单洞双线高速铁路隧道Ⅲ级围岩仰拱快速施工技术

目前,高速铁路隧道施工中仰拱及填充施工工序繁琐导致的施工进度缓慢一直以来影响整体施工进度。为解决这一问题,结合工程实例,对当前使用的单洞双线大断面高铁隧道Ⅲ级围岩仰拱及填充施工方案进行分析,通过设计使用长栈桥与多模板、滑模施工、仰拱与填充分区段作业等措施,对施工方案加以优化,形成新的仰拱施工技术,从而使仰拱及填充工作面月进尺由96 m提高至175 m,为Ⅲ级围岩大断面隧道快速施工创造了有利条件,达到提高隧道整体施工效率的目的,并为今后类似技术的研究与改进提供参考。     

蒙华铁路隧道工程施工技术要点及机械化配套

目前我国隧道钻爆法施工存在整体机械化程度较低、施工环境恶劣、工人劳动强度大的问题。以蒙华铁路隧道工程实践为依托,从建立监控量测信息化平台、大断面开挖及初期支护早封闭施工、提高硬岩地段隧道光面爆破水平、确保隧道支护结构质量等方面总结蒙华铁路隧道工程施工技术要点,即"一强化(强化量测)、二紧跟(钢架紧贴掌子面、仰拱紧跟下台阶)、三超前(超前预报、超前加固、超前支护)、四到位(工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌质量到位)";并重点介绍隧道施工机械化配套情况,包括湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥、新型二次衬砌台车工装、马蹄形盾构、预切槽设备、悬臂式掘进机等的应用和创新;为全面统筹全线路隧道施工技术管理及提高隧道施工机械化水平形成示范效应并提供技术支撑。     

大断面隧道包括仰拱全断面开挖施工技术

随着我国隧道修建技术的快速发展,仰拱液压栈桥等新工装、新工艺的出现,传统的隧道分部开挖方法已越来越适应不了时代的发展。另外,近几年许多学者研究的隧道全断面开挖施工技术,并未充分考虑仰拱曲率对装砟机械的影响,在实际施工中易造成装砟机械操作困难和功效降低。基于此,本文结合新建怀化至邵阳至衡阳铁路黄岩隧道,对隧道全断面施工方法进行分析讨论,总结出了大断面隧道包括仰拱全断面开挖施工技术的一些经验,可为类似工程提供参考。     

长仰拱栈桥在黄土隧道施工中的应用

为确保黄土隧道施工安全,初期支护结构尽快封闭成环,解决隧底仰拱及填充施工质量通病,利用黄土隧道开挖非爆破作业的特点,在黄土隧道施工中利用长大仰拱栈桥。通过在长仰拱栈桥上配置仰拱模板和混凝土捣固整平装置,有效减少了仰拱立模时间,提高了仰拱混凝土振捣质量。该工装能保证隧道开挖、初期支护、仰拱开挖及二次衬砌作业有序开展,极大地提高了施工工效,经济和社会效益明显提高。     

液压移动仰拱栈桥施工技术研究

随着科技的进步,山岭隧道施工技术逐渐向着智能化、机械化、自动化方向发展,目前已经开始采用了三臂凿岩机、大型湿喷机械手、液压移动仰拱栈桥等设备,形成了新的施工工艺,如机械钻孔、仰拱及填充分次浇筑等等。现依托某铁路隧道重点研究了液压仰拱移动栈桥施工仰拱技术,揭示了当前施工中存在的缺陷,并提出了后续改进的研究方向,为类似隧道的仰拱施工提供了一定的技术支持和经验借鉴。     

不同地表倾角下台阶法施工对大断面隧道变形的影响分析

依托简浦高速公路长秋山大断面隧道工程,运用有限差分软件FLAC3D对该隧道采用三台阶工法的动态开挖进行了模拟,分析了不同地表倾角下台阶长度对隧道洞周位移的影响规律。结果表明:浅埋大断面公路隧道三台阶法施工,隧道洞周位移大小顺序为:仰拱隆起 拱顶沉降 水平收敛;不同地表倾角下,隧道拱顶沉降及仰拱隆起变化主要发生在台阶长度为4~6 m之间,说明短台阶或超短台阶法能够较好地控制隧道的洞周变形,更为适合软弱围岩大断面隧道的施工;台阶长度从10 m开始,隧道洞周位移逐渐收敛,可作为浅埋大断面隧道台阶法施工下洞周位移的"起始收敛点";隧道地表倾角对隧道洞周位移的变化影响较大,因此,实际施工中应根据地表的不同倾角,选择更为合理的台阶长度进行施工,确保软弱围岩大断面隧道的安全施工。     

