山岭公路隧道设计与施工新技术

一、前言以充分发挥围岩自身承载能力为基本原理,以锚杆喷混凝土支护及柔性内衬砌为主要特征的新奥法(New Austrian Tunnelling Method),在许多国家已作为标准方法而普遍采用。我国公路隧道也在开始采用这一新技术。如图1所示,新奥法并不仅仅是用锚喷柔性支护来代替传统的整体式厚壁模筑衬砌,它在设计的基本概念上也与传统方法不同。即按传统设计思想,支护结构是用来支撑由开挖引起的山体松弛岩体的,所以在传统设计中,松     

软弱破碎围岩隧道锚喷钢架联合支护参数优化模型及工程应用研究

初期支护以锚杆、喷层、钢筋网与钢拱架联合支护的方式在软弱围岩和不良地质隧道建设中已经得到广泛运用,但目前对于这种联合支护的力学承载机制和多支护参数的选择缺乏深入研究。根据围岩与支护相互作用特点,针对隧道围岩中锚喷网和钢架联合支护的特点,建立基于隧道滑移线理论的联合支护参数优化模型;并结合云南省打堡寨2#隧道,对联合支护参数进行优化,通过有限元模型对联合支护的力学效应进行验证。该优化方法对今后类似的软弱破碎围岩隧道工程中锚喷钢架支护参数的合理选择具有一定的借鉴与指导意义。     

隧道喷膜防水衬砌结构力学性能影响因素研究

为研究隧道喷膜防水衬砌初期支护、二次衬砌间的协同受力机制及其影响因素,提供合理的衬砌结构设计参数,结合防水膜的单轴拉伸、黏结拉伸及剪切试验,建立荷载-结构隧道计算模型,对喷膜防水衬砌结构力学性能的影响因素及其作用规律进行研究。在数值计算模型中,依据试验测得的数据,采用不同厚度的防水膜、不同的界面参数及二次衬砌厚度,对隧道衬砌结构进行建模计算。结果表明:1)防水膜厚度的变化不会对衬砌结构的力学性能产生显著影响;2)不同的界面参数会显著影响衬砌结构的应力和位移,随着界面参数的增大,初期支护应力减小,二次衬砌应力增大,两者的应力差减小,衬砌结构协同受力的能力增加;3)二次衬砌厚度的减小会降低其安全系数,但均符合规范,因此可以进一步优化隧道二次衬砌的结构设计。     

某超大断面隧道结构设计关键技术

超大断面隧道的关键点在于其结构设计。以杨柳井隧道为例,从内轮廓确定、衬砌结构设计、施工工法、超浅埋段及岩溶段处置方案等方面出发,探讨了超大断面隧道结构设计的关键技术,得出如下结论:(1)结合工程类比及工程经济性合理确定内轮廓扁平率;(2)采用加强型复合式衬砌结构可替代三次衬砌结构;(3)对于超大断面,可采用划大为小的双侧壁导坑法施工;(4)对于超浅埋段,可采取加强衬砌支护及取消拱部锚杆、超前管棚与超前小导管相结合、喷锚支护加强掌子面稳定等措施;(5)对于岩溶段,可采取喷锚支护稳固溶腔、设置缓冲层、加强防排水措施等方案。     

软岩偏压隧道塌方整治施工技术

通过对吉林省图们侧长安隧道病害原因分析，确定了整治软岩偏压隧道塌方的原则，采用注浆加固围岩，网构钢拱架喷锚混凝土初期支护作为主要受力结构，待围岩相对稳定后，进行二次衬砌治理塌方取得成功。     

极高地应力软岩隧道双层支护技术

兰渝铁路两水隧道洞身主要通过炭质千枚岩软岩地层,隧道为极高地应力状态,最大水平主应力值为6.5~11.3 MPa。施工前期,隧道初期支护结构变形较大,部分钢拱架扭曲、断裂,支护结构失稳,初期支护结构侵入衬砌净空,拆换拱情况频繁发生,局部地段二次衬砌开裂。针对前期施工中出现的问题,分别开展双层初期支护和双层衬砌试验,对试验段初期支护变形、围岩压力、接触压力、钢架应力、钢筋应力、混凝土应力等进行现场试验研究,掌握试验段设计及施工参数条件下,隧道支护和衬砌结构受力和变形规律。主要研究结果如下:1)双层初期支护变形相对较小,喷混凝土应力、钢架应力、二次衬砌混凝土应力及二次衬砌钢筋应力均未超过材料的容许应力,工作状态良好;2)双层初期支护可减少绑扎钢筋的工序,不需要再另增衬砌台车,在工序组织上更加便利,工效性相对较高。     

