隧道施工中围岩变形的控制方法研究

根据实际工程中出现的围岩变形过大的情况,采用小导管注浆和增设临时仰拱的措施进行处理,并用ANAYS软件进行了有限元分析。结果表明：临时仰拱和小导管注浆对于控制隧道围岩变形有明显的效果;对于拱顶下沉的控制效果不明显;两者共同作用可以较好地改善衬砌的受力状况。     

几种控制软弱围岩大变形应急方法的效果评价

以西汉高速酉水隧道大变形为背景,采用FLAC3D岩土数值模拟软件对围岩注浆加固、临时仰拱加固、系统锚杆加固等方法进行数值模拟分析,同时结合现场监控量测和施工经验教训作出以下效果评价：1）理论计算表明围岩注浆的加固效果显著,上台阶临时仰拱的效果整体优于围岩注浆;2）现场监控表明围岩注浆质量离散性大,钢拱架临时仰拱控制效果最佳但属临时措施;3）增加常规砂浆锚杆效果甚微应慎用。最后提出控制围岩大变形的相对合理的应急工程措施。     

几种控制软弱围岩大变形方法的效果评价

以西汉高速酉水隧道大变形为背景,在对控制隧道软弱围岩大变形的几种典型方法的作用机理进行分析基础上,采用FLAC3D岩土数值模拟软件对其中的方法进行了数值模拟分析,同时结合现场监控量测和施工经验教训作出以下效果评价：①理论计算表明围岩注浆的加固效果显著,上台阶临时仰拱的效果整体优于围岩注浆;②现场监控表明围岩注浆质量离散性大;钢拱架临时仰拱控制效果最佳但属临时措施;增加常规砂浆锚杆效果甚微应慎用。最后提出了控制围岩大变形的相对经济有效的工程措施：     

浅埋大跨隧道下穿既有公路施工技术

基于环境保护和充分利用围岩自承能力的原则,在隧道洞口区段广泛采用浅埋暗挖法施工。介绍了某浅埋三车道隧道下穿既有公路的施工方法及相应的支护措施。工程实践表明,对于下穿既有公路的浅埋大跨度软岩隧道施工,采用双侧壁导坑法开挖,以超前管棚、小导管注浆、加强掌子面临时支护、控制弱爆破、临时封闭仰拱为主要措施,能够有效地控制围岩变形,保证施工期间公路车辆的通行。     

富水砂砾石地层浅埋大跨高速铁路隧道施工技术

宝兰客专石鼓山隧道下穿茵香河段围岩以粗圆砾土、大砾石砂土为主,最小埋深8 m,河流常年流水,围岩地下水丰富,在施工过程易发生涌水、塌方、冒顶等安全事故。为保证施工安全,采用地表袖阀管注浆和旋喷桩,洞内管棚+超前小导管注浆超前加固等措施进行围岩加固,并采用三台阶临时仰拱、三台阶临时横撑法等开挖方法,控制初期支护封闭距离和时间,实现隧道变形控制,保证了隧道施工安全。     

宝兰铁路苏家川大断面黄土隧道三台阶施工变形控制技术

为研究第三纪砂质黄土条件下的大断面隧道施工变形控制技术,以宝兰铁路大断面黄土隧道施工为依托,通过midas数值模拟软件对比分析不同仰拱封闭距离引起拱顶沉降实测数据,阐述大断面黄土隧道施工变形规律,以确定其合理的仰拱封闭距离为35 m;采用三台阶临时仰拱法,合理控制开挖步距:上台阶为0.6 m,中台阶和下台阶为1.2 m;辅以注浆小导管超前支护和锁脚锚杆加固等技术措施,达到了很好的变形控制效果,最大沉降控制为50~160 mm;通过分析不同隧道断面净空变形规律,总结第三纪砂质黄土地质条件下,大断面黄土隧道施工预留变形量可取120~160 mm。     

散体围岩隧道开挖施工中超前小导管注浆的作用分析

散体围岩隧道开挖后,围岩稳定性差,易出现大变形沉降、掌子面挤出、拱顶坍塌等病害,必须进行超前支护。本文以某某高速公路杜夜隧道进口浅埋强风化岩层段为例,对超前小导管注浆在散体破碎围岩开挖中的加固机理进行探讨,采用FLAC3D三维数值模拟方法,结合遍布节理模型描述岩层结构的特点对小导管注浆施做过程中的受力、位移变形及支护效果进行研究,定量分析超前小导管注浆的加固机理。研究表明：对于散体破碎围岩,采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性,更符合岩体状态和工程实际;超前小导管注浆技术能改善围岩的力学性质,提高岩体的刚度及强度,增强散体围岩自稳能力,显著抑制散体破碎围岩的变形,减少隧道支护结构的变形和受力,避免散体围岩隧道开挖中坍塌现象的发生。     

