扁平特大断面隧道修筑及研究概述

扁平特大断面隧道是近几年为适应多车道高速公路而发展起来的一种隧道形式。该类隧道的扁平率低,开挖方法、受力及应力重分布的情况复杂。但是,当前我国扁平特大断面公路隧道修建数量较少,施工实践经验缺乏,无设计规范或标准。为此,文章重点总结和综述了国内扁平特大断面隧道及相似工程的建设与修筑情况;对扁平特大断面隧道的施工方法、隧道力学问题及围岩稳定性、隧道断面形式等研究热点进行总结和分析。     

超大断面隧道扁平率优化分析

对于超大断面隧道而言,合理的扁平率设计既能降低工程造价又能确保隧道支护结构受力最合理。因此,优化超大断面隧道的扁平率是隧道设计面临的首要问题。以大连光明路超大断面隧道为工程背景,通过对不同扁平率下隧道围岩位移、应力分布,以及支护结构内力对比分析,得到超大断面隧道扁平率的合理取值范围。研究结果对超大断面隧道断面优化设计有一定的参考作用。     

单洞四车道特大断面公路隧道设计与施工关键技术

针对单洞四车道公路隧道断面面积大、跨度大以及扁平率低等特点,依托广州东二环高速公路龙头山隧道工程,利用数值仿真手段对单洞四车道特大断面公路隧道的断面形式、支护参数和施工方法等关键因素进行系统的研究、分析,并对有代表性的断面进行现场实测.通过监控量测与反馈分析,评估大断面公路隧道支护结构的受力性态,完善和优化设计,合理控制工程造价,解决了特大隧道断面形状的选择、不同围岩类别条件下合理隧道支护形式及支护参数的确定等关键问题,保证了龙头山隧道的施工安全、运营安全,还可为今后类似的大跨度隧道及其他地下工程的设计、施工和造价控制提供定量依据.     

清远蟠龙隧道工程设计

广东清远蟠龙隧道选择采用设置双侧检修道的扁平三心圆内轮廓断面,隧道扁平率为0.57,内轮廓断面比较扁平。隧道断面具有断面利用率高、结构受力均匀、合理的优点。介绍了蟠龙隧道的设计,可作为其他类似项目设计的参考。     

基于国内外大断面隧道调研对马峦山隧道设计合理性的评价

以国内外扁平大断面隧道断面型式、扁平率与支护参数的统计分析为基础,对依托深圳坪盐通道工程的马峦山隧道的设计参数进行了初步评估,得出结论:马峦山隧道设计的断面型式、扁平率及支护参数基本符合目前国内外大断面设计的趋势,总体上较为合理,但存在一定的优化空间。     

Ⅲ级围岩下大断面市政隧道最优扁平率的确定

随着城市化进程加快,交通量的快速增加,高等级公路和市政工程中的两车道公路隧道已不能适应交通量的发展需求,单洞三车道、四车道等扁平大断面隧道日益增多。合理的扁平率,将有效提高大断面隧道的空间利用率、节省工程造价。该文依托坪盐通道马峦山隧道,工程全长约7.89km,属特长市政隧道,开挖跨度达16m。利用数值模拟方法,对比分析了10组不同扁平率下隧道的围岩位移特征、围岩受力特征、支护结构受力特征、围岩塑性区分布特征,以此确定了合理的隧道扁平率。     

大断面公路隧道断面形状数值分析与研究

在岩石力学基本原理和新奥法基本思想的指导下,利用有限元分析软件对不同扁平率下的坦三心圆形洞室进行了有限元数值模拟分析,得出大断面隧道的扁平率控制范围,为今后大断面隧道设计、施工方法的优选提供参考。     

“双洞8车道高速公路隧道关键技术研究”项目成果鉴定会在广州举行

“双洞8车道高速公路隧道关键技术研究”课题是广东省交通厅2006年度的科技计划项目,由广州珠江黄埔大桥建设公司等9个单位共同研究完成,目前在广州举行项目成果鉴定会。该项目以龙头山双洞8车道特大断面公路隧道为依托工程,隧道单洞长度为1010m,开挖跨度21．6m,扁平率为0．63,开挖面积为230m^2。课题研究内容有：对隧道断面、荷载、支护参数等进行了优化;并对设计计算理论、信息化施工技术、     

过程设计理念荷载及围岩压力在特大断面公路隧道设计中的应用

特大断面隧道施工开挖工序复杂,同时也导致结构受力复杂,以往的状态设计理念已不适用于特大断面隧道.结合特大断面隧道施工特点,提出了过程设计理念,同时对过程设计理念隧道荷载确定方法提出实现思路和进行公式推导.分析比较结果表明,过程设计理念较状态设计理念的隧道荷载更符合特大断面隧道现场情况,具有一定的可靠性和实用性.     

