基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法关键技术研究

基于拱盖法的超大断面暗挖隧道洞内逆作工法是借鉴"明挖逆作"的施工理念,采用双侧壁导坑法或其他分部开挖工法完成隧道拱部开挖与二衬拱盖施工,在拱盖形成后,隧道中下部断面通过永临结合的支锚体系和合理的施工组织,通过开挖支护与衬砌结构的逆作法施工减小工程风险,降低施工难度;在隧道中下部断面施工阶段,沿隧道纵向、横向、竖向进行三维空间施工组织,为隧道施工提供了充足的施工作业空间.目前,该工法已成功应用于重庆轨道交通环线一期工程民安大道站主体隧道工程建设.通过工程实践证明,该工法在降低工程风险、减小施工难度的同时,能有效提高施工效率、减少工程投资、节约工期.     

软土地区下穿运营高铁通道工程关键技术研究

天津市武清区某城市干道下穿高速铁路及普速铁路立交工程是我国首例下穿运营高铁的通道工程,具有安全风险高、工程技术复杂、施工难度极大等特点。以高速铁路为研究对象,针对其软土地区及临近运营高铁等特点,分别对工程防护设计与安全评估技术、高压旋喷桩施工和开挖对桥台影响试验、全封闭止水、开挖、顶进施工技术以及监测技术进行了深入研究和测试,取得了大量宝贵的试验和实测数据,提出一整套软土地区临近高铁工程的安全评估和防护技术、监测技术和施工方法。研究结论:针对降水、开挖、打桩等关键工序进行安全评估计算分析是必要的;采取"分段开挖、边挖边压、上下分层、同层分片、逐片推进"施工措施,及"及时封底、分段浇筑"施工模式,可有效降低施工对高铁工程沉降变形的影响;旋喷桩施工对高铁影响较大,施工时需要注意控制压力,尽量在15 m以外。     

强震区极弱千枚岩区域引水隧洞施工技术

以高烈度地震区极弱千枚岩区域的涪江古城水电站引水隧洞的施工为例,运用隧道施工理论、系统优化等方法并充分结合现场实际情况,对施工方案进行了分析比较,提出了"短进尺、弱(不)爆破、快封闭、强支护、勤测量"的施工原则,确定了开挖施工工艺流程,进而提出了支护紧跟措施和方法。实践表明,研究出的开挖方法、作业顺序及支护结构与参数可以满足软弱千枚岩隧洞建设需要,能够保证隧洞围岩稳定和结构安全,可为类似工程提供一定参考。     

福州某软土地区深基坑开挖对周围建筑物影响的三维有限元分析

运用ABAQUS软件和二次开发的非线性弹性邓肯-张模型按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法,建立福州一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型,采用室内K0固结试样的邓肯-张参数,按总应力分析法对基坑开挖施工过程进行了数值模拟,研究结果表明:基坑的空间效应明显,较之规范建议"m"法,与现场实测值吻合良好。在此基础上,将基坑开挖施工可能影响到的周边建(构)筑物体现于模型中,则可较好地揭示基坑开挖可能对其造成的影响,为保护周边建(构)筑物的支护方案设计提供理论依据。     

精细爆破在地铁硬岩深基坑开挖中的应用

结合青岛地铁某深基坑开挖工程实例,介绍精细爆破在地铁硬岩深基坑开挖过程中的应用。根据工程地质条件,为满足周边复杂环境下的严要求,基坑采用"中部拉槽、横向分区、纵向分段、竖向分层"爆破开挖方案,增加了爆破自由面,同时,结合理论分析和多次试验数据的回归分析调整并选取合理的爆破参数,确保了爆破开挖的施工安全并加快了工程进度。     