高速公路分岔隧道施工过程稳定性分析与监测研究

分岔隧道连拱段至小净距段的过渡处,中墙由钢筋混凝土变为原岩,施工过程十分复杂。采用三维数值方法和施工现场监测相结合的方法研究了分岔隧道施工过程中的稳定性,数值模拟了无支护开挖和施加锚喷、二次衬砌支护后隧道的受力及稳定性。计算结果表明,支护后稳定性显著增强,与现场监测结果对比一致,隧道整体稳定性较好,但是中墙产生较大的应力集中,靠近连拱段的小净距段稳定性较差;锚喷、衬砌支护对于减缓围岩应力集中程度,减少塑性区、降低位移量有明显效果。最后在保证隧道安全的基础上提出了隧道支护的优化措施。     

专利名称：隧道支护结构

本实用新型公开了一种隧道支护结构，旨在提供一种不仅能提高支护结构的整体承载能力，而且施工工艺简便且具有良好可维修性的隧道支护结构。它包括：1）初期支护喷射混凝土层，与隧道围岩相结合；2）二次衬砌模筑混凝土层，与初期支护喷射混凝土层的内壁相结合。本实用新型的有益效果：1）隧道支护结构的整体承载能力增强，可减小衬砌厚度，而且施工工艺简便，从而可有效地降低隧道建设成本；     

金华山软岩铁路隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度分析

以赣州—龙岩铁路金华山软岩隧道湿喷纤维混凝土支护结构为研究对象［1,2］,由于湿喷纤维混凝土支护结构物理、力学参数和喷层厚度的离散性及混凝土强度破坏准则难以用支护材料参数显式表达,对该类隧道支护结构进行可靠度分析十分困难。采用响应面法计算湿喷纤维混凝土支护结构的可靠度方法,并给出了计算流程;其中围岩-支护结构的确定性分析采用非线性有限元法,可靠度分析采用二次响应面法。分析结果表明:金华山隧道湿喷纤维混凝土支护结构可靠度指标高,处于安全状态。     

复合式衬砌隧道总安全系数设计法修正与应用研究

为评价复合式衬砌这一整体结构的安全性,对以往所建立的复合式衬砌隧道总安全系数设计法的不合理之处进行修正,并再次分析不同铁路隧道的安全性,同时与挪威Q法支护参数进行对比,最后结合案例说明该方法在断面形式比选方面的应用。结果表明： 1）所建立的总安全系数设计法可以为初期支护和复合式衬砌的支护构件选择、量化设计和整体优化设计提供一定的理论基础。2）采用总安全系数设计法对不同铁路隧道安全系数计算的结果与现场实际施工情况、既有隧道病害情况基本相符。3）挪威Q法提出的支护参数如果用于我国时速350 km的高速铁路双线隧道,Ⅲ、Ⅳ级围岩总安全系数满足要求且较为经济,但Ⅴ级围岩安全系数偏低;采用耐久性锚杆有利于充分发挥锚杆-围岩承载拱的支护作用,从而可以减少喷层和二次衬砌的强度,提高经济性。4）总安全系数设计法可以用于隧道断面形式与支护参数的精细比选。     

高地应力下大断面软岩隧道支护技术

锦屏#1、#2引水洞西端工程地应力达40～50 MPa,施工前期发生了严重的大变形。本文重点介绍洞径14.6 m的马蹄形隧道采取台阶法大断面开挖过程中,在常规锚网拱喷的基础上,增设长砂浆锚杆、预应力锚杆、锚索、锚筋桩、灌浆加固,并用多种手段对工程进行监测,取得了良好的工程效果。     

岚山油气管廊竖井结构受力分析及空间优化

竖井支护在岩石地层中通常使用锚杆喷射混凝土，在土层中使用“围护结构+内支撑”方式。依托烟台岚山管廊竖井工程，分析“锚喷网+拱架+注浆”的围护结构下双拼型钢横撑、无横撑、圆管横撑三种工况的复合地层矩形竖井围护结构受力和变形等参数；提出地表沉降、侧壁收敛、安全性、施工难易程度、竖井洞口有效面积和经济性六指标的竖井支护结构性能综合评价方法，并优选出“锚喷网+拱架+注浆+圆管横撑”支护结构。竖井支护结构的轴向应力、Mises应力，圆管横撑的压杆稳定性和挠度，均满足规范要求，结构安全可靠。     

