基于拱部CD法修筑的土岩复合地层双层初期支护拱盖法隧道结构稳定性研究

文章以青岛地区典型的"上软下硬"土岩复合地层为工程地质背景,在充分调研、统计、归纳地层纵深岩土体力学参数的分布规律及特征的基础上,以初期支护拱盖"拱脚岩跨比"作为控制变量,建立拱部CD法修筑的拱盖法隧道结构稳定性分析模型,对不同拱脚岩基岩性+覆岩厚度组合下的结构变形规律和拱脚岩体塑性区分布特征进行分析、总结,提出了相应...     

拱盖法隧道围岩稳定性模型试验研究

文章利用大尺寸模型试验,研究了拱盖法隧道开挖过程中地表的发展模式和围岩受力情况。结果表明:隧道开挖过程中地表沉降先后经历了缓慢沉降、快速沉降和缓慢沉降三个阶段,其中中导洞开挖、竖向支撑拆除是沉降快速发展的阶段,拱部二次衬砌完成后开挖下部围岩对地表变形贡献不大;在掌子面推进过程中,监测断面各部位围岩荷载的释放过程具有较大差异性,拱部围岩荷载相比于拱脚和边墙释放更快,且幅度更大;拱部围岩中导洞开挖和临时支撑拆除会导致已稳定的围岩压力二次释放;由于支护的及时跟进,围岩自承能力得以发挥,围岩径向收敛变形得到较好的控制;拱部围岩中导洞开挖和临时支撑拆除会导致已稳定的围岩压力二次释放,建议工程中应将拱顶沉降作为拱盖法围岩稳定判别的主要依据。     

暗挖地铁车站拱盖法关键施工技术

针对中风化板岩强度较高、围岩稳定的特点,大连地铁在国内首次创新采用了拱盖法施作浅埋暗挖大跨车站并取得了成功。文章根据大连地铁中山广场站的设计施工情况,通过与PBA工法的对比,阐述了拱盖法的核心思想及其优缺点;并对拱盖法暗挖地铁车站初期支护扣拱后,全逆作、半逆作半顺作以及全顺作三种施工顺序在安全、质量、进度以及附加措施等方面进行了详细分析比较。分析结果指出,在没有成熟经验和相关数据支持的情况下,全逆作方案无疑是稳妥可靠的;针对大拱脚施工、扣拱施工、钻爆法施工、中板施工,以及钢管柱保护与高边墙围岩支护等关键技术问题应采取相应对策;拱盖法有待进一步优化和改进。     

上软下硬岩质地层大跨隧道叠合承载拱结构设计分析

在上软下硬岩质地层中修建浅埋暗挖大跨地铁车站隧道的工程实例较少,选择合理的车站结构型式和施工方法所参照的经验也十分有限。文章以大连地铁兴工街站为背景,通过对上软下硬岩质地层大跨隧道围岩松动特性进行分析和类似工程介绍,提出了一种叠合承载拱新型车站结构型式和相应施工方法,实现单拱大跨车站结构,其结构跨度可达20 m以上,并对该结构的初期支护和二次衬砌设计方法和受力特征进行了介绍。实际应用效果表明,叠合承载拱结构依靠拱部叠合初期支护拱结构承受施工期间全部荷载,在其保护下施工下部结构,可有效控制地层变形,同时适合岩质地层快速机械化施工。     

大跨度暗挖地铁车站拱盖法施工力学响应分析

依托大连地铁5号线石葵路站大跨度浅埋暗挖车站工程,采用FLAC3D有限差分软件进行三维数值建模,详细分析拱盖法施工过程中地表沉降、衬砌和围岩应力的变化情况,针对各施工阶段力学响应的特点提出相应的施工措施,并对大断面导洞合理的开挖控制间距进行优化,最后与实际监测数据进行对比.结果表明:大断面主体导洞的开挖是引起地表沉降的...     

护拱回填暗挖法隧道支护结构安全性评价

文章依托九景衢铁路荆生坞隧道工程,介绍了护拱回填暗挖法的施工步序,利用弹性理论推导了护拱与初期支护拱部的围岩荷载分担比例计算公式,采用极限平衡理论建立了边墙处围岩受力模型,推导了初期支护边墙附加围岩压力计算公式,最后通过建立荷载-结构模型,计算了护拱和初期支护的内力、安全系数,评价了护拱和初期支护安全性。结果表明:初期支护围岩荷载分担比例与护拱和初期支护的弹性模量、厚度有关,荆生坞隧道初期支护围岩荷载分担系数约为30%;护拱拱脚竖向压力导致边墙上部围岩沿破裂面滑动,对初期支护边墙上部产生一个水平向的附加围岩压力;九景衢铁路荆生坞隧道护拱回填暗挖段护拱和初期支护均处于安全状态,初期支护安全性随围岩荷载分担系数的增大而略有降低。     

