软岩大断面隧道预留洞室设计与施工

隧道不同于其他构造物,隧道内需设置安放运营管理设备的预留洞室,而在复杂地质条件下的大断面隧道中,如果预留处理不当,常导致已作支护出现开裂、大变形、渗漏水等问题,因此需要因地制宜选择合理的断面、结构形式与施工顺序.结构计算和工程实践表明:对于大断面软岩隧道或地质条件差的隧道,当洞室尺寸较大时,采用先施工主洞二次衬砌,后开挖洞室的施工顺序,可有效解决因洞室开挖可能产生的安全问题.     

乌东德水电站尾水调压井球冠穹顶开挖支护施工技术

乌东德水电站尾水调压井目前为国内最大的竖井洞室群,其单个井身开挖断面为1450㎡。为解决大跨径对地下硐室稳定带来的不利影响,调压井顶拱设计为球冠状,从而实现较好的自稳调节能力。本文结合右岸尾水调压井球冠穹顶的实际开挖施工情况,从确保大跨度硐室开挖稳定和利于球冠穹顶成型的角度,系统简述巨型球冠穹顶的开挖施工技术和方法,以期对今后特殊体型地下硐室开挖施工具有借鉴指导意义。     

浅埋大跨矩形隧道施工过程稳定性数值模拟

对超浅埋近距离双孔大跨径的平行隧道,采用不同的开挖方法和开挖顺序会有不同的结果,两洞室开挖时,由于洞室开挖的不同步,地层刚度不再对称,后续开挖洞室的施工对已开挖的洞室有影响,其影响又与围岩级别、隧道间的间距、开挖和支护方式等因素相关,采用有限元方法模拟这些因素对此类隧道在开挖后地表和拱顶下沉的影响规律。     

专利名称：小断面突变至大断面隧道快速施工方法

小断面突变至大断面隧道快速施工方法,其特征是首先通过小断面开挖面一侧的小导坑过渡到大断面相应一侧的侧壁导坑;然后利用大断面侧壁导坑形成的纵向空间在大断面上开挖横向导坑,在横向导坑内施工大断面永久性初期支护,形成全断面初期支护封闭环;大断面的整个初期支护全部处于横向导坑内;再以横向导坑形成的空间为工作面,在其前后两端的全断面上分别进行大断面隧道的开挖和支护。本发明方法实施成本低、安全性好、可操作性强、施工工艺简单、能迅速增加工作面,大大缩短施工工期。     

铁路客运专线大断面隧道开挖方法选择

通过对国内部分已建和在建客运专线大断面隧道的施工总结，结合生产实践，主要论述了大断面隧道的施工技术特点及开挖方法选择；并以合武铁路隧道施工为例，对隧道开挖方法进行了探讨；可为大断面隧道施工提供参考。     

特大断面地下洞库开挖技术研究

国内300万m3及以上的地下洞库高度在24~30 m,断面超过300 m2,必须分层开挖,且设置几条进入各层开挖的横向通道。以某地下洞库为依托,对特大型洞室的分层高度、对称爆破成井技术及层间施工方法进行了研究。研究表明:层间采取对称爆破一次成井技术、实施梯段预裂爆破,特大型断面开挖是完全可以减少一个临时通道的设置,既做到安全有保障,又有利于快速施工、节约工程施工成本。     

超大跨度扁平地下洞室变形控制标准研究

为解决目前超大跨度扁平地下洞室(跨度大于50 m)变形控制尚无明确规范的问题，基于某工程实例，采用理论解析与数值模拟相结合的方法，对大跨洞室变形控制标准进行研究。以围岩应变作为岩体强度指标评判大跨洞室稳定性，建立洞室拱顶沉降量S与围岩极限应变ε的关系，并提出以“沉降跨度比”作为大跨洞室沉降变形控制指标，给出适用于各施工阶段的变形控制标准，并建立变形控制标准分级管理办法。研究结果表明：1）大跨洞室沉降变形允许值与洞室几何形状、围岩强度特性相关；2）结合本工程大跨洞室“分部开挖-预留岩柱”的开挖方案，洞室变形主要发生在大跨洞室阶段。     

关角隧道碳质板岩段洞室支护体系综合评价指标研究

关角隧道9#斜井工区为高地应力软岩区段,开挖后洞室变形较大、稳定性差。文章首先根据理论公式分析了影响洞室变形和塑性区大小的主要因素,而后针对碳质板岩段,采用数值计算的方法具体分析了岩体变形、强度参数、地应力特征、开挖断面形式以及支护刚度等因素对洞室变形的影响;最后结合不同开挖断面形式和不同支护刚度的现场试验,提出了考虑地质环境、洞室形状和支护特征的隧道洞室支护体系评价指标F,并采用该指标对碳质板岩段支护体系进行了评价,其结果与变形等级有较好的对应关系。该指标对于设计阶段隧道支护体系的评价有一定的参考价值。     