中国四车道及以上超大断面公路隧道修建技术的发展

伴随经济的迅猛发展,对公路交通提出了更高的通行要求,新建、扩建的四车道及以上超大断面公路隧道频频出现,但却几乎没有学者对此方面的研究做出系统的归纳总结,诸多研究在类比引用时忽略工程案例更为细致的类别而存在些许不合理。基于此,通过广泛深入的调研,依据成因和特征将四车道及以上超大断面公路隧道分成3类:常规新建四车道公路隧道、原位扩建四车道公路隧道和分岔四车道及以上公路隧道;在此基础上,归纳总结分析了四车道及以上超大断面公路隧道断面形状、施工工法、施工力学和支护参数等的技术现状以及研究中存在的不足。在断面形状的研究上,实际工程采用的扁平率波动范围较大,并且大于目前理论研究得到的扁平率和国外大部分隧道采用的扁平率,更为合理的扁平率需要深入研究;在施工工法的研究上,有逐渐减少开挖分部,扩大施工空间,增强机械化施工的趋势,与之配套的自动化程度更高的施工机械急需研发;在施工力学的研究上,对围岩的荷载释放和渐进性破坏过程有了更加深入的认识,但是对深埋段围岩压力的计算方法仍没有统一的有说服力的计算理论;在支护参数的研究上,不同的工程呈现较大的差异,需对超大扁平隧道的支护参数进一步研究和优化,为完善相应的指南或规范奠定理论基础。最后对四车道及以上超大断面公路隧道的建造技术进行了展望,指出设计标准化、施工机械化、结构轻型化等是今后重点研究的内容。     

明挖超大跨度叠层隧道结构受力分析及断面优化设计

为探索明挖超大跨度叠层隧道合理断面形式及优化思路，依托望海路快速化改造工程，借助数值模拟手段，分析超大跨度叠层隧道结构受力特点，并对超大跨度叠层隧道断面形式选择、跨度优化及覆土影响进行了研究。结果表明：超大跨度叠层隧道存在顶底板弯矩过大、中板承受拉应力的问题，中板处于偏心受拉的原因为跨度过大及侧向土体对结构约束不足；大跨度明挖隧道微拱形断面受力性能最优，直墙平顶断面劣于直墙折板断面，综合考虑结构受力性能、断面利用率、经济性，对于明挖大跨度叠层隧道推荐采用直墙折板断面；对超大跨度叠层隧道结构而言，跨度的大小贡献了结构内力较大的比重，减小结构跨度对结构受力改善明显，尤其可大幅减轻中板轴力和弯矩，断面一在受力性能及工程用量方面综合优势最大；浅埋条件下，推荐顶板上覆土采用换填泡沫混凝土的方式减少上覆土容重，从而降低隧道结构顶板截面内力，改善顶板受力条件。     

特大断面隧道平交段稳定性分析及安全控制

平面交叉段隧道结构由于支隧道的存在,使得平交段结构受力复杂,围岩应力集中程度高等,给施工增加了很大难度。为了解特大断面平交段隧道的稳定情况以及施工中安全控制事项,以四川省某水电站场内交通工程的一处特大断面隧道平交段进行建模数值分析。结果表明,隧道平交口的施工是整个隧道施工过程中的关键;支隧道开挖后对主隧道围岩的影响主要...     

三车道连拱隧道施工围岩受力特性数值模拟研究

双洞6车道连拱隧道由于跨度大,断面扁平率小,施工工序复杂,隧道围岩在施工期间经历多次扰动,故使其受力条件极为复杂,施工过程中围岩与结构的受力特征与双洞4车道连拱隧道或分离式隧道存在较大差异。通过对双洞6车道连拱隧道洞口软弱围岩段施工过程进行数值模拟分析,得到其施工过程中围岩与结构的应力、位移、屈服接近度等发展规律,为类似工程提供参考。     

水下隧道大跨分岔结构设计与围岩稳定分析

长沙市营盘路湘江隧道主线与匝道分岔段为大跨扁坦结构,最大开挖跨度达21m,与单洞4车道相当,应作为特殊节点进行设计。通过调研与分析,从最小覆盖层厚度、净空断面、结构型式、支护参数等多方面分别对分岔隧道的最优设计方案进行论证,并采用地层一结构力学模型予以验证。研究表明,隧道东汉大跨结构最小覆岩厚度可按不小于12m进行控制;通过优化下半断面矢跨比可进行抗水压衬砌的内轮廓断面设计;江底隧道的抗水压支护结构体系应包含内、外2个层次;初步设计方案合理,技术先进。研究成果对于大型越江交通隧道工程具有参考意义。     

厦漳跨海大桥工程技术创新综述

福建省厦漳跨海大桥工程是一个在强风强震强腐蚀性海洋气候条件下,集2座特大跨径斜拉桥主桥、海上长大连续结构引桥和多种施工工法于一体的大型跨海桥梁系统工程。招商局重庆交通科研设计院有限公司（简称“重庆交科院”）承担了其工程可行性研究、总体方案确定、结构设计、技术保障,以及索缆、铺装、机电施工和试验检测等项目,为大桥建设付出了近10年的艰辛努力,也为工程创新技术的应用作出了重要贡献。     

