深埋超小净距隧道近接施工力学特性研究

为探究中岩柱厚度小于2 m深埋超小净距隧道先行洞未施作二次衬砌时的近接施工力学特性,通过数值模拟、现场试验等方法,研究超小净距隧道近接施工围岩变形和支护结构受力特征。结果表明：(1)先行洞未施作二次衬砌时开挖后行洞,近接施工影响显著,因后行洞施工引起的先行洞围岩变形约占其总变形量的43%;后行洞开挖使得先行洞初支变形和内力呈现明显的偏压效应,即靠近中岩柱侧收敛变形和结构内力增幅远大于外侧。(2)初支钢拱架受力大致可分4个阶段：先行洞开挖影响段、中期稳定段、后行洞近接开挖影响段以及后期稳定段。施工过程中先行洞左右拱脚和仰拱部位存在较大拉应力,应重点关注。(3)先行洞仅施作初支情况下开挖后行洞,将初支变形和内力作为必测项目,可动态掌握其变化规律,及时采取控制措施,保障施工安全,避免后行洞爆破对先行洞二次衬砌造成结构损伤。     

基于强度折减法的浅埋偏压小净距隧道围岩稳定性分析

针对广东某浅埋偏压小净距高速公路隧道,采用有限元强度折减法基本原理,研究隧道施工过程中各施工工序的安全系数动态变化过程,并对极限状态下关键施工工序的围岩塑性区与隧道围岩位移进行分析,结论为:隧道左洞第一步开挖时,由于中岩柱的出现,其安全系数最小,为最危险施工步,其次为两个洞室临时岩柱上台阶开挖;施工中中岩柱、洞室左拱腰和右拱脚出现大量塑性区,为围岩应力危险区域;中岩柱水平位移在施工过程中呈现出左右往返变化,右侧隧道竖向位移及其上部地表沉降较大,为监控量测重点部位。     

小净距隧道下穿既有建筑物稳定性研究

近接施工引起的结构稳定性一直是城市地下工程关注的热点问题。以合肥小净距隧道穿越利海大厦办公楼工程实践为依托,建立三维数值力学模型,研究建筑物桩基变形特性、小净距隧道围岩塑性区分布和衬砌力学响应。研究结果表明:上台阶开挖引起桩基沉降占整个断面通过后总沉降量较大比例,上台阶施工过程控制尤为重要;接近隧道入口的桩基沉降量最大,从外向内逐渐减小;隧道通过20 m后,桩基沉降基本稳定。小净距隧道围岩塑性区主要集中在边墙、中隔墙和拱脚,建议设置中隔墙对拉锚杆和拱脚锁脚锚杆;先行洞洞周变形大于后行洞,先行洞隧道拱肩、中夹岩柱侧边墙二次衬砌安全系数最小,应作为施工阶段重点监测部位。研究成果对复杂环境城市地下工程设计、施工提供参考和借鉴。     

浅埋偏压隧道与邻近隧道开挖顺序分析

以湖北省沪蓉西高速公路关口垭隧道浅埋偏压段为实例,通过有限差分法分析了超浅埋偏压隧道与邻近隧道不同开挖顺序下的受力特点,并以初期支护的内力、安全系数以及塑性区大小作为依据,判断施工顺序的优劣。研究结果表明,当洞身超浅埋偏压隧道和邻近隧道共同施工时,应先开挖邻近隧道,后开挖偏压隧道。     

不等跨小净距隧道施工力学分析与应用

为研究不等跨小净距隧道施工时两隧道相互影响关系,基于大横琴山隧道,建立有限元模型,对各开挖步与不同围岩条件以及开挖顺序引起围岩位移、应力及支护结构轴力、弯矩变化进行分析,得到地表及特征线沉降位移、围岩主应力、支护结构特征点轴力及弯矩。结果表明:施工时大跨度断面隧道上部位移较大,同时其地表沉降极值位于隧道中间偏向大跨度隧道处;中夹岩柱在小跨度隧道侧的水平位移较大,因此在支护时,需要对小跨度隧道侧的中夹岩柱进行水平支护,以防止失稳;对比不同围岩条件变形受力特性,较弱围岩条件下施工时,需要进行不对称支护,同时先施工小跨度隧道较优。     

浅埋偏压连拱隧道施工过程有限元分析

对于浅埋偏压连拱隧道洞口软弱围岩段,采用三导洞配合台阶法施工是可行的.其施工顺序采用先浅埋-侧隧道再深埋-侧隧道.在施工过程中,中墙不会因为地表的偏压和不对称施工而产生过大变形,从而影响中墙的稳定性.在施工中及时施作初期支护有利于控制围岩变形,进而满足围岩稳定和施工安全.当地形较低一侧埋深较浅时,应采用人工回填土的方式来增大覆盖层厚度,以便满足隧道进洞的最小埋深,同时应采用管棚加固围岩.     

