扎果隧道洞口浅埋段大变形的处理措施探讨

高海拔高寒地区隧道施工过程中存在诸多不确定的影响因素,会出现浅埋段地表开裂、塌陷及洞内大变形等。由于高原地区地质情况复杂多变,施工风险高,遇到软弱富水、浅埋偏压、反复冻融等围岩时容易造成初期支护拱架下沉或变形,当下沉量或变形量超过预留量侵入二衬净空时,须对侵限拱架进行置换处理。为了使得高原隧道施工的安全质量和施工进度得到保障,本文以花久公路扎果隧道洞口浅埋段为例,对隧道浅埋段大变形处理进行施工技术方面进行研究分析,以期为类似工程地质条件下的隧道洞口段大变形处理提供一定的指导。     

红粘土与砂岩夹泥岩接触带隧道合理施工工法研究

针对红粘土与砂岩夹泥岩接触带围岩上软下硬、自稳能力差的特点,文章通过现场调研和分析,明确了隧道施工原则,并结合现场实际采用数值模拟计算方法优化了施工工法和支护参数,现场应用效果表明:在红粘土与砂岩夹泥岩接触带地层中施工,岩性分界面位置对隧道变形及结构应力影响明显,随着红粘土在隧道开挖断面的占比增大,隧道洞周位移及初期支护应力显著增大;采取调整台阶高度、取消预留核心土等措施优化施工工法后,最大变形值未超出允许值,初期支护最大压应力未达到材料破坏强度,围岩应力集中减弱,满足安全施工的要求;掘进速度明显提升,避免了岩性分界面位置处围岩易掉块、坍塌等问题。     

广西喀斯特岩溶区隧道溶洞处治技术探讨

溶洞的处治是喀斯特岩溶区隧道工程建设的一大难点,溶洞内的悬空结构、填充物渗漏、季节性集中降水等不良因素会导致隧道施工存在困难,处治不当极易引起洞身冒顶、崩塌、偏压、突泥涌水、变形量过大等地质灾害,严重影响隧道施工安全、质量和进度。文章结合广西崇左至水口高速公路隧道施工过程遇到的溶洞及其处治方案,探讨喀斯特岩溶区溶洞形成机理,分析隧道溶洞处治的原则和措施,以期对溶洞处治的设计与施工提供借鉴。     

郁山隧道进口3#溶洞施工技术

山区隧道穿过可溶性岩层时,经常会遇到不同形态的溶洞,这对隧道的掘进和施工安全造成了较大影响.通常对不同形态的溶洞采用"引、堵、越、绕"等处理措施,文章结合渝怀线郁山隧道进口3#溶洞的施工处理,就"绕"这一施工方案进行交流和探讨.     

隧道涌水溶洞施工处治研究及应用

文章对隧道工程实例的涌水溶洞现场状况进行了研究,分析其溶洞构造及风险,制定了相应的处治对策。通过对溶洞处治段排水效果及监控量测进行跟踪观察可知,当降雨量较大时,该溶洞处治段及附近区域二衬无渗水现象,沉砂池内有部分淤泥,主要以清水为主,总体排水效果较好。     

郁山隧道进口3#溶洞施工技术

山区隧道穿过可溶性岩层时,经常会遇到不同形态的溶洞,这对隧道的掘进和施工安全造成了较大影响.通常对不同形态的溶洞采用"引、堵、越、绕"等处理措施,文章结合渝怀线郁山隧道进口3#溶洞的施工处理,就"绕"这一施工方案进行交流和探讨.     

隧道施工承压水突涌风险安全预控与抢险对策

随着上海轨道交通网络的日益密集以及地下空间开发的制约,区间隧道越来越深,新建线路的区间隧道往往位于⑤_2层砂质粉土微承压含水层及⑦层粉细砂层,盾构机在承压水层推进时引起突涌的情况越来越多,探索和完善承压水突涌风险安全预控与抢险对策非常重要。根据上海轨道交通工程建设盾构机推进的经验,围绕盾构机推进、进出洞及旁通道等关键施工风险的特点,提出盾构机施工承压水突涌风险的安全预控与抢险对策,为今后盾构机施工提供参考和指导。     

迂回导洞在新南岭隧道施工中的应用

武广客运专线新南岭隧道出口段需穿越200余米充填粘土夹块石岩溶,采取预加固和预支护措施进行岩溶充填物处理势必需要大量的时间,造成工期延误及经济损失.为了保证工期及施工质量,采用了迂回导洞,既达到了地质预报的目的,更实现了长距离不良地质段多工作面施工、规避工期延误风险的目标.通过实际验证,使用这一方法确保了新南岭隧道的按期贯通.最后提出迂回导洞主要起到了超前地质预报和增加施工工作面、避免工期延误的作用.文章从隧道出口岩溶涌泥、地表塌陷灾害情况和充填岩溶分布探测确定出发,论述了迂回导洞总体方案、实施及效果.     