软弱围岩大跨隧道合理预留变形量分析及初期支护刚度优化

针对正在建设的成贵铁路四川段大部分隧道位于红层砂泥岩软弱地层的情况,根据现场实测数据,对10座隧道共407个断面1 213个拱顶沉降及边墙收敛监测数据进行统计分析,研究分析红层砂泥岩软弱地层隧道的变形特性及变形量。同时,结合现场实测统计数据,对目前红层砂泥岩软弱地层隧道V级围岩隧道采用的初期支护刚度体系进行多工况数值模拟分析,针对不同的初期支护结构进行变形及应力分析。研究结果表明： 现行TB 10003-2016《铁路隧道设计规范》给出的预留变形量参考值偏大,建议红层砂泥岩软弱地层浅埋大跨隧道（V级围岩地段）预留变形量按50~60 mm设置。     

运营公路隧道衬砌排水系统技术状况评估方法研究

为指导管理单位维护公路隧道衬砌排水系统，保证隧道结构和通行安全，提出一种公路隧道衬砌排水系统技术状况评估方法。根据公路隧道衬砌排水系统结构特点将其划分为排水段、排水单元和排水管段3个层次，分别以各管段的功能性和结构性病害参数作为评价指标建立相应的评价指标体系;参照市政排水管道病害参数的计算方法确定公路隧道衬砌排水系统管段病害参数计算方法;采用SWMMH软件建立公路隧道衬砌排水系统模型，模拟排水系统中地下水的状态，计算各管段和不同工况下排水单元间流量，根据流量比值大小得到不同管段和排水单元的权重；采用分层加权综合评价思想建立功能性和结构性技术状况评价模型。将该模型应用于实际工程中，计算结果能较好地反映排水系统实际状况。     

高地应力软岩大变形隧道洞型及双层初期支护支护时机研究

为优化高地应力软岩隧道支护结构受力以及控制围岩变形,开展隧道洞型与双层初期支护支护时机研究。首先,通过现场监测数据分析高地应力软岩隧道单、双层初期支护的支护效果及围岩变形规律;然后,采用FLAC3D软件对比分析马蹄形（高跨比0.80）、类圆形（高跨比0.90）、圆形（高跨比1.00）3种洞型下以及第1层初期支护变形达300、350、400 mm时施作第2层初期支护时隧道的受力与变形情况。研究结果表明： 1）对于高地应力Ⅲ级大变形围岩2车道隧道,采用双层初期支护较单层初期支护虽有效控制了围岩变形,但在施工过程中仍出现了拱肩破坏、仰拱开裂等现象; 2）适当增大隧道高跨比可有效降低围岩变形与支护结构受力,高跨比为1.00时效果最好; 3）适当增大第1层初期支护的预留变形量,推迟第2层初期支护的支护时间,支护应力大幅降低,因此,建议第1层初期支护变形达400 mm时施作第2层初期支护。     

大断面矩形盾构法隧道的受力分析与工程应用

矩形盾构法隧道具有空间使用率高,可进行浅覆土、长距离曲线掘进施工的特点,为地下连接通道的建设提供了新的建设方法,具有广泛的应用前景。以上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程为背景,对矩形盾构法隧道的受力分析与设计进行了详细论述,探讨了矩形盾构法隧道设计中的难点。主要研究内容与结论如下:1)矩形盾构法隧道由于形状的关系,管片接头需要承受较大的弯矩与剪力,可采用螺栓群的方式来满足接头受力的需要;2)所采用复合管片的主要受力构件为钢结构,在管片接头处采用深手孔的方式解决了多螺栓的安装难题;3)注浆荷载对矩形盾构法隧道受力影响较大,合理注浆压力及分布模式的确定决定着结构设计的经济性;4)通过管片的载荷试验,验证了所采用的复合管片可以很好地满足矩形盾构法隧道的受力需要。     

明暗挖结合地铁车站暗挖隧道断面优化研究

明暗挖结合地铁车站暗挖隧道部分随着断面尺寸的增大,结构风险成数量级增加。为达到在功能合理前提下,尽量减小暗挖断面尺寸以降低结构风险的目的,通过将暗挖隧道结构高风险性纳入设计评价体系,提出建筑设计标准回归规范要求、梳理机电设计标准盲点、调整机电系统方案、优化建筑形体的建筑设计优化理念。经与实际工程结合,总结出3项具体措施： 1)简化暗挖隧道部分功能,将功能精简或转移至明挖空间; 2)重整暗挖隧道群体内功能之间几何关系,有效规划,减小尺度; 3)尊重暗挖隧道圆形、马蹄形断面有利受力特征,规整断面功能形体尽量与隧道无缝贴合。所述优化措施经南宁地铁3号线青秀山站运用实践,可有效减少暗挖隧道数量,减小暗挖隧道断面,扩大暗挖隧道间距,综合优化断面面积约30%,较好地降低了暗挖结构风险。