超浅埋隧道施工关键技术

厦门杏林大桥连接线隧道位于厦门市区交通繁忙地带,为双向4车道公路隧道,下穿既有嘉禾路和鹰厦铁路,围岩软弱、超浅埋,施工难度和风险很大。阐述超前管幕加固、双侧壁导坑开挖、复合式2次衬砌、铁路吊轨加固等施工控制技术在该隧道中的应用,其对于控制沉降,保证安全具有重要意义。     

超浅埋大断面滨海软土隧道施工工法研究

拱北隧道为一座滨海软土隧道,开挖断面达340 m2,采用超前管幕预支护下的多台阶分部开挖方案。采用ANSYS软件对五台阶15分区方案和四台阶8分区方案的隧道结构受力规律及安全性进行了数值研究。研究结果表明:1)采用五台阶15分区方案和四台阶8分区方案都能够满足结构安全要求,但在临时支撑拆除过程中,2种方案的施工安全性差异较大;2)四台阶8分区方案在下半断面临时支撑拆除后、三次衬砌尚未施作时,下半断面边墙及仰拱处的初期支护和二次衬砌受力较大,施工安全性较低;3)各部开挖后应及时施作初期支护,并应尽快施作第2层衬砌结构,以减小拱顶下沉和地表沉降。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害，以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法，研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备，并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策，如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等，形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的，可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题，提高拱部衬砌质量； 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头，大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量，更易于拼装； 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术，保证了接头施工精度，满足了拼装要求； 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据，得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律； 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高，施工过程中结构稳定可靠，安全性较高。     

富水软土地层超大断面浅埋暗挖隧道开挖施工技术

港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程口岸暗挖段在管幕+冻结超前预支护体系下采用5台阶14部工法分台阶分部开挖。隧道开挖施工工序复杂,包括掌子面注浆、初期支护、临时支撑体系、二次衬砌、临时支撑拆除及三次衬砌等多道工序交叉作业。通过对该支护体系下开挖方法的介绍,结合施工监测数据,表明:顶管管幕+冻结止水帷幕的超前支护下5台阶14部开挖工法合理可行;支护体系随开挖随支撑,有利于隧道开挖安全有序推进;冻结对开挖的影响主要体现在冻土开挖困难与冻胀的影响,需在保证隧道封水安全的条件下合理调控。     

白果湾隧道下穿达成铁路施工技术

白果湾隧道下穿既有达成线和达成二线,全隧浅埋,洞身最大埋深34 m,最小埋深2.5 m(隧道开挖拱顶距既有铁路路基水沟底高差),施工过程中为了确保施工安全及既有铁路运营安全,采用D便梁加固既有线路、洞内超前大管棚支护、微台阶法加临时仰拱施工、控制爆破开挖、衬砌紧跟的施工方案,既确保了既有铁路运营安全又保证了下穿段隧道施工安全,对同类工程施工具有一定的参考价值。     

从当前铁路隧道衬砌典型病害谈设计施工改进措施

铁路隧道对运营安全性要求极高,特别是高速铁路隧道。通过系统研究分析隧道衬砌典型病害（仰拱上拱、涌水、拱顶掉块风险）的原因,提出设计施工需改进的工程技术措施建议： 1)仰拱上拱的主要原因是地下水、构造应力、膨胀力、施工质量、结构刚度不足等,建议采取加强隧底防排水、加大仰拱矢跨比、加强仰拱结构刚度和强度、确保仰拱施工质量等措施; 2)涌水的主要原因是岩溶等复杂的水文地质条件、排水设施未充分发挥作用、施工质量缺陷等,建议采取加强水文地质勘察及施工地质评估、优化排水设计、提高衬砌施工质量、加强运营维护管理等措施; 3)拱顶掉块风险的主要原因是拱部衬砌存在空洞、厚度不足、施工缝缺陷等,建议采取优化施工缝结构设计、加强开挖和防水板铺设质量控制、配备先进工装设备等措施。     

超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术

为确保城市主干道、地面高架桥、地下管线的安全使用,广州市康王路下穿流花湖的超浅埋特大断面直墙隧道采用如下技术措施： 一次性施作70 m超前大管棚,采用水平导向跟管钻进法施工,施作精度高; 在隧道开挖边线45°对应路面范围,道路上铺设厚钢板; 对与距离隧道非常近的高架桥桩基,采用地面主动托换法; 采用六部CRD法施工,对掌子面采用TSS注浆加固技术,开挖初期支护后及时施作径向注浆及回填注浆; 在临时支撑未拆除的情况下,施作模筑混凝土第1层衬砌,第1层衬砌达到强度时拆除临时支撑,在第1层衬砌表面铺挂防水层,最后施作综合管廊结构及拱墙钢筋混凝土第2层衬砌; 综合管廊结构采用脚手架+模板系统,拱墙第1层衬砌采用弧形拱架+组合钢模板系统,拱墙第2层衬砌采用模板台车施工。目前只完成了右线的施工任务,地表沉降值（累计最大70.9 mm）在允许范围之内,隧道内净空变化（累计最大拱顶下沉61.1 mm、最大水平收敛值为8.44 mm）也在预控范围内,且地表、洞内最大变形值对应位置均在隧道中部,为左线施工及类似工程施工提供借鉴。     