全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机施工技术研究

为解决隧道仰拱施工中传统设备简易、工艺落后导致的施工质量难以保证,在仰拱开挖、出渣等工序作业时过往的人员、车辆、机械设备无法正常通行以及现有客运专线隧道仰拱施工设备机械化程度底、集成度不高等问题,以沪昆客运专线贵州段CKGZTJ-3标栋梁坡隧道为例,对仰拱栈桥、模板体系、走行机构等进行研究,研制的全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机集成了栈桥、仰拱模板、中心水沟模板、走行机构、液压和液电装置等结构件。在施工过程中,先优化仰拱段施工作业区,利用全自动液压、液电系统功能控制栈桥行走、仰拱和中心水沟模板安装及定位作业; 在仰拱施工期间,与过往的人员、车辆、机械设备以及掌子面施工形成互不干扰、平行推进的局面。该全自动液压栈桥式仰拱移动模架一体机有效减少了作业人员和辅助材料的投入,工效明显提升,安全步距可控,并保证了仰拱衬砌和仰拱填充以及中心水沟的质量。     

单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究

为解决超大断面公路隧道传统工法工序繁杂、效率低等问题,依托厦门芦澳路—海沧疏港通道2#分岔隧道大跨段(国内在建最大断面公路隧道),利用"以索代撑"的思想,并结合围岩强度高的特点,提出主动支护的钢架岩墙组合支撑法并对其进行工法优化。通过岩石三轴压缩试验和Hoek-Brown估算方法获得围岩力学参数,并采用数值计算的方法验证该工法的合理性,确定预应力锚索长度为10m,预应力值为1000k N,同时对其施工力学特性进行研究。结果表明:围岩变形主要发生在岩墙((5)分部)开挖前,且以竖向变形为主,上台阶开挖是引起隧道拱部沉降和仰拱隆起的主要原因;在预应力锚索的作用下,隧道岩墙((5)分部)的开挖和中隔壁的拆除对围岩变形和初期支护内力影响较小;初期支护拱脚处压应力集中,拱顶和仰拱处受到较大的拉应力;隧道围岩变形及初期支护承载力均满足公路隧道施工安全要求。     

翔安海底公路隧道陆域段安全快速施工技术

结合厦门翔安海底公路隧道陆域段大断面全-强风化花岗闪长岩隧道开挖施工工法、施工组织和机械化施工配套技术等施工手段的实施情况，介绍了大断面隧道CRD工法施工对该地层的适应性和实现安全快速施工的技术措施和机械配套技术。     

铁路单线特长隧道快速施工组织探究

蒙华铁路连云山隧道为重载铁路单洞单线隧道,独头掘进距离长、断面小,洞内施工交通干扰大,隧道快速施工组织难度高。为有效解决单线小断面隧道快速施工组织问题,基于隧道开挖、仰拱及二次衬砌各施工工序组织,对配套施工机械设备、工艺工法选择和施工交通组织等进行研究。通过优化和改进,较大程度上解决了单线特长隧道的快速施工难题,有效提高了单线隧道的施工效率。     

蒙华铁路中条山隧道施工关键技术

针对蒙华铁路中条山隧道在施工过程中遇到的围岩软弱易风化、仰拱开挖后基底承载力不足、斜井砂砾层承压富水和隧道涌水量大等问题,介绍施工过程中所采用的软弱围岩微台阶带仰拱一次开挖快速封闭成环、铁路单线隧道二次衬砌仰拱及仰拱填充大区段、碎石换填基底加固并在基底埋设排水管以及分段截流、反坡排水等关键施工技术。主要研究结论如下:1)仰拱与下台阶一次爆破成型,减少了爆破围岩的二次扰动,能有效控制周边收敛和拱顶沉降;2)采用24 m单线隧道全液压履带式栈桥,有效减少了仰拱之间施工缝隙对接次数,提高了仰拱的整体性;3)对有水软岩地段采用碎石换填并注浆加固,起到了良好的堵水效果;4)采取分段截流,减少了反坡施工掌子面的排水量,加快了掌子面的施工进度。     

