禾洛山隧道富水地段施工技术

研究目的:隧道穿越富水地层时,极易发生涌水、突水事件,造成隧道塌方,支护变形等质量事故,严重影响隧道正常施工,并给人身设备安全造成巨大安全隐患。为保证正常施工,最大程度地减少富水隧道施工中造成的工程投入和人员伤亡,迫切需要解决这方面的施工技术难题。研究结论:隧道穿越富水地层时,必须做好地表宏观地质预报和施工中的预报工作。隧道开挖中,集中股状型涌水采取了掌子面和掌子面后方同时进行超前引水措施,开挖支护采取正台阶法预留核心土施工,超前支护使用3排超前小导管。片状型涌水采用掌子面超前引水措施,掌子面出现凝灰岩的按照三台阶法开挖支护,上台阶预留核心土,超前支护使用2排小导管。没有出现凝灰岩的按照正台阶法施工,上台阶预留核心土,超前支护使用3排小导管。     

带微桩支撑的长大管棚在隧道进洞中的应用

甘塔斯隧道是阿尔及利亚55 km铁路复线项目的控制工程,隧道进出口是泥灰岩地段,属软弱围岩。进洞采用长大管棚预支护方案,配以微桩支撑。施工中严格遵守操作步骤及施工要点,保证了施工作业的安全,取得了进洞的成功。     

深埋风积沙地层隧道掌子面失稳特征研究

研究目的:风积沙是一种黏聚力低、自稳能力差的土体,给隧道设计和施工带来很大困难。本文研究旨为揭示不同掌子面角度下深埋风积沙地层隧道的掌子面失稳特征,从而反馈设计施工。研究结论:(1)掌子面前方失稳区呈楔形状,再向上扩展形成封闭的灯泡状区域,随着掌子面角度增大,失稳区下部扩大,上部缩小,掌子面稳定性逐渐改良;(2)掌子面角度对于失稳区的纵向、横向尺寸影响不大,失稳区前边界约为掌子面前方1倍洞径处,横向跨度约为2倍洞径;(3)失稳土体中存在压力拱,其顶点位于拱底上方1~2倍洞径间,随着掌子面角度增大,失稳区形成的压力拱顶点在下移,跨度在减小;(4)本文推导了适用于深埋风积沙地层的掌子面支护力计算公式,并提出了相关设计施工建议;(5)本研究成果可应用于深埋风积沙隧道,尤其是台阶法或盾构法开挖的隧道。     

构造破碎带隧道掌子面稳定性及加固效果分析

在构造破碎带地层中隧道开挖掌子面易失稳。采用有限元软件MIDAS/GTS模拟上下台阶法开挖,研究掌子面失稳机理及需采取的应对措施,并提出8种掌子面加固方案。结合洞内掌子面与拱顶监测数据,研究各加固方案下掌子面挤出位移、拱顶沉降位移及掌子面塑性应变。研究结果表明:构造破碎带掌子面挤出位移过大,地层软弱易进入塑性状态致使掌子面失稳;上台阶掌子面的中下侧为最容易失稳部位;采用原始支护+注浆加固4 m的方案对掌子面注浆加固能降低掌子面挤出位移、拱顶沉降位移及塑性应变,该方案支护效果最佳。     

细砂层铁路隧道水平旋喷桩超前预支护施工技术

蒙西至华中铁路银山二号隧道洞身范围内均含有不同程度的细砂层,开挖过程中出现溜砂、涌砂、掌子面滑塌、拱顶超挖,导致隧道初期支护施工困难,安全隐患突出,施工质量无法保证,初期支护沉降变形。本文从支护参数选择、设备配置及选型、工艺流程、工序施工要点等方面详细介绍了水平旋喷桩超前预支护技术。结果表明,该技术在隧道细砂层段落加固处理中,具有提高开挖面的整体稳定性、保证隧道施工安全、提高施工效率等方面的明显优势,可为今后软弱围岩隧道超前支护施工提供参考。     