大断面连拱隧道侧导洞扩挖影响分析

依托深圳嶂背大断面连拱隧道扩挖工程,基于勘探资料和施工情况,建立三维有限差分数值模型,分析侧导洞扩挖对围岩支护力学行为的影响,并开展现场实测验证。结果表明：侧导洞扩挖使得拱顶沉降增加40%～50%,水平收敛增大2%～15%,但仍低于规范容许值;扩挖显著影响夹岩的力学响应,但扩挖后的夹岩塑性率仍小于20%,且夹岩塑性区并未贯通;扩挖导致初期支护的变形及应力升高25%～30%,应重点关注衬砌压应力变化;经安全评估,中导洞受力状态最差,侧导洞扩挖将一定程度影响待开挖夹岩和初支的稳定性,但不会严重威胁隧道安全,扩挖工程是安全可行的。     

上硬下软地层铁路大断面隧道施工方法优选

内蒙古八苏木铁路隧道穿越上硬下软地层,本文利用有限差分软件对该隧道的施工方法进行优选。结果表明:交叉中隔壁法和三台阶临时仰拱法对隧道初期支护结构位移的控制效果较好,台阶法的控制效果最差;三台阶临时仰拱法内力分布最均匀,对隧道初期支护结构整体的轴力、弯矩控制效果最好,三台阶七步开挖法的控制效果最差;不同施工方法下隧道初期支护结构的最小安全系数均大于规范值,其中三台阶临时仰拱法的最小安全系数最大。综合比较,三台阶临时仰拱法优于其他3种施工方法。经在工程中应用,该施工方法效果良好。     

偏压双连拱隧道施工力学行为研究

在综合分析当前连拱隧道发展的基础上,以邵(阳)怀(化)高速公路中洞口塘双连拱隧道工程为背景,以解决在地形偏压和施工偏压的条件下连拱隧道力学行为为出发点,通过数值模拟分析,结合现场监控量测成果,研究支护结构的受力特征和变形情况等问题。结果表明,在地形和施工偏压的双重作用下,连拱隧道左右洞变形具有不对称性;施工结束后中墙仍然要承受一定的弯矩;在施工过程中连拱隧道左右洞具有非常大的相互作用。     

浅埋偏压隧道支挡方案比选稳定性数值分析

结合正在修建的太原至静游段向阳村浅埋偏压软岩隧道,对不同支挡方案进行隧道稳定性数值模拟。通过分析不同支挡方案开挖过程中围岩变形特性、塑性区分布和支护结构力学响应,总结了偏压隧道和支护结构的力学响应、变形特性、破坏区分布特征以及变化规律。分析结果表明:挡墙+管棚+灰土挤密桩支护方案可以有效改善偏压状态,支护结构满足规范安全度要求,有效控制挡墙基础沉降,而且使洞壁关键点变形减小且更加均匀,加强隧道左边水平约束,使得边坡整体安全度增大。因此,挡墙+管棚+灰土挤密桩为合理支护方案。     

深埋大断面隧道穿越大型隐伏溶洞施工工法比选

依托新建仁化—博罗公路李洞隧道工程,运用有限元软件对比分析了不同施工工法下溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构受力的影响。研究结果表明:在上覆地层荷载和下部地基抗力的作用下,大断面隧道主要为上下压缩变形;不同工况下全断面法控制水平收敛的效果最好,CRD法控制拱顶沉降及仰拱隆起的效果最好;溶洞位置对隧道洞周位移及初期支护结构的受力均有一定的影响,溶洞会增大隧道靠近溶洞侧的位移和正弯矩,减小其负弯矩;采用全断面法开挖隧道初期支护结构内力较大,不利于稳定。综合考虑洞周位移及初期支护结构受力,对于洞门等较为危险位置采用CRD法施工,洞内采用安全性较高、施工速度较快的台阶法施工,并同时配合一些辅助性支护措施。     

小净距隧道下穿薄煤层采空区地层开挖稳定性分析

采空区地层离散性大,小净距隧道近接下穿不同倾角薄煤层采空区开挖将引起采空区内腔塌陷。建立小净距隧道近接下穿采空区地层开挖模型,对比分析采空区倾角为0°、15°、25°、40°时先行洞监测面洞周位移和初支内力。结果表明:后行洞初支闭合时,采空区倾角为15°时,拱顶下沉量最大;采空区倾角为40°时,仰拱隆起量和拱腰水平收敛量最大;随着采空区倾角增大,初期支护正(内)弯矩分布和轴力最大位置有向近接采空区侧移动的趋势,偏压越严重;应力集中逐渐由右拱脚向左拱脚移动。最大偏心距出现在拱脚处,采空区倾角为15°时,偏心距最小,初期支护稳定性最好;倾角为40°时,偏心距最大,不利于初期支护稳定。     

新黄土隧道横洞进正洞正交挑顶施工技术

新黄土隧道横洞进入正洞挑顶施工采用与线路中线正交的位置进入正洞拱顶,通过挑顶导洞将正洞拱顶轮廓开挖出来,并及时施做导洞临时初期支护,导洞成型后及时施做拱部初期支护,然后再按照三台阶法预留核心土法开挖正洞。施工过程中需拆除的临时支护工程量很小,避免了对围岩造成较大的扰动。工程实践证明,这种挑顶施工方法安全系数高,并能有效地缩短挑顶时间和节约成本。     