高速铁路隧道仰拱全工序履带式栈桥设计与应用

为缩短仰拱施工全工序作业时间、提高仰拱施工进度、降低仰拱工成本、减少施工人员和辅助材料的投入,开发了仰拱全工序履带式栈桥。该栈桥主桥底部分成基础底面清理及钢筋绑扎、仰拱衬砌及仰拱回填、仰拱养护3个12 m工作区,每个工作区分别配置相应的机械化装置,整车采用液压履带驱动。重点介绍全工序履带式栈桥的结构组成以及主桥、前后坡桥、驱动系统、仰拱衬砌系统和辅助工装的设计,对栈桥主要部件的强度进行校核,并应用在郑万高铁湖北段向家湾隧道施工中。结果表明： 在Ⅳ级围岩隧道中,仰拱全工序履带式栈桥相比普通仰拱栈桥,完成12 m仰拱全工序作业仅需要36 h,每延米可节省134.91元施工成本,且行走机构能够适应复杂的隧道施工环境,设备性能稳定、故障率低。     

隧道片式仰拱栈桥动载作用下强度及刚度校核

为提高隧道结构的耐久性,改善受力状态,仰拱超前、一次性全幅施工,已经成为隧道施工的基本要求。为此,自行设计制造成本低、结构简单、移动快捷、轻便的片式仰拱栈桥在隧道施工现场愈来愈普遍。通过对Ⅰ20型钢制造的6m长片式仰拱栈桥进行结构验算,对其在隧道无轨运输的最大动载作用下的强度及刚度进行校核,了解该类仰拱栈桥在装碴车辆通过时的动态响应及安全状态,对同类隧道简易片式仰拱栈桥的结构强度验算有一定的借鉴意义。     

软弱围岩地层隧道大断面机械化施工工法应用

为解决我国山岭隧道施工技术落后的问题,对高速铁路大断面隧道的机械化施工工法进行阐述。通过配备成套的隧道机械化工装设备,并经现场试验研究,形成开挖、支护、衬砌、水电缆槽4条隧道施工生产作业线的新型施工组织模式,以实现Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩机械化大断面的连续施工。通过全电脑三臂凿岩台车的应用,开挖炮眼精确定位、系统锚杆精准安装、施工信息同步上传等施工难题得以解决; 通过各类大功率机械设备的配置和应用,可缩短各道工序的循环时间,实现软弱围岩早封闭的安全管理理念。根据大量的监测数据和现场实践表明,隧道大断面机械化施工工法的施工质量可靠、施工效率高且施工安全。     

单线隧道24 m仰拱栈桥施工技术研究

为了加快单线隧道施工进度,并确定24 m自行式液压栈桥施工流程和工艺,通过对24 m栈桥仰拱施工一次性浇筑、一次性浇筑24 m并加防裂网片、分区段12 m同步施工,3种施工方案进行分析,发现一次性浇筑及增加防裂筋施工工艺会出现仰拱断面开裂,分区段12 m同步浇筑既保证仰拱断面无裂纹,也加快了施工进度。文中同时提出多工作面施工理念,合理加快施工进度;通过微创微改在配套的矮边墙模板上焊接定位卡、堵头板采用钢木混合安装,反坡排水;安装移动水箱和预留水沟槽等工艺。     

单洞双线铁路隧道仰拱施工质量控制技术研究

为有效解决和控制仰拱厚度不够、强度不足、施工缝翻浆冒泥及上拱等施工质量问题,保障隧道工程建设和运营安全,依托渝昆高铁昭通隧道工程,采用隧道扫描系统检测仰拱开挖断面,确保仰拱厚度满足设计要求;采用液压自行式整体仰拱栈桥,优化仰拱弧形模板,实现分段分层浇筑和振捣工艺,提高混凝土施工质量;采用分离式仰拱端头钢模板,预铺仰拱端头弧形带并安装橡胶背贴和中埋止水带,提高了施工缝质量,减少了施工缝翻浆冒泥现象;设置隧底纵向排水管及逆向导水管等优化隧底排水设计措施,解决了水害造成的仰拱上拱问题;制定并落实隧道仰拱施工质量管理措施。通过在渝昆高铁昭通隧道施工中采取以上措施,实现了仰拱零欠厚,仰拱混凝土强度满足设计要求,施工缝质量零缺陷。     