深大竖井及转隧道正洞施工技术与安全分析

文章依托浏阳河隧道工程2号深大竖井施工实例,结合工程地质情况及施工中遇到的问题,提出了竖井施工技术及竖井转正洞的施工方案,即竖井采用明挖逆筑法施工,围护桩及喷锚支护与衬砌共同构成刚度较大的封闭式环状水平受力结构,竖井转正洞与竖井落底同步进行的施工方法,有利地解决了正洞开挖存在作业平台过高的问题。文章针对具体的施工过程建立了仿真模型,结合现场监测情况,分析了该施工方法的安全性。实施效果表明:地层位移、竖井的初期支护、竖井的二次衬砌、隧道正洞的初期支护受力均满足安全要求。竖井转正洞施工过程中,隧道正洞初期支护的较大弯矩集中在拱脚附近,最大弯矩随着开挖而增大。     

大跨度隧道Ⅳ级围岩取消仰拱施工实例分析

仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,能提高隧道结构的承载能力。文章以马鞍山隧道为依托,通过现场对Ⅳ级围岩隧道底板进行应力、围岩变形、初期支护和二次衬砌间的接触受力、底板岩体受到的垂直压力、关键部位的二次衬砌钢筋受力、混凝土内力及锁脚锚杆内力的全断面监测分析,确定取消部分Ⅳ级围岩的仰拱是可行的,并介绍了Ⅳ级围岩隧道取消部分仰拱的实施方法。     

软弱地层浅埋大跨隧道跳仓法拆撑空间效应研究北大核心CSCD

对于在软弱、破碎、富水地层中采用双侧壁导坑法修筑的暗挖大跨隧道,跳仓法施工依赖于初期支护的“棚护效应”维持拆撑后大跨结构的稳定性,常常面临拆撑步距小、风险高、效率低、代价大的困境,一旦拆撑方案采取不当,极易造成塌方安全事故。针对这一问题,以青岛地铁4号线错埠岭站为依托工程,通过理论分析与数值计算相结合的手段,论证了拆撑后初期支护“空间棚护效应”主要由“横向成拱效应”和“纵向成梁效应”组成,二者共同维持大跨结构的安全性与稳定性;同时确定了合理、安全、高效、快速的拆撑分区长度与隔仓分区长度,分别为L=9 m、S=18 m,并顺利通过了现场施工的检验。结果表明:软弱地层大跨隧道采用“隔二拆一、先内部后洞口”的拆撑方案是切实可行的,可为后续工程提供借鉴与指导。     

上坪格隧道塌方原因分析及处治措施研究

针对福建省漳永高速公路上坪格隧道塌方案例,文章在分析其塌方机理的基础上提出了相应的工程处治措施,并采用荷载-结构法对变更后塌方段初期支护和二次衬砌强度进行了验算。分析结果表明:不良地质、较差施工质量和不合理开挖工法是导致隧道塌方的主要原因;在塌方荷载作用下,初期支护和二次衬砌弯矩较大值发生在拱顶、左右拱腰、左右拱脚和仰拱部位,这些部位在施工中应给予足够的重视;初期支护危险截面的最小安全系数为1.93。二次衬砌危险截面的最小安全系数为2.43。均大于国家隧道规范规定值,满足工程安全性要求。     

富水砂卵石条件下大断面市政隧道浅埋暗挖法研究

文章以成都市人民北路北延线隧道为工程背景,在深入分析富水砂卵石地层特性的基础上,以洞口小净距段为重点,采用有限元法对大断面浅埋暗挖法隧道各区段进行数值模拟分析,获得了地层、初期支护和二次衬砌的受力特征以及一些可供类似工程参考的有价值的结论。     

Support Form and Construction Sequence for Soft Rock Tunnels with Small Spacing,High Stress and Deformation北大核心CSCD

Increasingly, stations are being extended to tunnels due to the effects of topography on mountain rail-ways and the requirements of the stations. A forked tail tunnel arrangement is the most popular one, but the concomi-tant effect of the following tunnel on the antecedent tunnel during construction of a tunnel with small spacing causes cracking of the primary support and secondary lining as well as heaving of the invert, which continues to trouble en-gineers. Different problems are encountered by different tunnels because of the complexities and variations of geo-logical environments. Using the construction of two single-line sections with small spacing for the Xinchengzi tunnel on the Lanzhou-Chongqing railway as an example, the support form for a soft rock tunnel with small spacing and high geostress and deformation, as well as the invert construction sequence of the left and right lines and secondary lining, are analyzed and discussed. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

On Safety in Dismantling Temporary Strut of Super-large Tunnels with Double-layer Primary Support北大核心CSCD