大断面隧道洞口偏压段施工方法研究

针对大断面隧道洞口偏压段落施工时围岩稳定性差的工程问题,通过采用数值模拟手段,对比分析不同边坡条件下隧道开挖工法和开挖顺序对边坡稳定性的影响,结果表明:对于开挖偏压段大断面隧道不建议采用台阶法开挖,坡度较小时建议采用CRD法或CD法,坡度较大时建议采用双侧壁导坑法施工;分步开挖隧道时,应先开挖靠近边坡坡面侧的导洞。研究成果可以为大断面隧道洞口偏压段施工方法制定提供理论依据与参考。     

地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法研究

针对开挖顺序和施工过程对地下洞室群稳定性的影响,探讨了地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法。在重点解决有限元模拟开挖过程的关键技术问题(如释放荷载的计算和开挖模拟的有限元实施方法等)的基础上,结合某工程实例,并综合考虑施工条件,提出了合理的开挖顺序,具有一定的理论意义和工程实用价值。     

地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法研究

针对开挖顺序和施工过程对地下洞室群稳定性的影响,探讨了地下洞室群开挖过程的有限元模拟方法.在重点解决有限元模拟开挖过程的关键技术问题(如释放荷载的计算和开挖模拟的有限元实施方法等)的基础上,结合某工程实例,并综合考虑施工条件,提出了合理的开挖顺序,具有一定的理论意义和工程实用价值.     

漫谈矿山法隧道技术第九讲——隧道开挖和支护的方法

强调对隧道开挖和支护关系的基本认识： 开挖和支护是隧道施工的2大基本工序,开挖的基本原则就是把对周边围岩的松弛降低到最小限度,弹性变形和少许塑性变形是容许的,超过围岩极限应变变形（过度变形或松弛）的场合需要依靠各种支护对策。开挖和支护有先挖后支和先支后挖2种模式,一般采用前者,当开挖后隧道围岩不稳定时,采用后者。随着施工技术的进步、采用大型施工机械的要求和大断面隧道的出现,对隧道开挖方法选择的观点有了极大变化： 1)在选定开挖方法时,要以大断面开挖为指向,围岩条件不是唯一的决定因素; 2）尽可能不采用施工中含有需要废弃的和临时性作业的分部开挖法; 3）把机械开挖法与分部开挖法相结合,如TBM导坑超前扩挖法,在欧洲和日本等国已经成为大断面隧道施工的基本方法; 4）在同一座隧道,开挖方法频繁变化,既不经济也不安全,主张在全隧道中（除洞口段外）采用同一种开挖方法--全地质型开挖方法,如全断面法或台阶法,当围岩条件剧烈变化时,采用注浆、超前支护等应对措施。介绍日本、美国和欧洲等国规范、指南推荐的隧道开挖方法概况： 1）日本从隧道围岩级别、洞口段和洞身段等方面分类,给出隧道相应的开挖方法,基本以全断面法和台阶法为主;在断面比较大、比较长的隧道,采用TBM导坑超前扩挖法。2）美国把围岩分为岩质围岩和土质围岩2大类,其推荐的开挖方法基本相同,即全断面法、台阶法和中隔壁法,仅采用的支护方法不同。3）欧洲各国由于围岩条件总体比较好,多采用全断面法和台阶法。归纳选择开挖方法的基本条件： 施工条件、围岩条件、隧道断面面积、埋深、工期和环境条件。     

软岩偏压隧道开挖支护力学特点分析

以V级软弱围岩杏花村偏压隧道工程为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面偏压隧道进行施工动态模拟,研究大断面浅埋偏压隧道开挖过程中力学特点,通过与实际监测结果对比分析,结果基本一致。FLAC3D准确模拟了软弱围岩浅埋偏压隧道开挖情况,结果表明,大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大;通过围岩应力状态、衬砌结构内力比较,综合分析了大断面偏压隧道开挖力学特点,结合锚杆支护的数值分析,总结了实际工程中支护方案拟定方法及偏压隧道开挖施工注意部位。     