深埋软岩隧道掌子面变形控制研究

以陕西汉中新茨沟隧道工程为背景,研究不同支护参数、不同台阶长度、不同台阶高度3种情况下隧道掌子面变形规律。通过三维数值模拟和现场监测数据分析得出以下结论:对于深埋软岩隧道,掌子面挤出变形量大,变形速度快;掌子面挤出变形受初期支护参数和上台阶断面开挖高度影响显著,实际施工过程中应通过加强初期支护参数和减小上台阶高度控制掌子面变形,确保隧道整体稳定。     

软弱围岩隧道机械化全断面施工超前支护体系设计方法研究

保证掌子面的稳定是实现软弱围岩隧道机械化全断面施工的前提,合理的超前支护措施及参数是控制掌子面稳定性的有力手段。针对目前隧道超前支护设计方法不完善且多依赖于工程经验的现状,提出隧道超前支护体系定量化设计方法。基于经典楔形体模型,推导了考虑四种常用超前支护措施(掌子面喷混凝土、超前管棚、掌子面锚杆、掌子面预注浆)时掌子面稳定系数K的计算公式,提出了掌子面喷混凝土支护力P_1、掌子面锚杆支护力P_2、管棚支护下围岩压力折减系数α_1、掌子面预注浆加固后围岩黏聚力增大系数α_2的计算方法,制定了隧道超前支护体系设计流程,并以郑万高速铁路荣家湾隧道为背景验证了该计算方法的合理性。研究成果可以为软弱围岩隧道超前支护体系设计、优化提供理论支撑。     

高速铁路隧道超前支护稳定性试验研究

为研究深埋隧道超前支护的应用效果,依托银兰高铁香山隧道工程,模拟开展隧道三台阶法开挖对比试验,通过分析不同位置土压力变化情况、掌子面变形情况和锚杆微应变峰值变化,研究锚杆支护对于掌子面和围岩稳定性的影响。研究表明：(1)锚杆支护对土体变形有很好的限制效果,并且对于竖直方向土体限制要优于水平方向。(2)锚杆支护对于掌子面前方土体的加固限制了上方围岩的变形范围,间接提高了围岩稳定性。(3)锚杆支护后,掌子面最终变形量减少0.92 mm,位移量较未支护减小近50%。(4)掌子面中部位置的锚杆支护效果最优,而上部锚杆变形较大,建议与小导管、管棚等配合使用。研究成果可为隧道施工时对于掌子面锚杆超前支护的稳定性提供理论参考。     

青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工

研究目的:青岛仰口隧道长约3 900 m,是青岛滨海公路的控制性工程.双向双洞六车道,隧道宽16.8 m,高9.6 m,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用锚喷支护,二次衬砌采用模筑混凝土结构.隧道穿越地层为花岗岩,Ⅴ级围岩段约400 m,国内目前一般大断面软弱围岩采用"CD工法"、"CRD工法"或双侧壁导坑法分块施工,工序转换多、施工速度慢且大型机械无法作业,临时工程和废弃工程量大.研究结论:为了实现大型机械化作业加快施工进度和减少临时工程废弃量,Ⅴ级围岩段采用导管超前注浆加固,初期支护适当加强并紧跟掌子面,隧道采用全断面和台阶法开挖,便于大型机械配套作业,加快了施工进度,平均单掌子面月开挖成洞140 m.硬岩隧道III级、Ⅲ级、Ⅴ级围岩段可以采用台阶法开挖.     