陡倾斜地层大断面小净距地铁车站暗挖施工力学响应分析

为了降低重庆轨道环线涂山站施工风险,提高施工效率,节约工程造价,以涂山站部分主体隧道和联络通道为对象,建立三维有限元数值模型,辅助现场监控量测,分析洞室群的施工力学响应规律,得到以下主要结论:(1)受陡倾节理的影响车站隧道群受偏压显著,右洞的水平位移明显大于左洞;中夹岩内水平位移为零的位置偏向右洞约4 m;地表沉降变形呈非对称分布,沉降最大值位于右洞拱顶上方;(2)主体隧道开挖引起联络通道竖向变形,占总位移的43.2%;联络通道开挖对主体隧道洞周位移的影响较大,对地表变形的影响较小;(3)主体隧道的底部和拱顶出现局部的拉应力区,与联络通道交叉口处的侧壁应力集中较大。     

砂质黄土大断面隧道CRD法施工技术

郑西客运专线函谷关隧道为大断面砂质黄土隧道,施工采用CRD法施工,施工过程中临时支护体系繁多,受力复杂。主要介绍CRD法开挖支护以及临时支护拆除的步骤、步长关系及其变形特征,并介绍CRD施工过程中施工要点。     

浅埋小净距偏压隧道地震响应特性与承载力安全分析

与非偏压隧道相比,浅埋偏压隧道稳定性较差,受地震动荷载的影响更为敏感.结合实际工程,运用FLAC有限差分法研究了浅埋、偏压、小净距隧道结构在水平地震荷载作用下的动力时程响应,对比分析了左、右两洞的内力(轴力、剪力、弯矩)变化规律和动力安全系数.研究结果表明:衬砌结构的地震响应、受力状态与地形条件密切相关;在两洞埋深差异...     

大跨度人防隧道工程下穿施工对既有地铁隧道区间结构稳定性的影响

[目的]为分析新建大跨度人防隧道工程小净距下穿既有地铁线路施工时对地铁隧道区间结构稳定性的影响,需对人防隧道下穿施工过程进行模拟研究。[方法]依托青岛某扁平大断面人防隧道下穿既有地铁区间隧道工程,建立了三维有限元模型,模拟人防隧道开挖的全过程。重点分析了人防隧道设置的中隔墙在开挖过程中的力学响应及变形规律,以及整个施工过程对既有地铁车站及其区间隧道的影响情况。[结果及结论]人防隧道中隔墙在先行洞和后行洞施工过程中呈现出明显的偏压趋势;人防隧道初期支护结构受既有地铁隧道的上部拱顶效应与中隔墙的双重作用,呈现出罕见的前大后小的“四象限”分布规律,且右侧沉降值大于左侧沉降值;既有地铁车站及其区间结构受人防隧道开挖空间效应的影响明显,其变形趋势均表现为向开挖侧移动,但其变形值均小于规范规定的预警值。     

大断面隧道双侧壁导坑法施工横撑装拆时机分析

以一高速铁路隧道施工为背景,对进口端大断面双侧壁导坑法施工中临时横撑的安装与拆除时机进行数值模拟,分析隧道开挖后支护结构的位移。结果表明:左导洞开挖中台阶后应立即安装临时横撑,在左导洞上台阶开挖36 m时可拆除临时横撑。     

新城子隧道小间距段施工及测试分析

高地应力软岩隧道的施工一直是工程的重难点问题,针对新城子隧道小间距段,左线采用超前应力释放导洞法进行应力释放,应力释放完成后采用两台阶临时仰拱法扩挖的施工方式;右线采用三台阶临时仰拱法开挖的施工方式,左右线正洞支护均采用双层初支单层二衬结合长锚杆长锚索的支护参数。变形及测试分析显示:右线净空收敛平均值为403.0 mm,左线净空收敛平均值为367.8 mm;接触压力右线平均值175.5 k Pa,左线平均值95.8 k Pa;钢筋应力右线基本在-100~-200 MPa之间,左线基本在-50~-150 MPa之间,表明先行开挖的右线对后开挖的左线具有应力释放的作用。同时对二衬变形速率统计分析表明:新城子隧道钢筋混凝土衬砌采用2 mm/d的控制标准是合理的,衬砌均未出现开裂。本工程的经验可为软岩大变形隧道小间距段落的施工提供参考。     

大断面平顶直墙地铁风道二衬施工受力转换技术

大断面双层双跨平顶直墙暗挖地铁风道施工时具有开挖跨度相对较大、临时支护体系繁多、二次结构受力转换复杂的特点,针对某地铁车站风道双层段的工程实践,分析大断面平顶直墙结构施工时的关键技术环节,如中洞法开挖、受力转换、分块模筑等.结果表明,关键工序合理,切实可行,施工过程中通过受力转换确保了原初期支护结构的稳定和安全,施工过程中严格监测控制,使风道二次衬砌质量得到保证,加快了衬砌施工进度,对整个风道工期控制起到了积极作用.