上软下硬地层地铁隧道安全覆岩厚度研究

上软下硬土岩复合地层地铁隧道拱顶以上覆岩厚度对围岩自稳起关键控制作用,然而目前关于隧道安全覆岩厚度及其一般规律尚无统一的认识和标准。基于此,文章首先采用有限元强度折减法对不同软弱地层厚度Hs和开挖跨度D下的地铁隧道安全覆岩厚度进行研究,得到了地铁隧道临界安全覆岩厚度Hrcv与软弱地层厚度Hs间的数学拟合方程,并绘制了临界安全覆岩厚度、软弱地层厚度与开挖跨度"H_(r_(cv))-H_s-D"三维空间分布图;然后通过对青岛地铁隧道施工过程监测数据进行统计分析,验证了隧道围岩自稳性及对周边环境影响的程度与安全覆岩厚度具有良好的相关性。     

客运专线超大断面隧道施工过程三维力学分析

客运专线上的隧道开挖断面积在150m2以上,必须选择合适的施工方法才能满足建设需要.对此,文章以Ⅳ级围岩为研究对象,根据隧道埋深的不同,对深埋情况下的台阶法和环形开挖留核心土法、浅埋情况下的CD法和CRD法等开挖方法进行了三维数值模拟;通过对超大断面隧道基本受力规律的分析比较,给出了适合于超大断面隧道的安全、经济、有效的施工方法.     

石混合地层浅埋隧道施工新技术

文章以某隧道穿越卵石混合地层为例,为解决该隧道施工过程中存在开挖严重、锚杆穿深困难、岩块连续下落等问题,提出了一种三台阶互补循环开挖方法,取代原有的CD法和CRD法,并优化了支护体系。结果表明,该方法减小了围岩扰动,提高了施工过程的安全性和结构的可靠性。新的开挖方法和优化的支护体系可以填补卵石混合层隧道设计与施工的空白,为今后此类隧道的施工提供参考。     

荷坳隧道四洞小净距段支护结构设计研究北大核心CSCD

多洞空间小净距隧道支护结构参数量化设计与安全性分析是当前设计中的一大难题。文章针对深圳机荷高速公路荷坳隧道四洞小净距段的设计,采用总安全系数法对四洞的开挖与支护模式、各洞的开挖顺序及支护参数进行了研究比较,并采用隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法对支护结构的安全系数进行了对比计算,得出以下结论:(1)提出了基于总安全系数法原理的多洞空间小净距隧道设计方法;(2)根据总安全系数法得出了荷坳隧道四洞小净距段应采用“先行洞二次衬砌完成后再开挖下一孔隧道”的开挖与支护模式,且应按洞1→洞2→洞3→洞4的开挖顺序施工;(3)隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法虽无法得出结构的总承载安全系数,但在一定程度上可以反应部分支护结构的安全性。     

超浅埋大跨度隧道节能环保开挖方案研究

本文以保证施工安全、保护地表环境、节能减排为原则,基于ABAQUS有限元软件建立超浅埋大跨度隧道台阶法、CD法、CRD法三种不同开挖方式下的数值模型,分析由开挖引起的土体应力场、衬砌应力场及土体竖向位移,评估不同开挖方法对结构的影响,并结合盖挖法,从环保、节能的角度,选择台阶法作为合理的开挖工法,并根据监测数据对现场实际施工进行了验证。     

粉煤灰地层浅埋大断面连拱隧道预加固方式研究

由于粉煤灰地层本身工程性质较差,隧道开挖时不同工序及支护方式的变化也极易影响掌子面的稳定及支护结构的安全.本文结合盐坪坝隧道埋深浅、跨度大、穿越不良地层粉煤灰地层的特点,对浅埋暗挖大断面隧道工程中常用的地层预加固方式做简要介绍并分析其适用性,结合现场实际,提出了一种适用于粉煤灰地层大断面连拱隧道的预加固技术,主要采用高压旋喷桩对穿越粉煤灰地段实施地表加固,从现场施工情况来看,盐坪坝隧道现已成功贯通,期间没有发生掌子面坍塌、地表沉陷等情况.     

散岩堆积体中特大断面公路隧道洞口段合理施工工法研究

为研究散岩堆积体中隧道洞口段最适宜的开挖方式,文章以火凤山隧道(双线隧道)为工程背景,采用拉格朗日有限差分软件FLAC3D建立土体三维计算模型,对施工期隧道洞口段分别采用三台阶、三台阶预留核心土、三台阶七步法、CD法和CRD法共五种工法进行数值模拟开挖,分析不同施工工法下围岩应力分布及变形规律,提出适用于散岩堆积体地层条件下的隧道洞口段施工工法。研究结果表明:从隧道竖向位移分析得出,五种工法对应的最大位移分别为28.18cm、25.90cm、21.43cm、18.58cm、14.13cm;从围岩应力来看,五种工法围岩应力分布规律上并未出现明显区别,只是在量值上有一定差异;随着围岩的不断开挖,隧道埋深逐渐增大,隧道各特征点的最大位移值也不断增大;在掌子面前方一定范围内,即开挖断面还未达到监测断面的部分区域已经产生了一定的变形,但是变形较小;当开挖断面推进到监测断面时,随着开挖面的推进,拱顶下沉不断增大,其特点是初期下沉速率很大,而后随离开掌子面的距离变大,其速度逐渐减缓,并趋于稳定,围岩收敛先快速增长后逐渐平稳。     