高寒特长隧道高应力富水环境下的结构技术研究

由于位于富水断层破碎带的山岭隧道地层岩性复杂、围岩破碎,地下水补给源充分,在施工中严重影响了隧道围岩的稳定性,极易发生高压突水等地质灾害。本文结合大坂山隧道富水断层破碎带的施工,通过使用FLAC3D有限差分数值模拟软件中的流固耦合模块,研究了该类高寒特长大隧道在高应力富水环境下的结构安全技术,分析了在断层破碎带区域施工过程中的渗流规律以及掌子面稳定性的流固耦合机理,并对隧道开挖过程中产生涌水灾害时掌子面前方水压、掌子面变形和掌子面塑性化规律进行了研究。在对比分析不同开挖方法的基础上,提出了合理的开挖方法和支护措施(采用小导管预注浆加固结合H175型钢进行支撑),有效地控制了围岩的变形,很大程度保证掌子面稳定。     

黄土塬区浅埋大断面隧道掌子面失稳机理研究

研究目的:高速铁路以隧道形式穿越黄土塬区时,受地下水位高、含水量大、围岩分级高、浅埋段距离长等特点的影响,隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险高。大断面黄土隧道掌子面稳定分析中,大都集中在浅埋短距离隧道的横向二维问题上,很少提到浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定问题。研究结论:(1)针对黄土塬区大断面隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险,建立了利用Terzaghi松动土压力理论的三维修正分析模型,推导出了浅埋长距离隧道掘进施工中掌子面稳定性的计算公式;(2)研究了黄土隧道三台阶预留核心土工法施工中掌子面稳定性与黄土含水量之间的关系,提出了黄土塬隧道掌子面施工稳定含水量界限参考值为20%,针对性地提出了安全预防措施;(3)该研究成果可有效指导黄土塬区浅埋慢坡隧道掌子面安全施工,为浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定分析和安全控制提供理论依据。     

浅埋暗挖矩形隧道施工方案比选研究

针对某新建地铁浅埋暗挖矩形隧道的工程特点,采用FLAC3D软件对各导洞不同开挖顺序的施工方案进行数值模拟。通过对比分析地表沉降、隧道拱顶沉降、底板隆起位移、初期支护内力等指标,寻求区间隧道周边地层变形及结构受力的特点和规律,从而选出最优的施工方案。研究表明:矩形隧道断面6导洞(先中间后两边)非对称开挖顺序可有效控制地层变形和结构受力;地铁区间隧道地表沉降曲线呈现"凹槽"形状,在隧道横断面方向影响范围约为4倍开挖跨度,掌子面开挖过后监测断面处地表沉降量所占比例约为60%;隧道拱顶沉降和底板隆起位移大部分发生在掌子面位于监测点前后10 m范围内,各导洞开挖顺序对支护结构内力影响较小;工程应用实践表明采用推荐的6导洞施工方案是安全可行的。     

浅埋暗挖法隧道穿越建筑物下软流塑地层施工技术

南京地铁花神庙站—南京南站区间隧道位于软流塑地层,该地层具有"三高一低"特性(高含水量、高压缩性、高灵敏度、强度低),开挖后围岩自稳能力极差,掌子面及拱顶易坍塌,且隧道上方有建筑物,施工难度大,隧道复合衬砌支护施工采用了超前大管棚、小导管超前支护、掌子面注浆加固等支护措施,并增加径向超前注浆作为辅助措施,同时采用监控量测的信息化技术指导施工,避免了作业面坍塌,有效地控制了地面及房屋沉降,确保了施工安全。     

水下隧道涌水量分析与合理安全覆岩厚度的确定

针对某市某水下隧道施工场地的水文地质、工程地质特点,采用FLAC3D数值方法对该隧道进行数值模拟,得到隧道涌水量随时间变化的趋势；分析涌水量大小与隧道顶板厚度的关系,并预测了隧道开挖后不支护情况下的失稳时间.研究表明,综合考虑水下隧道顶板安全厚度与开挖支护间隔时间是水下隧道安全施工的关键,为水下隧道施工组织设计与防排水设计提供参考依据.     

