全风化花岗岩富水地层超大断面隧道设计技术

研究目的:在艰险困难山区,受铁路车站设置和联络线出岔影响,会出现多线车站隧道和变断面隧道,甚至形成超大断面隧道。当隧道位于软弱浅埋富水地层时,隧道建设存在以下安全风险:地形地质条件差,地下水发育,易坍塌破坏;初期支护受力大,变形控制难度大,存在变形侵限、失稳及塌方风险;隧道需采取多次开挖支护,受力转换困难,支撑拆换安全风险大。鉴于国内外软弱富水地层超大断面隧道实例不多、研究较少,本文结合实际工程,对此问题进行研究。研究结论:论文总结了国内外超大断面隧道修建技术现状,对隧道施工过程中的力学行为进行了分析,制定了隧道的超前支护措施、衬砌支护参数和施工方法,并得出如下主要结论:(1)软弱富水地层超大断面隧道修建难度大,安全风险高,造价高,需结合隧道工程的具体条件制定切实可行的支护措施和施工方法;(2)为控制软弱富水地层超大断面隧道初期支护变形和初期支护措施转换,采用大墙脚基础和多重支护措施是必要的;(3)为控制软弱富水地层变形,超大断面隧道变形及坍塌,应采取强有力的超前加固及掌子面加固措施;(4)该研究成果可为软弱地层超大断面隧道设计、施工提供借鉴。     

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...     

浅埋暗挖大跨地铁车站群洞隧道施工控制技术

以浅埋暗挖超大跨地铁车站施工为例，介绍了大断面群洞隧道施工及控制技术，其采用的长管棚与小导管超前支护与中洞法开挖支护方法有效地控制了地层变形，结合施工全过程的非线性仿真及施工信息反馈，研究了群洞隧道开挖引起的地表沉降、拱顸下沉的规律，研究结论对大断面浅埋暗挖隧道设计、优化施工顺序、指导施工组织及施工控制具有实践意义。     

浅埋超大断面隧道施工阶段围岩稳定性分析

重庆轨道交通5号线3标段浅埋扁平超大断面隧道采用双侧壁导坑法开挖。对施工过程进行了数值模拟,并结合现场监测结果对各施工阶段围岩的稳定性进行分析。结果表明:扁平超大断面隧道拱顶受力面积大,受力部位下移,拱脚应力集中;拆除中隔墙时拱顶沉降幅度大,拱脚水平收敛对开挖过程较敏感;开挖完成时隧道仰拱隆起,应当及时封闭成环。     

超大断面隧道变截面段施工技术研究

壁板坡特长隧道是沪昆客专全线控制性工程之一,该隧道采用合分修设计,合修过渡到分修由四个依次扩大的断面构成,均为超大断面。合分修过渡段施工面临跨度大、断面高、变截面等难点,隧道开挖、衬砌作业等与普通隧道有差别。本文根据壁板坡隧道合分修段施工实践,介绍了超大断面变截面施工过程中的总体施工方案、开挖方法、初期支护以及变截面二次衬砌施工等,总结了超大断面隧道变截面施工的技术要点。     

超大断面隧道变截面段施工技术研究北大核心

壁板坡特长隧道是沪昆客专全线控制性工程之一,该隧道采用合分修设计,合修过渡到分修由四个依次扩大的断面构成,均为超大断面。合分修过渡段施工面临跨度大、断面高、变截面等难点,隧道开挖、衬砌作业等与普通隧道有差别。本文根据壁板坡隧道合分修段施工实践,介绍了超大断面变截面施工过程中的总体施工方案、开挖方法、初期支护以及变截面二次衬砌施工等,总结了超大断面隧道变截面施工的技术要点。     

郑西客运专线富水黄土隧道的设计与验证

客运专线铁路超大断面富水黄土隧道的修建在国内外尚属首次,如何保证此类隧道的施工安全及运营稳定性是郑西客运专线的关键技术问题之一。结合郑西客运专线张茅隧道富水黄土地层工程实践,通过现场测试数据分析,探讨超大断面富水黄土隧道的施工方法、支护受力、基础沉降等三方面关键技术问题。     