高地应力软岩隧道圆形断面扩挖施工围岩及支护受力特征研究

针对高地应力软岩隧道开挖时围岩大变形问题,以某隧道圆形扩挖段为背景,采用三台阶法施工和3层初期支护+小导管注浆+二次衬砌的复合结构支护,并通过现场监测、数值模拟和理论计算研究开挖过程中的围岩变形及支护结构受力。结果表明:上、中台阶开挖时的隧道围岩变形速率较大,在仰拱封闭和第3层初期支护施作完成后,隧道变形趋于稳定;采用3层初期支护结构可有效改善隧道周边围岩应力,3层初期支护基本都是受压结构,拱腰和边墙处竖向应力最大,拱顶处水平应力最大;二次衬砌拱腰、拱顶、拱脚和边墙处安全系数均大于规范要求,保证隧道结构安全。     

全风化花岗岩地层超大变断面隧道拱墙衬砌施工关键技术研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,开挖跨度大且处于渐变段,最大开挖跨度30.3 m,最大开挖断面396 m2,因衬砌断面多次变化,二次衬砌混凝土结构施工技术的选择,对于安全、经济、快速施工具有十分重要的意义。基于以上背景,对超大变截面隧道的拱墙衬砌施工关键技术进行了研究。通过研究形成了由主、副门架组成的超大体量、可变断面二次衬砌台车,并开发应用了防水板台车与二次衬砌台车的一体化技术,实现了超大变截面隧道拱墙衬砌混凝土结构经济、快速、安全的施工。目前,新考塘隧道已施工完毕     

北京地铁四号线宣武门站下穿运营车站沉降控制综合施工技术

针对新建地铁车站下穿既有运营车站的工程特点,以控制沉降为核心,分别从管棚超前支护、开挖与初期支护、结构二次衬砌3个环节阐述宣武门车站下穿运营车站的沉降控制综合施工技术。大管棚施工采用国内先进的夯管工艺,配以袖阀式及分段后退式注浆技术措施;开挖前采用帷幕注浆,开挖、初期支护及二次衬砌期间采用全过程跟踪补偿注浆;开挖与初期支护期间采取加强措施改善平顶直墙结构的不利受力状态;二次衬砌创造性地采取分幅施作方案,以部分二衬结构代替支撑。通过实施一系列的技术措施,最终使既有运营车站的结构最大沉降仅为6.78mm,完全满足设计要求。     

管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

经验表明,在软土、浅埋大断面隧道开挖方案中,加固方式对衬砌结构受力、隧道收敛变形和地层位移影响显著。港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道具有隧道埋深浅、结构断面尺寸大、地质条件差、地理位置政治敏感性强等特点。以该隧道为背景,利用数值模拟方法,分析大直径钢管管幕冻结法施工和隧道开挖方案对衬砌结构受力和地层变形的影响。经分析发现:不同开挖方案对衬砌受力、变形和地层位移的影响显著;在分台阶开挖过程中,台阶越小,引起的衬砌受力、隧道收敛变形和地层位移越小;管幕冻结对改善衬砌受力和地层位移效果显著,根据管幕冻土受力特性对其关键受力部位提出建议。     

某超大断面隧道结构设计关键技术

超大断面隧道的关键点在于其结构设计。以杨柳井隧道为例,从内轮廓确定、衬砌结构设计、施工工法、超浅埋段及岩溶段处置方案等方面出发,探讨了超大断面隧道结构设计的关键技术,得出如下结论:(1)结合工程类比及工程经济性合理确定内轮廓扁平率;(2)采用加强型复合式衬砌结构可替代三次衬砌结构;(3)对于超大断面,可采用划大为小的双侧壁导坑法施工;(4)对于超浅埋段,可采取加强衬砌支护及取消拱部锚杆、超前管棚与超前小导管相结合、喷锚支护加强掌子面稳定等措施;(5)对于岩溶段,可采取喷锚支护稳固溶腔、设置缓冲层、加强防排水措施等方案。     

新建铁路路基对下卧公路隧道的影响

为研究新建铁路挖方路基对既有公路隧道的影响,以某铁路客运专线路基上跨某高速公路隧道为依托,通过建立三维有限元模型,分析了开挖过程及运营时列车静载作用下公路隧道结构位移和内力的变化规律。结果表明,随着路堑边坡逐级开挖卸载的进行,隧道结构在竖直方向发生隆起,离铁路路基的位置越近,变形越大;埋深越小,衬砌内力受路堑开挖影响越明显。运营阶段考虑列车荷载时,隧道隆起量有所减少。采用荷载结构法对二衬结构进行内力计算,拱顶处安全系数仅为3.9。针对影响,研究提出施工建议,为同类工程提供相应参考。     