蒙华铁路确保隧道施工质量安全关键措施

蒙华铁路隧道沿线穿越多种不良地质,工程施工难度大、风险高,控制性工程多。在总结和借鉴国内外铁路隧道修建技术的基础上,开展系列实践和创新:针对软弱围岩确立快挖快支快封闭成环的施工原则,取消CD法、CRD法等复杂工法,优先选用全断面法,其次选用台阶法;强化初期支护结构实体质量,推行初期支护格栅钢架紧跟掌子面和初期支护仰拱及时封闭成环紧跟下台阶的"两紧跟"措施;优化超前预报,把监控量测纳入工序管理,建立信息化平台,严格监控量测;依托科研试验,优化系统锚杆、钢架和二次衬砌等支护参数,保证结构稳定;推行机械作业,全面使用湿喷机械手、自行式仰拱长栈桥,研发应用马蹄形盾构,开展黄土隧道预切槽技术研究,改造二次衬砌台车等工装设备,确保工程质量;据实及时变更,合理工程造价,提高合同及投资管理效果。蒙华铁路通过多方面的探索和创新,有效解决隧道建设中一些突出的质量安全问题,保证隧道施工质量和施工安全。     

双臂暗挖台车在土质地铁隧道施工适用性探讨

浅埋暗挖法土质地铁隧道施工机械化程度不高。结合暗挖台车在西安地铁5号线15标黄土地层区间隧道的首次应用,介绍暗挖台车的设备构成和施工工艺流程。对传统人工开挖和暗挖台车开挖的施工工效、安全性、能源消耗、围岩变形控制和作业环境改善等方面进行对比分析,根据实际应用情况分析暗挖台车对水文地质、施工断面、施工工法、吊装下井及巷道直角转弯的适用性,并提出在出渣系统、挖掘臂铲斗、铣刨头、暗挖台车遥控器、自动收缩线盘、台车灵活性等方面的改进提升建议。     

土质地层公路隧道大断面快速施工技术研究

随着交通工程建设的快速发展，公路长大隧道越来越多，常规施工方法效率较低，无法满足工期要求，这对公路隧道快速施工技术提出了新的挑战。以东天山特长公路隧道为背景，提出土质地层隧道大断面开挖工法，通过力学分析及现场对比试验，分析论证了该工法的可行性。结果表明：土质隧道大断面开挖时，采用超长小导管能够减少上部围岩压力对掌子面滑动土体的荷载作用，预留核心土则能够为掌子面滑动土体提供支撑反力，通过这2种控制措施能够实现土质围岩隧道掌子面稳定；相比台阶法，大断面开挖时围岩应力释放速率较快，变形快速发展，拱架和喷混凝土受力快速增长，支护封闭成环后可得到有效控制，但需进一步提高初期支护早期承载性能，即提高喷混凝土早期强度；采用大断面工法能够提升机械作业空间，简化工序，实现多组设备同时作业，相比两台阶施工，隧道施工效率提升约22%。综合评价，土质地层隧道采用大断面快速施工工法能够实现掌子面稳定，支护结构安全，且相比台阶法施工效率可得到显著提高。     

基于数值模拟的浅埋软弱围岩大断面隧道施工工法对比研究

为了探求浅埋软弱围岩大断面隧道的合适施工工法,以某浅埋软弱围岩大断面隧道为依托,采用数值模拟方法,建立浅埋软弱围岩大断面隧道施工的力学仿真模型,通过对隧道一新的施工工法(动态分部施工工法)与常用的三台阶法、CRD法、CD法及双侧壁导坑法等施工工法进行对比研究,分析动态分部工法的优缺点,并论证该新工法在依托工程施工的可行性。