漫谈矿山法隧道技术第六讲——衬砌（二）

首先介绍以欧洲为代表的锚喷支护结构体系的应用现状。然后比较详细地介绍挪威、美国、日本和法国喷混凝土永久支护的应用、研究情况及具体做法。认为,在国外以锚喷支护为主体的支护结构体系和以复合式衬砌为主体的支护结构体系,目前是并存的;对我国来说2种支护结构体系也应该是并存的。在围岩条件良好的情况下,应大力推进以锚喷支护为主体的支护结构体系;在围岩条件较差的场合,则应以复合式衬砌支护结构体系为主体。     

基于BP神经网络的基坑喷锚网支护变形分析

喷锚网作为一种新型的基坑支护技术在基坑施工中已大量采用,但基坑塌滑等安全事故也时有发生。文中运用快速拉格朗日法对其进行了分析研究。基于BP神经网络,通过实际工程对喷锚支护技术进行了数值计算,得到了设计喷锚支护方案下基坑变形的分布规律,并与现场监测进行了比较,结果一致。通过数值分析表明,喷描网技术在严格控制基坑变形、保护环境方面具有明显的优越性,值得推广。     

深埋软弱破碎围岩初期支护荷载承担比重研究

为了研究软弱破碎围岩隧道联合支护各构件的作用效果,以四川省宝兴水电站引水隧洞工程为背景,采用有限差分数值计算软件对隧道围岩注浆加固圈、喷射混凝土和型钢支撑3种支护措施的围岩荷载承担比重进行了研究。通过采用固定支座等效代替某种支护的方式,设计了3种支护方案,每个方案仅采用2种支护方式,计算至平衡,提取支护反力并转化成应力,从而得到该支护结构的荷载分担比。研究表明:型钢支撑起到及时强支护作用,可有效控制围岩变形;随着时间推移,当喷射混凝土达到一定的强度后,发展为主要承载结构,喷射混凝土面层承担更大比率释放荷载,喷射混凝土承载荷载比重最大,注浆加固圈次之。计算得出宝兴水电站引水隧道型钢支撑、注浆加固圈和喷射混凝土3种支护荷载承担比重为1∶1.25∶1.6。     

基于强度折减法的基坑喷锚网支护稳定性分析

喷锚网作为一种新型的基坑支护技术已在基坑施工中大量采用。文中运用快速拉格朗日法对其作了分析研究,基于强度折减法对喷锚网支护下的基坑稳定性作了数值计算,并与传统极限平衡法计算进行比较,得到了较一致的结果,表明该技术在保证基坑稳定性方面具有明显的优越性。     

深厚软土地基条件下基坑围护结构设计优化方案

针对佛山地区的深厚软土地基,以荔村站地段基坑开挖为例,分析了基坑围护结构计算模式,根据基坑开挖工况和施工顺序,按作用在弹性地基上的竖向弹性地基梁模型逐阶段计算其内力及变形。对深厚软土地基条件下基坑围护结构选型进行了分析,基坑采用地下连续墙加内支撑的支护形式和明挖法施工。拟设了基坑围护结构尺寸,运用理正深基坑支护结构设计软件进行计算,分析了基底加固深度、连续墙嵌固深度和支撑间距条件对基坑整体抗滑动稳定性、抗倾覆稳定性和抗隆起稳定性、围护结构水平位移和内力的影响,优化了满足地质条件和设计要求的围护结构设计方案。     

有机废弃物填埋场自然坝体消险加固方案研究

某有机废弃物填埋场封场之前存在岩溶和滑坡、崩塌等地质灾害,通过对场地条件和地质条件进行分析,对边坡稳定性进行计算,提出边坡加固方案,对于不稳定、欠稳定的楔形体区域采用框架梁+锚杆的支护,对于边坡整体稳定性较好的区域采用喷锚支护,确保填埋场封场后坡体自身安全并提高其抗渗能力.     

基于现场试验的超大双曲面穹顶洞库支护体系研究

为解决硬岩中超大型地下工程复合式衬砌二次衬砌模筑混凝土施工困难、模板工程复杂、混凝土圬工量大等问题，以某地下储油库为依托，应用有限差分计算软件与现场原位试验的方法，对大型地下工程进行力学机制研究及支护体系优化。研究结果表明： 1）在围岩条件较好的岩体中开挖大型地下洞室，在支护参数选择合理、施工质量得以保证的前提下，使用单层喷射混凝土衬砌可提高施工效率，减少混凝土用量； 2）采用聚丙烯纤维喷射混凝土支护+低预应力锚杆的优化支护体系相较于Q系统岩石支护表所得的支护参数可更好地控制围岩变形，减少支护结构与围岩的拉应力区，达到与复合式衬砌接近的支护效果； 3）现场试验后发现优化后的支护体系在变形与应力方面可达到预期效果，穹顶最大变形约8 mm，支护结构安全可靠。