拉之洞隧道溶洞涌泥处理施工技术

拉之洞隧道是黔桂铁路扩能工程QG3标段新建重点工程项目之一,全长2 240 m,分别从进、出口同时掘进。2005年7月1日,当隧道从出口端掘进至DK174 610掌子面时,突然发生罕见的溶洞涌泥事故。在此次自然灾害处理中,进行了综合超前地质预报,采用炮震引泥、机械清泥综合处理措施清除了涌出的填充体;制作了钢结构防护台车(并兼做模板台车),浇筑了混凝土护拱,加强了防护设施的安全性和初期支护的强度及整体性。由于采用了一系列有效措施,隧道于12月10日安全通过了大型溶洞。文章介绍了拉之洞隧道溶洞涌泥概况及处理措施。     

软土蠕变对隧道结构荷载及变形的影响分析

软土的蠕变特性会削弱土拱效应,导致作用在隧道结构的土压荷载及隧道变形随时间发生变化。文章考虑软土的粘滞性,选取时间硬化法则与Druker-Prager屈服准则耦合的蠕变模型,结合上海地区软粘土的室内三轴流变试验数据,采用数值分析软件ABAQUS建立有限元模型,分析软土蠕变特性对隧道-地层接触压力的影响以及隧道的变形与内力等随时间的变化规律,并进一步探讨软土蠕变对土拱效应以及隧道长期受力性能的影响,研究结果对软土隧道设计中长期荷载的合理取值具有重要意义。     

隧道施工“关门”式灾害及其成因初步分析

文章在对隧道施工"关门"式灾害调查及隧道施工"关门"式灾害与隧道施工地质灾害关系分析的基础上,提出了7种围岩变形失稳塌方致灾构造、6种突泥致灾构造和2种隧道洞内泥石流致灾构造,并对其致灾成因进行了分析。结果表明:围岩变形失稳塌方致灾构造位置的围岩级别未据实修正、初期支护未及时施作或初期支护强度不足,导致围岩变形失稳塌方;自体隔泥土盘或复合隔泥岩土盘的厚度不足、强度过低或突泥致灾构造条件变化等造成隔泥岩土盘被突破,导致突泥和泥石流;隔泥节理裂隙化岩盘沿优势结构面剪裂破坏导致突泥;隧道施工爆破震动导致岩溶中充填的粘土瞬间下坐,隔泥岩盘被突破致使突泥。     

软土地层盾构隧道长期沉降离心试验研究

目前建设于软土地区的盾构隧道在长期服役过程中出现了较大的沉降及差异沉降,影响了管片的结构性能及运营安全。为研究软土地层中盾构隧道长期沉降规律,文章以佛山市轨道交通3号线为工程背景,通过离心模型试验研究盾构隧道在不同厚度的软土地层中长期沉降的发展规律以及隧道周边地基土加固对长期沉降的影响。结果表明:隧道下卧土层性质越差且厚度越大,隧道的长期沉降量越大,长期沉降发展时间越长;同时,隧道埋深较大也会使长期沉降量增大;隧道长期沉降和地表变形都会随地基土加固深度的增加而减小,但减小幅度会逐渐降低,加固深度为3 m,6 m和穿透软弱层时,隧道最终沉降量分别减少了16.7%,30.2%和41.3%,隧道正上方地表变形分别减小了25.4%,44.9%和66.3%。     

南京轨交浅埋暗挖隧道设计与施工技术

南京地区土层性质复杂,地下水位高。在该地区实施浅埋暗挖隧道风险较高,特别是富水岩面坳沟地段．如何有效控制地下水是工程成败的关键。结合南京轨交4号线云南路站一鼓楼站区间工程,介绍了采取超前大管棚、小导管支护、掌子面超前注浆加固、临时仰拱等技术措施,实现了隧道开挖面在无降水条件下的施工过程。     

河底地铁盾构隧道管片受力特征分析

穿河盾构隧道相比其它区段盾构隧道的工程地质和水文地质条件更为复杂,特别在我国南方地区,季节性降水量大,地表及地下水位变化明显。针对穿河盾构隧道富水软粘土地层,文章以佛山地铁2号线某区间穿河盾构隧道管片为研究对象,利用Abaqus有限元软件,采用梁-弹簧模型对受力管片进行数值计算分析,并与现场试验所测得的管片轴力进行验证。结果表明,现场测试管片受到的土压力略小于采用全覆土压方法的计算值;盾构隧道周围的水压对管片内力的影响较大,穿河盾构隧道即使上部土层透水性差,在管片设计时也要考虑岩层中裂隙水和承压水存在的可能,且为安全考虑,作用在管片上的土压可按全覆土压来计算。     

膨胀土地层中盾构隧道管片结构受力分析与对策研究

针对成都地铁2号线部分区间穿越由粘性土、卵石、泥岩组成的膨胀性地层的工程实践,采用数值模拟的方法计算和分析了在膨胀土位于管片结构周围不同位置时,在不同的膨胀接触压力下,管片结构的变形和内力情况.计算结果分析表明:当膨胀土位于隧道下方或上方时,膨胀土的膨胀将会增大管片结构的变形和内力,对于这类区段,隧道设计上应增加配筋量或采用通缝拼装方式;施工上要避免引起周围地下水位发生变化,应增强管片防水性及保证注浆质量.     