断面隧道中半部CD法施工技术研究

以某隧道工程项目为例,研究半部CD法工艺在隧道开挖支护的应用要点。通过分析发现,在半部CD法应用阶段,需要从参数设计、围岩稳定性判断以及开挖施工等方面做好优化才能实现工艺效果。同时,与传统开挖支护技术相比,半部CD法能够有效控制围岩变形情况,同时原有设备与人员规模下能够实现多途径施工,提升开挖支护效果。但是,由于半部CD法的预留核心面积相对较小,因此需要对该技术进行深入研究,从而提升技术应用效果。     

复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力预测分析

为揭示复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移及应力,文章基于Покровский当层法,将该问题等效为求解均质地层位移及应力分布问题,结合Loganathan修正公式,推导了复合地层中浅埋盾构隧道开挖引起的地层位移、应变和应力分量表达式,构建了地层位移场分布预测模型。同时基于理论预测模型,对比分析了工程实例的预测位移与实测数据的差别,讨论了上下层土体弹性模量比n、地层深度z和土体泊松比μ对隧道开挖的影响;在分析含软弱夹层隧道开挖问题时,提出了软弱夹层等效厚度K的概念。研究结果表明:随着n的增加,地表最大沉降值Smax、地表附加水平应力σx和竖向应力σz的最大值均有所减小;随着z的增加,地层最大沉降值有所增大;随着μ的增加,Smax有所减小,地表附加水平拉应力σx和竖向应力σz的最大值有所增加;当软弱夹层等效厚度K增加,Smax有所增加;隧道施工时,上硬下软地层产生位移及应力扩散现象,上软下硬地层产生位移及应力集中现象。     

上软下硬地层隧道变形规律及预留变形量研究

为保证地铁隧道下穿上软下硬地层施工中预留变形量合理,避免支护开裂、侵限等问题,以重庆某地铁隧道施工为例,通过对比数值模拟结果及现场监控量测数据,分析上软下硬地层隧道变形规律及预留变形量,得出隧道断面为“岩层+拱顶原状土+上覆回填土”“全断面岩层+拱顶薄赋岩+上覆回填土”的不同工况下,上软下硬地层隧道开挖最佳预留变形量取值,为相关工程提供借鉴。     

注浆技术在复合地层滑坡体隧道工程中的应用

蒙华铁路五原隧道滑坡堆积体内夹杂砂质新黄土、粘质新黄土、细圆砾土、粉质粘土等多种地层,斜井开挖揭示掌子面富水,初期支护变形较大。为确保隧道开挖安全,决定采用地表袖阀管注浆加固技术。文章详细阐述了袖阀管注浆施工工艺、注浆加固效果的分析评价方法以及不同地层的注浆加固机理。实际应用效果表明,袖阀管注浆兼有渗透注浆、挤密注浆和劈裂注浆的独特优势,能有效提高隧道洞身地层整体性和稳定性,确保复合地层滑坡体隧道施工安全。     

西安地铁九号线区间“先隧后井”合理开挖方案研究

风井横通道穿越既有盾构隧道管片施工是"先隧后井"法施工的难点,选择合适的开挖层数、台阶间距及管片的破除方式对开挖面的稳定、邻近盾构隧道管片的安全及地表沉降控制是极为重要的。文章以西安地铁9号线某区间为工程背景,构建"先隧后井"法施工的3D有限元模型,并根据地表沉降实测值,进行盾构隧道掘进过程的追踪模拟和地层参数反演分析。结果表明:采用分层分台阶留核心土方法来开挖横通道较为合理,其中开挖层数建议为4层,台阶间距建议为3 m,在横通道掘进穿过既有盾构隧道管片时,应先破除与横通道交界处两侧管片,再破除中间部位管片,且在破除管片前应放松影响区内管片之间的连接螺栓,减少对管片的纵向和环向破坏。     

复合地层隧道开挖面稳定性分析

文章针对隧道开挖地层为复合地层的情况,构建复合地层隧道数值分析模型,研究复合地层隧道开挖面稳定性,同时分析不同支护压力作用下开挖面位移及塑性区的变化特征。研究结果表明:(1)研究复合地层隧道开挖面位移与塑性区变化特征,上软下硬的开挖面位移由0.04m增加至0.45m,塑性区范围扩展且集中于开挖面前方;(2)不同支护压力能够有效降低开挖面位移,支护压力与开挖面位移呈现指数函数降低,同时塑性区范围逐渐向软硬岩分界面处收缩,直到开挖面前方无塑性区;(3)极高支护压力作用下,塑性区不仅不会消失,甚至会由顶底板处重新扩展到软硬岩分界面处。     