软土地区逆作法地铁换乘车站基坑变形特性研究

研究目的:地铁嘉善路车站为上海市轨道交通9号线二期工程与12号线工程的换乘站,为地下三层岛式车站。场地浅层以淤泥质粉质黏土和淤泥质黏土为主。本文通过监测数据,分析了该换乘站逆作法施工过程中的连续墙侧向位移特性、墙顶沉降特性、立柱隆起特性以及周围地面沉降特性,探讨了其发展的规律,与已有研究成果进行了对比,得到一些有价值的结论。研究结论:研究结果表明,软土地区地铁车站逆作法施工变形特性如下:(1)连续墙侧向位移特性呈中间大、两侧小的趋势,最大水平位移始终出现在距离开挖面上几米的位置。最大位移量和开挖深度的比值约为0.18%。(2)连续墙墙顶竖向变形均以沉降变形为主,且绝大部分沉降变形发生第二层土开挖结束以前,在这个阶段以后,墙顶竖向变形呈波动状态。(3)在基坑开挖过程中,基坑内土体以及立柱桩基均呈隆起趋势,在开挖初期隆起量较大。(4)土方开挖造成的地表沉降约为开挖深度H的0.13%。研究成果对于同类工程的设计、施工具有借鉴价值。     

对冷龙岭隧洞碎(煤)屑流地质灾害的处理

研究目的:根据引硫济金工程冷龙岭隧洞的施工实践,通过分析施工中遇到的地质灾害,为隧洞"碎(煤)屑流地质灾害"的施工处理提供技术支持. 研究结论:(1) "深孔预注浆加固 大管棚超前支护"的综合施工技术处理碎(煤)屑流地质灾害是可行的.该方法能有效地挤密和胶结岩体,提高围岩力学性能.同时,管棚与岩体结石形成具有一定刚度和强度的承载拱,为开挖提供安全的作业环境.(2)重视隧洞灾害地段的地质素描工作.(3)重视施工技术细节的处理:杜绝超设计长度开挖;底部止浆墙设计为台阶齿墙式;喷混凝土封闭注浆墙缝隙.(4)重视灾害地层排水.采取"堵、排"相结合的方式,通过注浆帷幕使水流集中,并设置深孔集水管导出水流.     

大跨距渐变四连拱隧道施工力学效应数值模拟研究

以秦岭终南山公路隧道2号通风竖井工程风道系统一大跨变截面四联拱隧道为工程背景,采用三维有限差分(FLAC3D)对该四联拱隧道施工过程进行了三维数值模拟计算,计算分析了开挖过程中和开挖后的二次应力场、变形场变化规律和塑性区分布特征,得出了关键施工部位的位移和应力分布与大小,提出了四联拱隧道施工过程中国岩的应力、位移变化规律及在施工中应重点关注的部位,以此作为确定岩体开挖、围岩加固支护方案和计算相应参数的依据,并对实际工程进行指导.     

黄金坪水电站尾水隧洞特大断面爆破开挖施工技术

黄金坪水电站尾水隧洞开挖标准断面为494.08 m2,施工工段存在多处断层带,地质条件较复杂,大断面施工给隧洞结构安全以及施工进度带来较大的难度,为解决以上问题,施工中按照"平面多工序、立体多层次"的原则进行施工组织,根据不同开挖层的特点综合应用光面爆破,预裂爆破技术,有效地减少超挖和爆破对围岩的损害,在保证结构安全的前提下,提高了施工进度,工程的成功经验可为类似工程提供参考。     

硬岩地区暗挖车站不同开挖方法对地表沉降影响的模拟研究

浅埋暗挖法施工必须结合当地地质情况选择合理的开挖方法,开挖过程中应严格控制相应变形,尽可能减小开挖扰动。以青岛地铁1号线某大跨度暗挖车站为工程背景,通过室内模型试验,采用全断面法、台阶法、双侧壁导坑法、CD(中隔壁)法、CRD(交叉中隔墙)法进行模拟隧道拱盖开挖试验,研究了各种施工方法下围岩压力的变化规律和沉降的变化趋势。模拟试验结果表明,在开挖过程中地表沉降及围岩变形可分为缓慢变形、快速沉降、稳定变形3个阶段。以全断面开挖法引起的最大沉降值为比较对象,其他施工方法在最大沉降值上均有一定程度的优化,其中CRD法的优化效果最显著。     

