浅谈大断面黄土隧道三台阶七步开挖法

结合郑西客运专线凤凰岭隧道试验段施工,对大断面（170m^2）黄土隧道三台阶七步开挖技术进行总结,重点阐述了三台阶七步开挖法的适用条件、施工工艺及具体施工要点。该法较好地解决了黄土隧道施工中的诸多技术难题,是目前大断面黄土隧道施工中行之有效的施工方法。     

大断面黄土隧道三台阶七步开挖法施工技术

针对西(安)平(凉)铁路中咀1号隧道地质结构,分析对比中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法和三台阶七步开挖法的主要技术特点,确定施工方案和采用三台阶七步开挖法进行施工。介绍三台阶七步开挖法施工工艺及原理,论述上台阶开挖支护、中台阶左侧与下台阶右侧边墙开挖支护、仰拱开挖支护和施工注意事项。分析施工重点,提出监控量测、超前支护、及时封闭仰拱、及时封闭二次衬砌永久支护、加设锁脚锚杆、预防塌方等安全保证措施以及质量保证措施。     

亚黏土地层隧道台阶七步开挖施工现场测试研究

湖南省衡炎高速公路云阳山隧道进口段为亚黏土地层,由于该地层含水量高、可塑性强、自稳能力差,承载力低,给隧道施工造成困难。根据云阳山隧道亚黏土地层台阶七步开挖法实际施工情况,选取典型断面,进行了拱顶位移、钢支撑受力的量测,研究台阶七步开挖法各施工步骤对隧道围岩和支护结构稳定性的影响,同时进行了地表沉降和位移的监测,特别是对沿隧道纵向地表沉降进行了监测,获得了亚黏土地层条件下采用台阶七步开挖法施工围岩变形以及结构受力的特征,对于台阶七步开挖法的推广应用具有参考作用。     

大断面黄土隧道快速掘进施工方法研究

结合郑西客运专线张茅隧道的施工,通过模拟台阶七步开挖法的应力应变过程,以及对现场监控量测数据的分析,阐述在大断面黄土隧道中该方法的施工工艺和具体施工要点。运用该方法较好地解决了黄土隧道施工中诸多技术难题,且能充分利用开挖空间和大型施工机械,干扰少、速度快,是目前在大断面黄土隧道施工中安全、快速的施工方法,值得推广。     

高速铁路大断面隧道浅埋段多台阶开挖法施工技术优化研究

三台阶七步开挖法具有施工空间大、工效高、工序转换灵活等优点。本文以广西沿海铁路花甲山隧道为工程背景,选取典型地段,利用FLAC3D建模计算,对围岩的应力和应变进行分析,并与现场监测进行对比,从而对三台阶七步开挖法控制参数进行优化,得出在安全开挖条件下上台阶开挖高度可以调整至3.6~3.8 m,提高了隧道施工进度,节约了施工成本,可为广西地区类似工程提供借鉴。     

上软下硬地层Ⅴ级围岩超浅埋隧道开挖技术

针对城市地铁超浅埋隧道的工程特点,以传统交叉中隔壁法及三台阶七步开挖法为基础,研发出十字支撑加强三台阶分步开挖法。将该方法应用于贵阳地铁一号线将军山—云潭路站区间暗挖隧道。结果表明十字支撑加强三台阶分步开挖法在加快进度、降低成本的同时,有效控制了拱顶沉降和地表沉降,保证了施工安全,为今后类似隧道的施工奠定基础。     

高地应力条件下隧道施工方法研究

为探讨高地应力条件下不同开挖工法引起的洞周变形及支护力学特性,以大梁隧道为依托,采用数值模拟与现场量测相结合的方法,研究了隧道在三台阶法、三台阶七步开挖法和三台阶临时仰拱法3种不同工法下洞周变形及衬砌结构受力情况。研究结果表明:在高地应力条件下,可以根据掌子面岩性,灵活转换三台阶法、三台阶七步开挖法和三台阶临时仰拱法3种工法,这样既能控制围岩变形,保证隧道安全,又能加快施工进度,降低造价。     

庆兴黄土隧道出口浅埋段施工技术

结合包西铁路BXS-2标庆兴隧道的施工实践,论述了根据地质条件、水文条件、施工季节,采取有效的公路改移、地表防排水和加强超前支护后,在湿陷性风积黏质黄土、下穿公路隧道浅埋段采用预留核心土三台阶七步开挖法的施工技术。结果表明,预留核心土三台阶七步开挖法减少了临时支撑的投入,节约了工程材料;可以使用大型机械开挖,各个工序之间衔接紧凑,提高了开挖的速度,缩短了工程工期,降低了工程管理成本,创造了良好的经济效益和社会效益,为以后在湿陷性黄土Ⅴ级围岩浅埋地段施工提供了宝贵的施工经验。     

大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术

凤凰岭隧道是郑西铁路客运专线工程试验段唯一一座隧道,也是郑西客运专线第一座开工的隧道工程,大断面黄土隧道的施工技术成了客运专线建设的重点和难点。随着隧道施工的逐步推进,根据隧道的围岩量测结果,结合新奥法施工设计原理,对隧道原采用三台阶七步开挖法进行优化后采用二台阶四步开挖法进行施工,有效缩短施工循环长度及封闭时间,在保证施工安全的前提下,施工进度得到很大提高,产生很好的经济效益和社会效益。     