西南某水电站地下厂房开挖方案优选研究

以西南某水电站地下厂房工程为依托，采用动态规划原理，取围岩的等效应变值作为动态规划中的收益函数，对地下洞室群的开挖方案优选进行了研究，运用三维非线性数值计算方法模拟地下洞室群在不同开挖方案下的分步开挖过程，随着搜索优化过程的逐步进行，得出了全局最优解，即洞室群顺序施工的最优开挖方案。研究结果表明:采用动态规划原理得出的最优顺序施工开挖方案是最优方案。     

大断面公路隧道断面形状数值分析与研究

在岩石力学基本原理和新奥法基本思想的指导下,利用有限元分析软件对不同扁平率下的坦三心圆形洞室进行了有限元数值模拟分析,得出大断面隧道的扁平率控制范围,为今后大断面隧道设计、施工方法的优选提供参考。     

不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法

针对软弱围岩条件下大跨度多连拱隧道施工过程中荷载转换和施工工序复杂，施工风险高等问题，介绍观音岩四连拱隧道设计施工方法，提出“先主后辅”的施工工序，并应用数值模拟及现场监测手段，分析四连拱隧道多洞施工、主辅洞开挖相互扰动下，围岩与结构的反应、现场施工工序的可行性以及支护结构的安全性。结果表明： 1）采用先开挖主洞后开挖辅洞的施工工序是安全可行的； 2）多连拱隧道施工，洞室受到的开挖扰动次数越多，结构受力越复杂，建设过程需重点关注先行洞室受到后行洞室施工扰动带来的安全风险； 3）相邻洞室间的施工扰动影响要远大于不相邻洞室。现场实施效果表明，隧道施工过程中围岩变形稳定、支护结构安全，不等跨双向10车道四连拱隧道设计及施工方法可行。     

基于正交设计的大断面隧道分部开挖步距敏感性研究

为了研究大断面分部开挖法隧道分部开挖步距敏感性,基于正交设计原理,通过AQAQUS有限元软件建立三维动态开挖支护数值模型,对三种大断面隧道分部开挖法:中隔壁台阶法、CRD法及CD法进行了不同开挖步距下的计算,对比研究各工况下大断面隧道施工过程中拱顶沉降、地表位移及支护结构应力变化规律,揭示不同开挖步距对大断面隧道围岩与支护结构的变形及受力状态影响规律,同时对大断面隧道分部开挖步距的选择提出参考意见。     

营盘路湘江隧道水下浅埋大跨段隧道施工工法研究

为保证营盘路湘江隧道水下浅埋大跨断面的施工安全,合理地确定施工组织方式、施工措施及超大断面施工方法,通过借鉴前人研究的成果,提出水下浅埋大跨段的施工工法设计方案,并利用三维模型对开挖过程进行仿真模拟。计算及施工监控数据分析证明了施工过程中采取的14部开挖、双层支护、提前扩挖过渡等技术的合理性,成功解决了湘江水下最大跨度隧道施工安全稳定的难题。     

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。     

漫谈矿山法隧道技术第十讲——软弱围岩隧道中开挖断面早期闭合的施工技术

阐述开挖断面早期闭合的概念,指出: 1）开挖断面早期闭合是针对不良围岩的对策; 2）围岩越差,要求闭合的时间、距离越短; 3）开挖断面分部越多,闭合距离越长,对控制变形不利; 4）开挖断面的早期闭合是指初期支护的闭合,而不是指二次衬砌的闭合。介绍了日本隧道早期闭合仰拱设置方法分类。认为我们已经知道如何实现早期闭合,但还没有做到,这需要机械化水平的提高、缩短单项作业时间才能做到。日本采用的开挖断面早期闭合工法已经标准化,介绍其标准模式及开挖断面早期闭合模式的内涵。通过对日本采用早期闭合工法隧道的实例统计分析,将隧道围岩早期闭合模式划分为5种,归纳了采用早期闭合工法的理由,统计了哪些围岩条件需采用早期闭合工法,并介绍了开挖断面早期闭合隧道的构造参数,以及开挖断面早期闭合隧道的施工方法。以日本七尾公路隧道为例,详细阐述全断面早期闭合施工的管理方法,包括全断面早期闭合的管理项目,最终位移值的管理基准值和初期位移速度的管理基准值及如何确定,全断面早期闭合模式的基准及如何根据施工实际进行修正。从国内外软弱围岩隧道的施工实例,特别是开挖断面早期闭合的实例中,总结软弱围岩隧道大断面施工技术的基本经验。最后指出把掌子面前方围岩的补强与掌子面后方开挖断面早期闭合结合在一起,在有水的条件下,再把掌子面前方围岩的超前钻孔预测组合在一起,是解决不良围岩隧道施工的基本方法。