四线大断面隧道浅埋暗挖下穿综合管廊保护方案研究——以广佛城际下穿华康道管廊工程为例

为解决软弱富水地层四线大断面隧道近距离下穿大型综合管廊的支护及沉降控制技术难题,以广佛城际下穿华康道管廊工程为例,通过案例调研、方案比选、数值模拟分析及现场监测的方法,对超前加固方案、暗挖支护参数、施工工法、施工工艺等开展研究。研究结果表明:1)管廊底部设置托底管棚+隧道拱部超前管棚+水平旋喷止水预加固+双层衬砌的协同支护方案在工程适应性、工期及造价方面最优。2)4管隧道采用(1)—(3)—(2)—(4)顺序开挖,(1)、(3)、(4)号隧道采用CRD法,(2)号隧道采用三台阶法对隧道沉降及管廊沉降控制最优。3)(1)号隧道开挖时隧道及管廊沉降变形速率最大。4)地表、管线、管廊及拱顶沉降变形均在5mm内。     

铁路隧道高精度悬臂边墙施工关键技术研究

采用矿山法施工时，隧道二次衬砌模筑混凝土在施工过程中易出现脱空、厚度不足、掉块等质量缺陷，对此，提出采用“拱部预制衬砌+悬臂现浇边墙”的新型装配式衬砌结构，以保证悬臂现浇边墙满足拼装要求。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用数值仿真+现场试验的方法，研究了悬臂边墙混凝土浇筑、边墙接头精度控制等工艺，形成了一套完整的高精度悬臂边墙施工技术。研究结果表明：1)通过“荷载+结构法计算模型”计算分析，悬臂边墙具备结构自稳定性；2)通过采用刚度大强度高的悬臂模板台车对称分次浇筑、台车二次精调、全过程监测等措施，保证了悬臂边墙的高精度和施工稳定性、安全性。     

成兰铁路柿子园隧道4号横洞挤压性围岩大变形施工技术

成兰铁路柿子园隧道4号横洞穿越三叠系泥灰岩地层,区域内地应力较高,最大水平主应力方向与隧道大角度相交,隧道开挖过程中出现多处大变形情况。在分析隧道大变形发生原因的基础上,提出了采取围岩注浆加固、合理预留变形量、设计补强拱部锚杆及二次衬砌等综合施工技术,取得了较好的实施效果。     

隧道净距离上下交叠设计施工处治措施

龙洲湾2#公路隧道上跨铁路隧道,并在洞口段上下呈小净距交叠,最小净距约4.5 m,且2#公路隧道先于铁路隧道施工。为最大程度降低2隧道施工时的相互影响,通过加强交叉段隧道衬砌结构设计参数、在2#公路隧道内预留扩大断面和增加变形缝、铁路隧道采用洞内管棚及控制爆破的设计施工方法,同时加强施工监测等工程措施,并用FLAC 3D数值计算方法对公铁隧道交叉段进行三维有限元分析。计算结果表明,经过处理措施后,2#公路隧道的沉降能够控制在安全范围内,控制爆破最大限度减小双洞相互影响。铁路隧道施工时采用实时监测,现场建立公、铁双方施工联动沟通机制及时互通信息,可确保施工安全。     

基于三维数值模拟的软岩超大断面隧道施工技术优化研究

为研究超大断面隧道在软岩地层中开挖施工引起的变形情况,基于铁路设计规范和围岩分级标准对王岗山隧道穿越岩层进行围岩亚分级,通过考虑开挖方向、复杂围岩条件及断层破碎带的影响,利用ABAQUS有限元软件开展三维施工过程模拟,获得三台阶法开挖后的隧道衬砌及围岩受力及变形特征。在此基础上,提出采用更适宜控制变形的双侧壁导坑开挖法,并对其控制效果进行验证。最后,分析影响隧道衬砌和围岩变形的相关因素,得到利于控制变形过大问题的最优进尺设置参数及初期/临时支护形式。数值计算结果表明:1)双侧壁导坑法能够有效降低隧道开挖引起的衬砌及围岩变形;2)锚杆在复杂地层中能够发挥重要作用;3)循环进尺和初期支护强度均对施工引起的变形存在影响,使用新型复合管片临时支护有利于控制隧道衬砌及围岩变形;4)断层破碎带是王岗山隧道施工必须重视的关键部位,除采用合理的开挖工法外,还应辅以其他降低围岩扰动进而控制开挖变形的有效措施。     

特大跨度四线深埋隧道施工工法研究——以乌蒙山2号出口车站隧道为例

针对特大跨度四线铁路隧道,其开挖面积相当于6倍普通单线铁路隧道,开挖成洞难度大,尚无成功先例。以六（盘水）沾（益）铁路乌蒙山2号出口四线车站隧道工程为背景,通过数值模拟和现场监测,开展特大跨度隧道施工工法研究。研究结果表明： 1）通过“撑索转换”,即利用“外锚”替换“内撑”,实现拱部临时支撑的安全拆除,降低拱部支护体系转换过程中的施工风险,并且突破传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高了拆撑安全性及灵活性,同时为后续施工提供了较大的工作面。2）通过“以索代撑”,即利用锚索取代临时横撑,避免临时撗撑拆除风险,使得开挖更加灵活。3）采用三台阶“撑索转换”及“以索代撑”施工工法,实现了特大跨度隧道台阶法施工。