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。     

浅埋软弱围岩隧道快速进洞方法及稳定性控制技术研究

浅埋软弱围岩隧道一般采取CD法、CRD法和侧壁导坑法进洞,这些常规进洞方法需设置或拆除大量临时支撑,在一定程度上影响了整座隧道的工程进度。文章以某高速公路隧道为依托,建立了在超前大管棚和小导管联合预支护条件下采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法进洞的三维数值计算模型,对比分析了不同开挖方法控制围岩变形和支护受力的优劣,提出了"地表注浆+扩大拱脚+拱架Z型连接+拱脚槽钢纵梁"稳定性控制措施下的三台阶七步法快速进洞方案。数值计算和现场实测结果表明:该进洞方案更有利于发挥支护结构的棚架效应,可有效控制地层变位,减小支护应力,在保障安全进洞的同时,加快了施工的进度,可为类似工程提供参考和借鉴。     

卵石地层地铁隧道近接施工位移特征研究

以北京地铁9号线某区间隧道近接既有铁路桥梁施工为背景,文章基于Hardening-soiJ本构模型采用三维数值计算与现场实测结果相对比的方式,研究卵石地层地铁隧道近接既有铁路桥施工的位移特征。研究得出的结论为:(1)卵石地层岩体较为松散,胶结性较差,围岩稳定性较低,可引入Hardening-soil模型模拟其应力-应变关系;(2)区间隧道开挖引发的竖向位移主要集中在隧道拱顶部位,并随着向地层深部的发展逐渐衰减;(3)地铁区间隧道施工引发的地表沉降可认为是两条单洞隧道地表沉降曲线的叠加,现场实测与数值计算得出的规律一致;(4)既有铁路桥结构最大位移值小于《铁路线路修理规则》的容许位移,现有开挖方式和支护参数满足既有结构安全运营条件;(5)地铁区间隧道开挖引发的地层、既有桥梁结构水平位移整体较小;(6)区间隧道开挖引起的土体扰动主要集中在隧道洞周5.4 m范围内。     

大断面黄土隧道弧形导洞法施工关键技术研究

郑西客运专线黄土隧道总长约52 km,涉及多种类型黄土地层,且隧道埋深及含水量变化大,属于极为复杂的大断面黄土隧道群.为保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实际和测试结果,对大断面黄土隧道采用弧形导洞法施工的变形特点进行了研究分析.研究结果表明,弧形导洞法不仅适用于不同埋深条件下的砂质及粘土老黄土隧道,而且可用于浅埋非饱和砂质新黄土隧道.文章针对三台阶七步开挖的弧形导洞法提出了核心土、短台阶、大拱脚、快封闭等关键施工技术和施工要点.     

粉煤灰地层大断面连拱隧道开挖进尺研究

粉煤灰地层具有结构松散、强度低、孔隙率大、物理不均匀等特点,隧道穿粉煤灰地层工程地质差因此施工难度大.本文依托盐坪坝隧道研究了开挖进尺对围岩稳定性的影响,利用Rhinoceros建立盐坪坝隧道大断面连拱隧道的网格模型并导入FLAC3D软件中进行数值计算,研究表明:当进行上台阶环形开挖时围岩变形出现突变,开挖进尺对隧道拱顶、拱肩位移影响较大,开挖进尺从2.0 m增加到3.0 m时拱顶变形增加1.09 mm,拱肩变形增加0.9 mm,远大于开挖进尺从1.0 m增加到2.0 m时的变形,考虑开挖安全和施工进度,最终选用2.0 m为施工循环进尺.     

太中银铁路土石分界地层隧道施工工艺参数选择和优化

土石分界地层隧道的施工,由于其岩体石质较差,风化严重并且还经常夹有泥层或泥砂层,自稳能力差,施工极其困难,安全风险及压力极大,施工方法及工艺参数的选择对施工能否安全顺利进行至关重要.文章结合太中银铁路土石分界地层隧道的施工情况,初步拟定几种相对适合的开挖方法,通过数值模拟计算,分析不同开挖参数对隧道稳定性的影响.根据洞周位移、围岩塑性区分布以及支护结构受力情况,并结合隧道具体的地质条件,分区段确定和优化隧道的施工工艺参数.     

胡麻岭隧道泥岩段改制机具施工技术

文章结合胡麻岭隧道的泥岩特性,通过改变挖掘机挖斗斗齿的长度及与围岩的接触面积,解决了国内软弱围岩地层采用钻爆法开挖及普通机械开挖存在的扰动大、超挖严重、效率低下等问题,使其形成快速施工能力.