More and more multiple-track tunnels and super-large section tunnels have been built, and disman- tling of temporary strut is a weak point of the whole structure during force transfer when the secondary lining is con- structed. It is significant to guarantee structure safety during dismantling of temporary strut. Little systematic re- search on safety in dismantling of temporary strut of the super-large section tunnel with double-layer primary support has been conducted, so the internal force and security of the two-layer primary support of the Xinkaotang tunnel were analyzed by a numerical analysis and site measurement, and it proves the effect of two-layer primary support on the safety during strut dismantling. The research results indicate that: (1) with constant support thickness and one-time longitudinal dismantling length, the safety factor of secondary primary support is larger than that of the first primary support, and the safety factor of the first primary support is larger than that of the single-layer primary support. Change range of safety factor for the first primary support is smaller than that of the single-layer primary support, and the safe factor for the single-layer primary support is smaller than that of the secondary primary support; (2) with the same support pattern, the safety factors increase firstly and then decrease with an increase of the onetime dismantling length. The calculated results of various cases show that the reasonable one-time dismantling length for this project is about 9 m. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

武汉长江隧道盾构段结构型式研究

武汉长江隧道是我国在高水压、强透水地层中修建的第一条大直径盾构隧道,且左侧河床历年冲淤变化幅度较大,如何选择合理的隧道结构型式是工程设计必须考虑的关键问题.为此,在国内外现有单层管片衬砌和全环双层衬砌的基础上,研究提出了一种新型的“管片衬砌+非封闭内衬”的双层衬砌结构该结构在不增加隧道开挖直径的前提下,允分利用圆形隧道底部和两侧的富余空间现浇钢筋混凝土,并与车道板结构共同组成非封闭二次衬砌结构,可以大幅度地减少河床冲淤变化时的结构横向变形,并确保隧道底部与两侧这些重点部位的防水性能及结构长期稳定性,是一种值得推荐的创新结构方案.     

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。     

基于结构特征曲线的软岩隧道钢拱架力学效应研究

针对传统锚喷支护难以适应软岩隧道大变形的问题,文章通过把钢拱架和喷射混凝土同时工作分为钢拱架单独工作和联合工作两个阶段,利用SAP2000有限元程序研究了实腹式型钢拱架和空间钢桁架拱的力学特征及其单独工作的力学效应;考虑材料非线性与几何非线性,研究了钢拱架在不同支撑条件下的极限承载力和极限变形能力。结果表明:(1)将钢拱架单独工作作为支护的一个阶段是可行的;(2)侧向支撑及拱脚的约束情况对实腹式型钢拱架的作用效应有决定性影响;(3)空间钢桁架拱的整体刚度大于实腹式钢架拱,受侧向支撑影响小;(4)提出了提高钢拱架承载能力和变形能力的方法,为喷射混凝土及其它支护措施的实施提供了更多的时间和空间选择。     

基于ANSYS的公路隧道衬砌结构安全分析

文章基于大型通用软件ANSYS,以深埋条件下隧道为例,采用荷载结构法,对考虑仰拱作用的各级围岩两车道公路隧道衬砌结构进行计算,求解其强度安全系数并进行相关安全分析,所得结论可为工程人员参考。     

岩石蠕变对隧道二次衬砌结构影响的研究

岩石蠕变是岩石的重要力学特征之一.在隧道开挖完之后的很长时间内,围岩会因为蠕变而进行应力调整,蠕变产生的荷载由隧道的初期支护和二次衬砌联合承担.在隧道设计中往往将二次衬砌作为安全储备,而没有分析围岩蠕变荷载对二次衬砌的影响,因此分析隧道二次衬砌受力以及健康程度随时间的变化是十分有必要的.文章结合泥巴山隧道工程,利用大型有限差分软件FLAC3d的Burgers蠕变模型,分析了不同时间蠕变对围岩应力重分布以及对二次衬砌的力学性能的影响,得出了一些有价值的结论.     

Study on Designed Water Pressure Limit on Secondary Lining for Single-Track Railway Tunnels with High Water Pressure北大核心CSCD

With the rapid development of China high speed railway, there is a dramatic increase of deep-buried and long mountain tunnels, and more and more tunnels are disturbed by high water pressure during construction and operation. Design for tunnel lining with high water pressure is one of the central concerns in the field of tunnel engi-neering, and the key problem is to forecast water pressure on the secondary lining and determination of water pressure resistance grade. The upper limit of water pressure on the secondary lining is studied by investigation and analysis in this paper. The study shows: (1) There should be an upper limit for the grade of water pressure resistance; (2) It is not very effective to improve the tunnel structure bearing capacity by only increasing the lining thickness haphazard-ly, and the appropriate maximum thickness of secondary lining is 1 m; (3) It is also unsatisfactory to improve the tunnel structure bearing capacity by simply increase concrete strength grade. The appropriate concrete grade is between C40 and C50. (4) In view of tunnel structure safety and good operation performance, the upper limit of water pressure resist grade should be no more than 1.2 MPa. When water pressure on the secondary exceeds the designed value,comprehensive measures should be taken to adjust the value to the appropriate range. © 2018, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.