深埋风积沙隧道施工工法及围岩变形特征研究

风积沙作为一种抗剪能力弱、黏聚力低、自稳能力差的土体,隧道开挖时围岩变形难以控制,研究风积沙隧道的围岩变形特征及其适用的施工工法则显得尤为重要。依托蒙华铁路王家湾隧道穿越风积沙段,通过室内试验得到相关参数,采用有限差分法进行数值模拟,对比分析有无水平旋喷桩加固两种工况的围岩变形和塑性区发展,从而得出三台阶法、三台阶临时仰拱法、三台阶七步法、CD法以及双侧壁导坑法5种工法的变形特征和水平旋喷桩的加固效果。研究结果表明,(1)在无水平旋喷桩加固围岩的情况下,双侧壁导坑法最适用于大断面深埋风积沙隧道,但其控制效果仍然不能满足变形要求;(2)采用水平旋喷桩加固后,三台阶加临时仰拱法最适合于大断面深埋风积沙隧道;(3)水平旋喷桩与三台阶加临时仰拱法结合能够有效控制围岩变形;(4)水平旋喷桩能够显著控制上半部分围岩变形大小,并减缓全环围岩变形速率,但对下半部分围岩变形大小控制不明显。     

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。     

中心轴式预切槽机械在大断面黄土隧道中的应用试验

黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,具有强度低、变形大、自稳能力差的特点,我国大断面黄土隧道的建设通常采用三台阶七步开挖法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等,存在施工工序多、施工进度慢、变形量难以控制、临时支护用量大、对各小断面支护结构的连接工艺要求高等问题,研究适合软弱围岩隧道机械化施工的工法非常必要。预切槽法由于具有控制地层变形能力强、施工速度快的特点,受到国内隧道界的再次关注。2013年,中铁重工集团研制成功了国内第一代中心轴式预切槽机械。为了掌握预切槽机械切灌过程性能及预衬砌的受力变形特性,进行预切槽机械在黄土隧道中的工业化试验。研究认为:(1)研制的中心轴式预切槽机械在黄土地层切割成槽能力良好,但在切灌一体化方面尚需要深入研究;(2)由于限制了地层的变形,预衬砌承受的地层压力较大。(3)预切槽法对切槽脚部地基的承载力要求较高,预衬砌脚部是拉应力集中区域,实际施工中要进行合理加固。     

侵入蚀变岩隧道大变形控制技术研究

针对侵入蚀变岩隧道施工期洞周变形过大、施工功效低等问题,以玉磨铁路安定隧道为工程依托,采用现场调研、数值模拟等方法研究侵入蚀变岩隧道大变形控制措施,分析掌子面喷砼封闭和拱脚大直径锁脚锚管对隧道洞周变形的控制效果;探讨隧道施工功效降低原因,并提出改进方法。研究表明:(1)采用掌子面喷砼、?76大锁脚锚管、加大预留变形量三种措施对隧道洞周变形可进行有效控制且效果明显。(2)掌子面喷砼措施对洞周水平位移控制更为显著,而锁脚锚管对拱顶沉降的控制较为明显。(3)导致隧道施工功效降低的主要原因为围岩级别变化与不良地质频繁出现,提出增设斜井辅助施工通道和变更钢拱架支护方案两种措施,极大提高了隧道施工功效。     

软岩隧道施工技术探讨

本文通过西南某山区铁路斜坡软土地段的软岩隧道施工所揭示的工程地质问题,浅述了对炭质页岩、泥灰岩岩性的初步认识和采取的施工对策,重点介绍了软岩隧道浅埋洞口段施工技术,及富水软岩破碎段施工支护开裂变形,衬砌混凝土开裂的原因分析及处理技术。     

龙洞堡机场隧道下穿新人工填筑土监控量测施工技术

结合贵阳枢纽白云至龙里北铁路高风险隧道——龙洞堡机场隧道下穿新人工填筑土及机场敏感构筑物施工实例,综合多种监控量测方法,施工过程中采取密切监测围岩变化、及时优化初期支护参数控制围岩变化,实现了隧道的信息化施工。主要介绍了新人工填筑土段及下穿地表敏感构筑物段隧道洞内沉降、地表沉降及地表建筑物变形的监测,对新人工填筑土中土体的变位和稳定性等进行综合分析,并将监测结果准确应用到隧道现场施工中,可为中长隧道不良地质施工监控量测技术提供借鉴。     

湿式喷凝土工法速凝剂的应用

喷凝土为新奥法重要支撑组件之一,传统喷凝土施工多采用干式喷凝土工法。干式喷凝土施工时会造成大量的粉尘,影响隧道内空气质量和施工人员健康,且喷浆机吐出量小,施工速度慢。湿式喷凝土施工时无粉尘弥漫的状况,加上配合机械臂,不但节省人力,而且吐出量大,大幅改善喷凝土施工速率。本文就湿式喷凝土工法施工中速凝剂的应用情形进行探讨,认为采用湿式喷凝土工法时,应努力推广采用水泥系速凝剂及粉状速凝剂送料机。     

浙江苍岭隧道岩爆工程地质特征分析与防治措施研究

根据在浙江苍岭隧道施工中发生的岩爆,通过现场地质观测资料,分析了其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件,从地质工程的角度,对岩爆发生地段隧道的岩石组成、地质构造、地应力特征以及地下水情况进行了探讨,发现在苍岭隧道施工中发生岩爆的岩石具有岩体结构面发育适中、弹性模量大、P波波速高、地质构造简单、现代水平构造应力强且主压应力轴σ1大角度相交于隧道中轴线和地下水不发育的特征,并在此基础上,提出了掌子面喷水、布设释放地应力锚杆、减少隧道壁聚能结构等有效的岩爆防治措施。     

铁路大跨度隧道施工技术

介绍了短台阶七步平行流水作业法的的施工工艺,总结了该法的施工技术特点及适应范围。通过实际应用,成功解决了大跨度、软岩、泥流、涌水等隧道施工技术难题,具有较高的使用价值。