软弱围岩大断面隧道开挖面变形控制技术

软弱围岩隧道的开挖容易造成开挖面失稳坍塌、冒顶,以及地面与拱顶沉降过大等险情,所以需要对围岩和掌子面进行加固,以保证施工安全。以浙江野猪山隧道为工程背景,根据其掌子面采用长14 m、搭接长度为8 m的玻璃纤维锚杆加固后的实际监测,通过有限元模拟理论分析,得出掌子面挤出变形和拱顶沉降近似成线性关系。由此可以根据掌子面后方的拱顶沉降值预测掌子面前方的土质情况,以便及时采取加固措施。     

米拉山隧道软弱围岩大变形施工防控技术

米拉山特长隧道位于西藏高海拔高寒地区,空气稀薄、气压低、自然条件和地质条件恶劣,且面临着围岩变形失稳、突泥、涌水、施工通风等诸多工程技术难题,是国道318线林拉公路工程工布江达至墨竹工卡段改造的重点控制性工程;米拉山隧道在软岩大变形段施工中出现了坍塌、大变形、初支开裂、掌子面失稳等多种病害问题;结合工程实践,全面总结了针对这些病害的处理措施,在此基础上,从隧址区周边踏勘、加强超前地质预报、监控量测、增大预留变形量、初期支护设计、预控制掌子面变形坍塌、预控制中下台阶落底开挖变形坍塌、软弱围岩内支撑施工方法和地表加固等方面,系统提出了软弱围岩施工大变形预防控制措施,为类似工程的施工提供了经验。     

铁路隧道开挖作业线机械化与施工技术研究

结合高铁隧道工程实践,对比分析开挖作业线机械化选型,并就不同管径超前支护施工优劣做对比,探讨超欠挖控制技术以及凿岩台车装药平台个数的优化等。结果表明:单洞双线隧道机械化开挖建议采用1台阿特拉斯产全电脑三臂凿岩台车和1台铁建重工产全电脑三臂凿岩台车,能够满足现场施工需要;单洞单线隧道机械化开挖建议采用1台铁建重工产全电脑三臂凿岩台车或铁建重工产2臂凿岩台车。凿岩台车施工超前支护,建议采用Φ51自进式管棚超前支护方式。开挖进尺短时,周边眼采用长眼爆破,能有效控制超挖;开挖进尺大时,为了控制超挖,周边眼采用长短眼爆破。三臂凿岩台车吊篮增加至6个时,工效达到最优,可以满足现场施工需要。     

WSS工法注浆在城际铁路隧道中的应用

1 工程简介 东莞—惠州城际轨道交通项目某标段位于广东省东莞市,标段内设有明暗挖车站,采用矿山法及盾构法施工的隧道.其中采用矿山法施工的隧道洞身处于富水软弱地层、W4全风化片麻岩、含砾砂岩、第四系富水残积层和全新统冲积层.全风化地层遇水易软化,开挖中易出现掌子面失稳等险情,给隧道正常掘进带来较大安全隐患,同时影响施工进度.按原设计方案,采用全断面注浆加固地层,止水加固效果并不理想,为确保施工安全,隧道施工开挖前采用WSS工法注浆,对掌子面进行止水加固.     

基于精细爆破的隧道微台阶开挖工法与工程应用

研究目的:通过精细爆破技术和悬臂拼装式多功能台架应用,开发出一种适用于Ⅳ、Ⅴ级石质围岩隧道施工的开挖新工法,以解决软弱围岩隧道开挖掌子面与仰拱等后继工序安全步距保持、进度保障等施工问题.研究结论:基于精细爆破技术和悬臂拼装式多功能台架的隧道微台阶开挖工法,有效地提高了软弱围岩隧道开挖施工效率,为后继工序施工提供了更大的作业空间,缩小了掌子面与仰拱、二衬之间的距离,有利于保障隧道施工安全和进度.     

襄渝二线羊子岭隧道下穿既有铁路施工技术

襄渝二线羊子岭隧道进口下穿既有襄渝铁路,介绍浅埋隧道下穿既有铁路时的施工方法,重点介绍了D24便梁在加固既有线,对隧道边、仰坡用抗滑桩、骨架护坡、浆砌片石挡墙进行加固,对开挖面及时支护封闭,隧道施工采用小导管注浆和长35 mm的φ89 mm大管棚支护,上下导坑超短台阶开挖,二衬紧跟掌子面,确保既有线行车安全的施工技术。