盾构隧道施工引起周围土体超孔隙水压力的分析

盾构隧道施工在推进过程中将不可避免地对周围土层产生扰动,从而在土体中产生超孔隙水压力,导致后期固结沉降。文章基于修正剑桥模型,采用应力路径法,对盾构掘进产生的超孔隙水压力的大小、扰动范围以及分布规律等进行了计算分析,从而得出了盾构施工引起的周围土体超孔隙水压力峰值;同时,通过考虑开挖面土舱压力、隧道中心处土体的静止土压力及土体粘聚力等因素的影响,确定了盾构施工引起周围土体超孔隙水压力的影响范围;在不考虑纵向渗流的前提下,根据达西定律原理推导得出了隧道周围土体超孔隙水压力的分布规律。结合算例分析表明:采用应力路径法得到的隧道周围土体超孔隙水压力的峰值与隧道的埋深呈线性关系;随着隧道埋深的增加,盾构施工对土体的扰动范围及超孔隙水压力的峰值都在不断增加;但超孔隙水压力的变化趋势随隧道埋深的增加逐渐变缓,当H/D=1.5时超孔隙水压力的变化趋势近似为线性。     

钢丝上的精彩舞蹈

隧道施工监控量测与超前地质预报犹如钢丝上的舞蹈,稍一疏忽就有可能酿成大祸。在敏感的施工环节中,多次调整隧道开挖及支护参数以满足施工需要的情形屡见不鲜。它与超前地质预报一起,构成隧道施工中的重要环节。2011年7月18日4时30分,辽宁省大连市胜利路东段拓宽改造工程发生隧道塌方事故时,12名施工人员还在洞内施工,初步分析塌方原因为防空设施洞体坍塌,导致隧道底部支撑受力面整体塌陷。尽管被困人员最终获救,但如此幸运并非能够一直都降临,因对前方状况预计不足导致隧道事故的报道,仍旧频频见诸报端。     

考虑土拱效应的浅埋隧道松动土压力计算方法

随着浅埋隧道拱顶位移的增加,土拱结构分别经历上凹拱、三角拱、下凹拱、矩形拱这4个阶段。对于浅埋隧道施工而言,土拱结构以下凹拱和矩形拱为主,随着拱结构的不断变化,土拱效应的影响也在不断变化。文章首先建立拱结构判断的标准:假定隧道拱结构为下凹拱,根据拱顶位移δ得到理论边部位移δ′1;当隧道施工监测边部两处的位移沉降δ1大于下凹拱理论边部位移δ′1,认为此时土拱结构发展到矩形拱;反之,则认为土拱结构为下凹拱。在上述基础上,通过薄层微分层析法,给出了浅埋隧道的松动土压力计算公式。算例表明:浅埋隧道松动土压力与土拱结构有直接关系,当土体从下凹拱发展到矩形拱时,松动土压力会大幅减小,即土拱效应的影响会增加。上述研究对于丰富浅埋隧道松动土压力计算理论有着重要意义。     

土压平衡盾构长距离穿越砂性地层施工技术

土压平衡盾构长距离穿越砂性地层,往往会产生刀盘刀具磨损严重、砂土液化引起地面沉降甚至塌陷、螺旋机喷涌致使盾构掘进困难等问题。本文结合郑州轨道交通1号线一期工程紫金山站-东明路站区间隧道工程,详细介绍了盾构在砂性地层中施工所采用的各项针对性措施,分析了这些措施的实际效果,可供类似工程参考。     

前伏溶洞巷道开挖突水数值模拟研究

为研究前伏溶洞对巷道开挖围岩稳定性的影响,文章结合工程实例,采用FLAC~(3D)建立考虑渗流-应力-损伤相互影响的数值模型,分析了溶洞巷道围岩在开挖过程中应力、变形、塑性区以及渗流场的变化特征。分析结果表明:(1)当工作面靠近溶洞时,溶洞对巷道前方岩体的分区破裂损伤现象有一定的抑制作用;(2)随着工作面距溶洞距离的减小,巷道工作面岩体最大位移将逐渐增大并出现"突变"特征,同时最大位移位置也会随着涌水通道的变化而不断变化;(3)当防水岩柱小于一定厚度时,前伏溶洞巷道围岩涌水量将会突然增大,表现出明显的突水现象;(4)巷道围岩渗流与渗透系数变化是导致前伏溶洞巷道突然发生坍塌、掉块以及突水的根本原因。