既有铁路线扩堑石方控制爆破

针对既有铁路线路堑扩堑石方工程(开挖边缘线距运营线最近1.5 m,最大开挖深度22 m)的爆破设计施工,给出了工艺流程、施工方法、爆破参数、保护方法,并简述了爆破效果。     

大断面铁路隧道施工工法对比研究

铁路运营速度的大幅提升,对隧道断面的要求也越大,建设中出现了许多大断面以及超大断面隧道。随着隧道断面增大,隧道开挖时围岩自稳能力变差,松弛范围加大,施工难度急剧增加,如果隧道施工方法选择不当,将直接影响到施工安全、施工进度、工程投资等。本文选取交叉中隔壁(CRD)法、弧形导坑法、大拱脚三台阶法三种施工方法对在浅埋、软弱围岩段进行开挖模拟。通过对模拟结果的分析,评价开挖方案的合理性,为设计和施工提供理论依据,并为类似工程提供借鉴。     

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。     

软土地区基坑开挖对临近高铁影响数值仿真分析

研究目的:随着临近高铁的上跨和下穿道路工程日益增多,大量新建道路等基坑工程位于高铁路基或桥梁保护范围以内,使得高铁结构不可避免地受到基坑施工的影响,在软土地区更为严重。本文以天津地区临近某高铁的道路下穿高铁工程为背景,运用ABAQUS软件建立三维数值分析模型,对不同距离、不同挖深、不同封闭式路堑节段的基坑施工过程进行了数值仿真分析。研究结论:(1)基坑施工引起的高铁路基和框构桥梁的附加差异沉降量、轨道的平顺性均满足规范要求。基坑开挖会引起高铁路基和框构桥的隆起变形,封闭式路堑浇筑后隆起变形减小;(2)施工过程中,基坑开挖为关键风险阶段,当施工至远离高铁72 m以外的基坑时,剩余节段施工对高铁基本无影响;(3)施工过程中应尽量减小每次的开挖量,按照每节独立开挖浇筑的工序进行,尽可能地将施工影响控制在极小的范围内,以免影响铁路运营的安全性和舒适性;(4)本文研究成果可以为临近高铁工程建设提供一定的理论依据,对软土地区临近高铁的基坑开挖有一定的参考意义。     

考虑施工过程的地铁盾构仿真模拟及沉降分析

研究目的:随着城市建设的不断发展,地铁的开发和利用已经扩展到各个工程领域,且发挥着重要的社会和经济效益。同时,地下隧道网络的不断完善使得盾构施工现象大量涌现,施工的相互影响问题也日益突出。本文以大连地铁202标段香沙区间为例,对盾构开挖引起地表沉降规律进行模拟,并结合工程实际地质情况和现场监测数据进行盾构开挖的三维仿真分析,研究其对周围环境的影响效应。研究结论:结果表明:(1)在盾构施工中,横向地表沉降呈V形,即在盾构正上方地表沉降大,两边沉降逐渐减小;(2)纵向地表沉降呈S形,即盾构开挖面正前方呈隆起,开挖面后呈下沉,在距开挖面后一定距离沉降呈稳定;(3)本研究成果可用于施工过程中地铁盾构隧道的监测与分析。     