深埋超大跨单拱隧道开挖与支护参数优化研究

研究目的:基于新建京张铁路八达岭4线隧道超大跨、超大断面单拱的特点:跨度达27.3 m,高度达18 m,断面面积为386.56 m2,如此大的单跨在国内尚属首例,在开挖过程中,拟定四种开挖方案:单侧壁导坑法、单岩柱法、CRD四洞法和CRD六洞法。利用有限元软件对四种开挖方案进行数值模拟开挖和支护全过程仿真计算,得到最优的开挖方案。研究结论:通过在开挖支护过程中对围岩最大拉压应力、拱顶沉降、地表沉降、锚杆轴力、衬砌最大拉压应力等7个指标参数的比较,提出优化的开挖方法为单侧壁导坑法,其次是CRD六洞法,并且采用0.3 m厚的喷射混凝土衬砌和5 m长的锚杆(间距1.5 m×1.0 m)作为支护参数。该结论对设计施工具有指导意义。     

武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工技术

二次衬砌是隧道永久支护结构,在围岩及初期支护变形基本稳定后施做。在仰拱超前情况下,采用模板台车进行拱墙一次衬砌。结合武广客运专线泉井1号隧道衬砌施工,介绍了大断面隧道仰拱、二衬钢筋构架、模板台车,以及衬砌混凝土施工中的问题及改进措施,对大断面软弱围岩隧道二衬施工工艺及技术进行总结。     

复杂条件下超大跨地铁车站施工仿真技术研究

研究目的：研究复杂条件下超大跨浅埋暗挖地铁车站施工时,不同施工工序下开挖引起的地层扰动对地表沉降及拱顶下沉的影响规律。研究方法：以某超大跨浅埋暗挖地铁车站作为工程背景,利用ANSYS有限元软件作为开发平台,以浅埋暗挖隧道开挖支护理论为基础,采用平面应变模式,对双层两柱暗挖结构的三跨连拱隧道开挖支护全过程进行非线性仿真研究。研究结果：仿真计算结果与现场监测数据基本吻合,可以指导该类型隧道施工的地层沉降仿真研究、施工作业及信息化施工。研究结论：地表沉降影响范围约3倍洞径,最大沉降量为20.75 mm,拱顶最大下沉量为29.93 mm;超大跨隧道分部开挖“群洞效应”明显,在“上软下硬”围岩地层中,地层变形控制的关键工序是上部软岩断面的开挖支护,下部断面要减少爆破振动对地层变形的影响;大跨隧道开挖支护中,不同分部开挖引起的沉降量及沉降槽宽度是不同的。     

深埋超大断面单拱隧道开挖有限元分析

以铁路某地下超大断面单拱隧道的2种施工方案为研究对象,该单拱超大跨隧道跨度达41.10m,高度达22.50m,开挖面积829.1573m2,属于极少见的超大跨单拱隧道,在其开挖前先进行有限元分析,分别从开挖稳定性、锚杆轴力、初衬受力和围岩变形等4方面对特大跨隧道的开挖方案修建技术进行了分析和讨论,得出一些有益的结论,可为今后类似工程提供参考。     

宝兰客运专线二沟墩黄土隧道施工技术

宝兰客运专线二沟墩黄土隧道按原设计施工出现拱顶沉降速率加快、初期支护拱部裂缝等问题,对该隧道下穿沟谷浅埋段原设计的超前加固和初期支护参数进行了优化,并对优化前后施工过程中隧道内典型断面的围岩变形数据进行了对比分析。结果表明:在1.5倍断面宽度处超前中管棚开始发挥很好的支护作用;在加强超前加固和支护的条件下,对于断面宽度13 m的大断面黄土隧道封闭成环初期支护断面距掌子面的距离控制在20 m以内能够保障施工安全。     

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。     

北京地铁10号线牡丹园站—健德门站区间三联拱隧道双侧洞法施工技术

以北京地铁10号线牡丹园站—健德门站区间三联拱大断面隧道为例,介绍将三联拱隧道分解为三个CRD法施工的技术。该技术按照先侧洞、后中洞的顺序施工,分块开挖,分块衬砌,施工中初期支护和二衬穿插进行,克服了以往施工存在的中墙顶部防水难处理,施工缝多易渗水的弊端,成功完成了复杂环境下的大断面隧道施工。     

