布是常用的隧道变形整治加固方法之一,然而目前对其加固机理和加固效果还不明确。论文利用数值模拟方法,以隧道横向收敛变形和接缝张开量为指标,探讨了芳纶布对隧道横向变形的加固机理和加固效果;针对芳纶布粘贴时机与粘贴层数对加固效果的影响进行了参数影响分析。研究发现,粘贴芳纶布能有效地限制隧道横向收敛和接头变形,但芳纶布加固效果受隧道变形程度的影响,即隧道变形越小,加固效果越好;增加芳纶布粘贴层数,可以显著提高加固效果,最佳加固层数为2~3层。     

浅埋软弱围岩隧道变形特征研究

软弱围岩隧道受开挖扰动影响变形明显,施工中若稍有不慎,就会导致隧道塌方。文章以厦门莲岳隧道A匝道隧道为工程背景,结合隧道所处地质条件,采用数值模拟和现场监测相结合的方法,对浅埋软弱围岩隧道变形特征进行了研究。结果表明,对于软弱围岩隧道,不论是全断面开挖还是台阶法开挖,掌子面挤出位移最大,拱顶下沉和地表沉降次之,洞周收敛最小;隧道围岩变形可以分为掌子面前方的先行变形和掌子面后方变形,围岩条件越差,先行变形越大,约占总变形的10%~30%;采用台阶法等分部开挖工法,可减小对掌子面前方围岩的影响范围及变形。在对浅埋软弱围岩隧道的周边环境有严格变形控制要求时,要采取更为严格的预加固措施来控制隧道施工引起的围岩变形,以确保隧道施工及周边环境的安全。     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。     

不同防护措施下盾构下穿施工对既有桥梁 结构物的影响研究

当盾构隧道近距下穿铁路桥梁结构物时,为保证既有铁路桥梁的运营安全,工程中通常采取一定的加固防护措施来控制铁路桥梁结构物的变形。文章以洛阳轨道交通1号线盾构隧道下穿东北联络线特大桥工程为背景,利用有限元软件ANSYS对既有铁路桥梁结构物的加固防护措施进行对比分析。研究结果表明,盾构掘进过程中其最大影响位移可能出现在施工过程中而并非完全贯通后;采用注浆加固与隔离桩防护措施对控制桥梁墩台及桩基位移均可取得一定的效果,但不同方向的控制效果存在较大差异,而且两种工法在控制位移的效果上也略有差异。     

高地应力软岩隧道预留空间法试验研究

兰渝铁路多座隧道通过高地应力软岩地层,施工中大变形问题极其突出。文章依托毛羽山隧道工程,通过对预留空间法应力释放进行了构思与试验分析,揭示了高地应力软岩隧道采取预留空间法的变形规律和应力释放能力。试验结果表明,通过采取预留空间法,可以解决高地应力软岩条件下施工的应力释放问题,使初期支护处于安全状态;对预留空间法进行设计时,柔性防护罩可采用4×φ22 mm格栅钢架及25 cm网喷混凝土,钢架纵向间距为1榀/0.75 m,预留空间量可取30~50 cm。     

昔格达组地层大断面隧道掌子面玻璃纤维锚杆加固参数研究

昔格达组地层水稳性差,遇水后岩体工程性质迅速劣化,在该地层中修建隧道易产生围岩大变形、掌子面坍塌等灾害。文章基于岩土控制变形分析法,以成昆铁路桐梓林隧道为例,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,对昔格达组地层大断面隧道掌子面采用玻璃纤维锚杆加固的参数进行了研究,确定了锚杆的加固密度为0.65根/m~2;建立了昔格达地层隧道掌子面失稳破坏模式,由其纵向破坏深度确定了锚杆加固长度的合理取值范围为8～11 m;通过掌子面前方塑性区分布深度确定了锚杆的搭接长度为4 m。     

隧道软弱围岩变形特征及处治技术研究

文章以广西河池至百色高速公路机场隧道软弱围岩段处治为例,总结分析了隧道软弱围岩变形的特征,提出了针对掌子面挤出变形、拱脚围岩下沉变形、支护结构变形及隧底软弱围岩处治等成套处治技术,成功解决了机场隧道软弱围岩段大变形问题,对后续类似工程问题具有参考意义。     

某市地铁3号线隧道几何尺寸及注浆加固效果影响分析

为了减少甚至避免盾构隧道横断面变形超限现象,需提前采取注浆加固控制措施予以控制。文章以穿越淤泥质土层的广东某市在建地铁3号线隧道为对象,针对隧道14~21m不同埋深,采用三维有限元实体模型,对三种不同隧道内径和四种不同管片厚等参数共43个工况进行建模计算,分析隧道几何尺寸及注浆加固效果对隧道横断面变形的影响。     

浅埋粉砂岩地层隧道洞口段施工的数值模拟研究

浅埋粉砂岩地层隧道开挖时若处置不当容易引起较大的地表与隧道沉降,甚至会导致隧道掌子面坍塌。文章结合广西沙弯隧道洞口进洞方案,采用数值模拟的方法,研究了首先采用超前小导管注浆与环向注浆加固隧道掌子面,再采用三台阶七步开挖法时,地表沉降与隧道拱顶沉降的变化情况。结果发现:这种施工方案能够保持隧道掌子面与洞口边坡的稳定性,同时地表沉降与隧道拱顶沉降可控,且隧道开挖对隧道中线两侧1.5b范围内地表沉降影响较大,锁脚锚杆能够有效控制隧道的横向收敛变形,二次衬砌应该及时施工。