新建基坑工程对既有地铁车站的影响及对策

研究目的:某新建基坑位于既有地铁工程安全保护区内,基坑与地铁车站结构水平净距约2.0 m,新建基坑开挖不可避免地会对地铁结构产生影响,为了评定新建基坑在实施过程中对既有地铁结构的影响情况,依托通用有限元软件ANSYS,构筑拟建基坑与地铁结构的有限元模型对拟建基坑开挖过程中地铁结构的响应进行计算分析,以明确新建基坑开挖对既有地铁结构的影响程度,从而采取有针对性的措施。研究结论:(1)新建基坑施工对地铁车站影响显著,主要为基坑开挖及降水等过程;(2)基坑开挖至基底,主体结构未施作时影响最大,结构向着基坑开挖临空面产生位移,地铁结构在基坑开挖至基底时竖向最大位移为26.3mm,水平位移为17.8 mm;(3)建议开挖过程中采取措施尽可能减小新建基坑施工对既有地铁结构的影响,确保新建及既有工程的安全;(4)本研究结论可供类似基坑工程参考。     

地铁与紧邻地块深基坑同步开挖相互影响分析

研究目的:随着地铁与周边地块同时建设的工程越来越多,两者基坑一般呈深且大的特征,基坑同时开挖风险较大。基于此,本文以西北某市在建地铁基坑与周边地块基坑同步开挖为工程背景,对不同开挖工况下两基坑的变形规律及趋势进行研究,并结合现场实测数据对比分析,以期为类似地铁基坑工程建设提供一定的理论参考和工程经验。研究结论:(1)在两基坑间距小于基坑深度的2倍范围时,两基坑同时开挖相互影响很大,必须进行有限元分析出临界安全工况,并相应给出推荐工序;(2)在两邻近深基坑同时施工中,会出现支护强的一方基坑向支护弱的一侧基坑整体偏移的趋势,应对支护弱的一方基坑加强设计;(3)建议深基坑同时施工时,尽量在平面上及具体工序上错开施工,竖向上支撑位置处于同一高度,有利于两基坑的安全;(4)本研究可为地铁与周边地块基坑同步施工等类似工程提供一定的理论参考及工程借鉴。     

含水地层盾构隧道开挖面稳定系数研究

研究目的:鉴于我国盾构施工过程中常穿越含水单一(或复合)地层及城市敏感建(构)筑物过程中出现的地面塌陷、建(构)筑物失稳等问题,以成都轨道交通18号线某盾构隧道区间为工程背景,开展含水地层大直径盾构隧道施工组段的开挖面稳定系数研究,以期为优化盾构掘进参数提供参考,避免坍塌发生.研究结论:(1)在对现有盾构开挖面稳定系数...     

复杂环境下地铁暗挖车站双侧壁导坑法支撑体系优化

重庆轨道交通10号线工程渝北广场站为大断面暗挖隧道,车站位于重庆市区繁华地段,为保证车站隧道的安全施工以及邻近既有建筑结构的安全,对暗挖隧道开挖施工方案进行优化设计。采用Midas GTS有限元数值软件,对弧形壁(原双侧壁)和直壁法(双侧壁)开挖方案进行全过程动态模拟,结合监控量测数据,综合对比分析隧道变形和支护结构内力。结果表明,本工程地质条件下,采用直壁法施工方案切实可行,研究成果可为类似地质条件中大断面隧道施工方案的优化设计和最终决策提供参考。     

三台阶六部短距法在铁路隧道施工中的应用研究

研究目的:新建贵(阳)广(州)铁路客运专线三都～五通间属于高原斜坡侵蚀、构造中、低山区,沿线地质构造复杂多变,隧道洞身地质中Ⅳ、Ⅴ级围岩等级所占比重大,施工安全风险高。针对开挖断面为138 m2～146 m2的特大开挖断面的软弱地质围岩铁路隧道,必须采取可靠的施工工法,才能确保隧道施工安全。研究结论:以贵广铁路大断面Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩地质隧道施工为背景,在总结了传统三台阶施工工法的经验基础上,施工采用三台阶六部短距开挖工法,将隧道整个开挖断面分为三个台阶六个作业面,上、中、下各台阶施工同步推进,弥补了CRD法或双侧壁导坑法等方法工序多、工期长、对围岩扰动次数多的不足,便于现场施工组织管理,且机械化程度高,缩短了工期。根据现场工程实践,该工法既保障了隧道施工安全,又提高了施工进度。