大瑞铁路怒江特大桥拱座基础优化与施工技术研究

根据大桥所处的地形条件,通过对嵌固式和斜竖撑复合式拱座结构形式的研究以及施工方法的对比,对两种基础形式的优缺点进行了详细分析,经过比选最终确定了大瑞铁路怒江特大桥拱座采用斜竖撑复合式拱座基础,将斜井开挖坡度由64°减小为25°,极大降低了安全风险,缩短了施工工期。同时,采用MIDAS软件分析计算得出该基础主要的控制点为斜撑的桩侧土压力。通过对斜撑开挖施工、初支拱架安装、底部扩挖和混凝土浇筑等关键工序的施工技术研究,奠定了大跨度、四线桥钢桁拱拱座基础施工理论和实践基础,为同类桥梁拱座基础施工提供了很好的借鉴和推进作用。     

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工，依托渝昆高速铁路（重庆—昆明）来福隧道，对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车，以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆，改进了三臂拱架安装台车；结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案，实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验，采用改进后的凿岩台车施工，与传统人工手持风枪凿岩相比，两台阶与三台阶断面钻孔作业，施工效率分别提升89%、90%；采用改进后的拱架安装台车施工，与传统人工配合机械安装拱架相比，Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见，采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率，还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。     

黄土地层大跨区间隧道新奥法施工格栅拱架受力分析

兰州市轨道交通一号线东岗站后配线段黄土地层大跨区间隧道采用双侧壁导坑法施工,根据不同断面的监测数据对比分析初期支护围岩压力和格栅拱架钢筋应力的分布规律。结果表明:格栅拱架支护作用明显,钢筋应力最大值为108.27 MPa,位于隧道拱腰处,满足设计要求;测试断面拱腰和拱肩处围岩压力、钢筋应力相对较大,施工过程中应加强变形监测和控制;初期支护局部变形较大时采用临时钢支撑辅助加固效果明显;整个断面格栅拱架钢筋应力分布不均匀,格栅拱架的分段架设与连接须牢固,以提高结构的整体性;仰拱施作完毕7 d后,整个断面围岩压力和格栅拱架钢筋应力趋于稳定。     

新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制措施

以贵阳立体交通枢纽工程龙洞堡机场隧道工程为背景,综合运用现场测试、模型试验及数值计算方法,对超厚新人工填筑土地层超大断面隧道施工导致的地表沉降及其控制对策进行研究。基于实测的隧道拱顶沉降,根据既有的计算方法计算拱顶全部沉降;通过室内模型试验和三维数值模拟得到因地层损失引起的地表沉降占拱顶全部沉降的比率;根据拱顶全部沉降和比率计算得到隧道施工导致的地表沉降;再根据实测的地表总沉降,确定隧道施工和土体自身固结分别导致的地表沉降占地表总沉降的比例。结果表明:隧道施工导致的地表沉降是拱顶沉降的35%~36%,占地表总沉降的20%~34%,土体固结导致的地表沉降占地表总沉降的66%~80%,可见土体固结是导致地表沉降的主要因素。由此提出控制地表沉降的主要对策:通过地表钢管桩注浆加固,对土层进行改良;对拱部进行中管棚超前支护;采用大拱脚弧形导坑预留核心土台阶法开挖隧道;设置H175型钢钢架加强初期支护,二次衬砌尽可能地紧跟初期支护施作。     

拱墙分离式台车在地铁区间大断面隧道二衬施工中的应用研究

北京地铁昌平线08标段区间右线大断面隧道全长215.254 m,单拱大跨双线断面隧道,开挖净跨12.1 m,通过方案比较分析,二衬断面形式由马蹄形改为曲拱直墙,首次采用了拱墙分离式简易台车模筑施工技术,取得了良好的效果,同时总结出了一套适用于双侧壁导坑法开挖的浅埋单拱大跨断面隧道二衬施工的施工技术。介绍大断面隧道二衬拱墙分离式简易台车模筑施工的主要工艺流程及施工技术。     

下穿高层建筑特大跨度超大断面偏压隧道施工方法研究

结合重庆市轨道交通3号线下穿高层建筑特大跨度超大断面隧道工程,对其采用双侧壁导坑主楼侧先开挖、双侧壁导坑裙楼侧先开挖、单侧壁导坑主楼侧先开挖、单侧壁导坑裙楼侧先开挖等4种施工方法条件下全过程进行弹塑性数值仿真分析。结果表明:对于下穿高层建筑特大跨度超大断面隧道,在支护、支撑措施合理情况下,采用上台阶单侧壁导坑法能够满足变形和受力要求;隧道地表存在不对称荷载时采用双(单)侧壁导坑法施工,先开挖地表荷载较小侧导洞优于先开挖地表荷载较大一侧导洞。研究成果可供类似工程参考。