粘土隧道变形段处理方法研究

针对密兴路改建工程火郎峪隧道变形事故,结合粘土围岩特性,对隧道变形段采取临时加固、注浆加固、增设刚拱桥、超前小导管加固等多种方法综合处理。结果表明,采用综合处理方法能有效防止隧道围岩变形的继续发生．保证隧道围岩的整体稳定性。确保隧道安全施工。     

泥岩地层大断面隧道围岩变形控制

以兰渝铁路胡家湾隧道进口段施工为例，介绍泥岩地层修建大断面隧道变形控制的方法。施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态，采取分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑的技术措施，控制围岩的变形。实践证明:效果较好，对目前的客专大断面隧道控制大变形施工有一定的帮助。     

隧道仰拱翘起的原因分析及处治方法

对于公路隧道施工过程中因地质复杂、围岩软弱、岩体破碎、稳定性差而出现的仰拱与仰拱填充分离、仰拱单侧或双侧翘起现象,从地形地貌、围岩状况、应力变化、施工扰动等方面进行了分析。为控制隧道二衬及仰拱结构变形,在二衬两侧边墙底部用潜孔钻打设Φ76注浆钢花管锁脚;为增强仰拱基底承载力,并填充因仰拱翘起而形成的空隙,在侧式暗沟中用潜孔钻垂直向下打设Φ42钢花管并注浆;在仰拱顶全宽范围内以梅花形打设Φ42钢花管并注浆加固,可以有效地处治隧道仰拱翘起及同类问题。     

偏压隧道变形破坏机理及超前预加固研究

依托九绵高速福隆隧道工程,通过建立三维山体隧道模型对偏压隧道围岩支护体系受力变形特征进行分析,并通过数值模拟与现场监测对不同超前加固方式进行对比研究。结果表明:受偏压地形影响,隧道围岩变形、塑性区分布、二衬受力等均存在非对称现象;隧道开挖时,拉应力出现在掌子面、仰拱、回填土处,塑性区分布深入掌子面后方约3 m,且掌子面的土体有向外挤出的趋势;偏压地形下,适用性较好的超前加固方式为双层注浆小导管,在有效控制围岩变形、塑性区以及二衬等受力同时具有良好的经济性;现场测得K89+317断面的拱腰收敛与拱顶、地表变形较小且收敛较快,验证了双层小导管的适用性。     

监控量测在隧道大变形治理中的运用

结合黄塔高速公路长干1号隧道大变形段的施工实践,选取有代表性的断面进行现场观察、围岩位移量测、轴力锚杆量测和对各种钢筋应变计的应变量测,依据量测的有效数据,及时提出了增加临时钢支撑和临时仰拱、增设锁脚钢管、地表回填注浆、洞身注浆加固等方案,使黄塔高速顺利通过隧道大变形段。     

层状岩体隧道变形特征及非对称支护研究

层状岩体隧道开挖后,围岩的变形破坏具有明显的非对称特征。文中以郑万(郑州—万州)高速铁路罗家山隧道为工程背景,对比分析台阶法和全断面法开挖时,有无支护条件下隧道拱顶沉降、仰拱隆起及水平收敛的变化规律;提出3种锚杆非对称支护方案并对其支护效果进行分析,得出最优方案。结果表明,不同工况下围岩的变形特征具有一致性,拱顶与仰拱变形较大处的连线与层理面接近于垂直,且拱顶变形呈现左大右小、仰拱变形呈现左小右大的非对称特征;将左侧拱部以上锚杆垂直于层理面布置能较好地控制围岩变形。     

黄土隧道三台阶施工预制临时仰拱技术及应用研究

为解决隧道临时支护结构施作耗时长、拆除后难以利用的难题,提出一种可重复使用的预制临时仰拱设计与施工方案,并在黄土隧道三台阶七步法中进行应用试验。通过对比现场光纤光栅传感器测试数据和数值模拟结果,对预制临时仰拱实施效果进行研究。研究结果表明:1)预制临时仰拱制作简单、拼装快速并可重复应用,可在大断面隧道三台阶临时仰拱七步施工方法中快速形成临时仰拱,使中台阶开挖后初期支护体系临时封闭成环;2)与传统三台阶七步开挖施工方案相比,采用"三台阶七步开挖+预制临时仰拱"方法可以有效改善大断面黄土隧道施工中初期支护结构受力与变形,其中初期支护结构最大主应变降低约72%,拱顶沉降降低约78%;3)设置预制临时仰拱使中台阶封闭成环,可以很好的改善初期支护结构与围岩的相互作用性能,有效减小隧道开挖后围岩塑性变形范围,保证隧道施工安全。     

CD和CRD法施工下超大断面隧道围岩变形控制数值计算研究

为研究超大断面隧道围岩变形控制机制,系统开展CD及CRD开挖工法下不同支护方式的数值计算,研究了不同支护方案随围岩强度等级变化对隧道拱顶位移、围岩塑性区应变的影响规律,明确了CRD开挖工法下不同临时支护拆除顺序对隧道围岩稳定性影响规律。通过对结果进行对比分析可知:采用CRD开挖方法比CD法、I22b型钢拱架支护比I18拱架都具有更好的围岩控制效果,且围岩等级越差,控制效果差异越大;考虑到拱顶沉降安全值,采用I18型钢拱架在经济性和施工安全性及便捷性方面具有良好的可行性;采用先临时仰拱,后临时支撑拆除顺序对整个隧道围岩稳定性效果最好。     

大跨地铁隧道组合工法穿越断层时的围岩变形控制分析

以深圳轨道交通2号线新莲区间隧道为工程背景,针对大跨地铁隧道穿越断层的围岩变形与控制问题,采用FLAC3D数值模拟,分析双侧壁导坑工法与CD工法不同组合穿越断层的围岩变形规律与注浆控制效果。结果表明： 1）隧道穿越断层破碎带时,Ⅳ、Ⅴ级围岩交界并与断层相交的拱顶处以及Ⅴ级围岩与断层相交的拱腰处的围岩位移最大,是变形控制的关键部位; 2）双侧壁导坑法穿越断层对大跨地铁隧道的围岩变形控制较好,工程实际工法组合下围岩变形的最大影响范围为12.4 m,围岩位移控制较好,工法组合合理有效; 3）注浆加固对断层破碎带处围岩变形模式的影响与控制作用明显,注浆后围岩变形区域由未注浆的“枣核形”变为较均匀的“椭圆形”; 4）提出位移控制率均值的概念,以定量描述围岩的注浆效果,隧道穿越断层时3 m厚度注浆的围岩位移控制率均值达51%,围岩变形控制效果较优。     

松散堆积体隧道围岩变形特征及围岩加固技术研究

为了探究松散堆积体隧道的围岩变形规律及有效的围岩加固措施,以九绵高速五里坡隧道为工程依托,首先基于现场资料建立数值模型进行施工动态模拟,研究松散堆积体隧道的变形特征并与现场监测情况进行对比分析;然后依据数值模拟结果提出适宜的围岩加固措施,并应用于现场试验段验证其有效性.结果 表明:松散堆积体地层开挖时对掌子面后方地层沉降、周边收敛的影响范围为6～10 m,加强此范围内的超前预加固对围岩变形控制有较好的效果;当前断面开挖时,水平收敛及拱顶沉降会出现明显突变,初期支护、系统锚杆及锁脚锚杆应在开挖后第一时间施作.五里坡隧道现场试验段采用加强超前小导管及锁脚锚杆参数并结合地表帷幕注浆的联合加固措施后,围岩变形得到了有效控制.     

浅埋段软岩隧道施工工法优化模拟应用分析

隧道洞口浅埋段施工易受地表水及不良地质条件影响,隧道大变形或掌子面溜塌事故频发,施工安全风险极高。为解决洞口浅埋段软岩隧道变形控制难题,建立三维数值模型,对不同施工工法的围岩变形及其优缺点进行对比分析,确定采用三台阶临时仰拱法,并通过现场应用验证了优化工法的可行性。结果表明:该工法可在中、下台阶增设临时仰拱,隧道初期支护及时封闭成环,支护结构受力得到改善,对变形控制效果较好。虽相比CRD法在控制隧道变形方面略有不足,但综合各方面因素,优先考虑选择该工法,并采取了分阶段支护参数加强措施。经现场施工实践验证,采用该工法配合分阶段补强支护措施,初期支护变形增长速率很快减小并趋于稳定,可有效控制隧道初支大变形,保证施工安全和进度。     

注浆加固对深埋富水围岩隧道开挖变形影响研究分析

注浆加固作为一种提高围岩力学性质的手段,具有堵水防渗和加固的作用,主要用在IV~V级围岩地段。文中分析了注浆对于围岩参数的影响和注浆加固后隧道孔隙水压力分布情况。依托某隧道工程,采用数值模拟的方法,从注浆圈厚度和渗透系数2个方面探讨注浆加固对围岩开挖变形的影响。结果表明:注浆加固会减小渗流影响下围岩开挖变形速度及变形量,在开挖边界一定范围内注浆加固效果比较明显,注浆圈渗透系数的大小主要影响隧道整体的固结沉降。     

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。