面向软弱围岩大断面隧道开挖的超前支护技术研究

以国内某一在建软弱围岩隧道为研究对象,提出了一种基于软弱围岩隧道的管棚注浆超前支护。通过建立模型对管棚注浆超前支护在隧道围岩加固中的作用效果和影响因素进行了分析。研究结果表明:隧道围岩在自重作用下沿纵向产生最大初始位移量,而水平、竖直向的初始位移量相对较小;在隧道整体施工过程中,随着隧道施工步序的推进,锚杆拉应力在一个小范围波动,并未出现较大幅度的突增和下降,采用管棚注浆超前支护能够有效的控制隧道围岩的竖向位移量,提高了锚杆的均匀受力性,有效控制喷混层拱顶应力集中现象,优化了拱顶部的受力状态。但管棚注浆超前支护对超前核心土作用在掌子面的挤压变形控制效果较差;且由于管棚加固自重作用,增加了拱脚处受力。     

龙昌公路隧道Ⅳ级围岩大断面机械化施工技术

为解决我国公路隧道建设中存在的以人工作业为主、施工机械化程度低、工序循环时间长、施工进度缓慢、安全风险高等问题,以贵黄高速龙昌隧道施工为例,结合中国的隧道规范与欧洲新奥法设计理念,对龙昌隧道采用大断面法进行施工,提出“9+N”设备高度配合隧道建设施工系统及其施工技术,即三臂凿岩台车、拱架锚杆安装台车等9种专用隧道施工机械设备与多功能地质钻机、全自动注浆机等多种辅助隧道施工机械设备搭配,采用相应机械化施工技术,无间隙地进行隧道施工。结果表明,“9+N”施工技术改善了隧道施工作业大量依赖人工的现状,提高了隧道施工的机械化程度、工作效率和安全性,降低了隧道施工人员数量,减小了施工对环境的影响,保证了隧道的施工质量。     

Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖轮廓控制研究与应用

Ⅳ级围岩大断面隧道采用全断面爆破法开挖具有围岩强度低、雷管段别高、装药量大的特点,爆后容易出现断面轮廓控制不足,超挖严重的难题。以新疆其特长高速公路隧道为工程背景,分析了爆破开挖过程中导致轮廓围岩损伤严重的主要因素,基于现场试验方法结合围岩损伤分析,优化了光爆层厚度、装药结构、起爆顺序等爆破参数,其中利用预留光爆层试验法确定最佳光爆层厚度为65 cm,采用导爆索三角形搭接法降低了周边眼起爆误差,优化装药结构及起爆顺序降低最大单段药量及总药量。爆后连续8个循环的超欠挖统计数据及振动监测结果表明:方案优化后的平均线性超挖量控制在0.25 m以内,平均炮孔痕迹率由之前的49.3%提高至试验后的91.1%,有效地改善光面爆破效果,降低隧道支护成本。爆破过程中最大峰值振速发生在掏槽段为2.131 cm/s,符合爆破安全规程的相关要求,且整体振速分布比较均匀。故所采取爆破参数优化设计是可行的,能够有效降低Ⅳ级围岩大断面隧道全断面开挖对围岩的损伤,研究成果为类似工程提供借鉴。     

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。     

摩天岭隧道大断面大倾角斜井溶洞施工技术

随着特长隧道的不断增多,为了解决通风问题,一般采用斜井进行通风。摩天岭隧道全长7353m,为西南第二长高速公路隧道。隧道右线设通风斜井1座,斜井长817.673m,倾角25°,开挖过程中遇大型溶洞2处,一处斜井正穿溶洞,溶腔断面大;一处为泥质充填,厚度无法探测。本文就此2个斜井溶洞的处理,提出可行的施工方法,并总结了成功的经验和体会,以供同类工程施工借鉴。     

Ⅲ级围岩下大断面市政隧道最优扁平率的确定

随着城市化进程加快,交通量的快速增加,高等级公路和市政工程中的两车道公路隧道已不能适应交通量的发展需求,单洞三车道、四车道等扁平大断面隧道日益增多。合理的扁平率,将有效提高大断面隧道的空间利用率、节省工程造价。该文依托坪盐通道马峦山隧道,工程全长约7.89km,属特长市政隧道,开挖跨度达16m。利用数值模拟方法,对比分析了10组不同扁平率下隧道的围岩位移特征、围岩受力特征、支护结构受力特征、围岩塑性区分布特征,以此确定了合理的隧道扁平率。     

特大断面硬岩隧道爆破开挖技术研究——以丰宁隧道Ⅱ级围岩段为例

为验证特大断面硬岩隧道爆破空孔布置形式及爆破参数选取的合理性,并解决现场试爆造成的危险系数增加和费用增高等问题。对丰宁隧道Ⅱ级围岩段采用ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,模拟了中间空孔和四周空孔2种布置形式的直眼掏槽方案,分析爆破应力波传播规律及岩石破坏情况,确定前者为优选方案;利用光面爆破技术,确定周边眼合理参数;结合现场观测数据,评价爆破效果。证明"中间空孔布置的直眼掏槽+合理的爆破参数"设计是合理的,且数值模拟技术可有效降低成本,其研究成果可为类似工程提供参考。     

三车道大断面公路隧道软弱围岩施工技术

重庆外环玉峰山隧道施工时遭遇了煤窑采空区、大溶洞、松散围岩堆积区、富水段,施工中采取了三台阶预留核心土、CRD工法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法实现了安全通过。结合玉峰山隧道的工程实际,介绍了隧道通过大溶洞充填区和松散围岩堆积区所采用的开挖方法和辅助施工方法,总结了一些三车道大断面公路隧道软弱围岩的施工技术,以期能对类似工程有一定的借鉴作用。     

隧道Ⅲ级水平围岩中光面爆破的施工技术

爆破参数的选择直接影响着爆破效果,是光面爆破工程设计施工中的重要内容。本文以黄岩隧道工程为例,针对隧道特性及爆破工原则确定了光面爆破最优参数,并对爆破控制要点进行了探讨,为同类型地质结构的隧道爆破施工提供参考。     

富水软弱围岩浅埋微断面隧道快速开挖综合施工技术

通过中俄原油二线呼玛河隧道的工程实践,总结了富水圆砾石软弱围岩浅埋微断面隧道快速开挖综合技术,该技术利用改进的长螺旋钻机施作高压旋喷搅拌咬合排桩止水幕墙、高压旋喷搅拌桩+袖阀管注浆对松散圆砾石软弱围岩进行地表加固和止水补强,同时运用斜眼掏槽的光面水压爆破技术,采用扒渣机+小型农用自卸车组合出渣方式实现"软隧硬打"和微断面隧道的快速开挖。     

Ⅴ级围岩大断面隧道开挖步序及对边坡稳定性影响研究

以重庆某高速公路Ⅴ级围岩大断面隧道为研究对象,采用FLAC3D软件对开挖步序及对边坡稳定性影响进行研究,在隧道洞口段,基岩为泥质砂岩,自身稳定性较差;岩土剪应力的变化情况在岩土分层界限上部非常显著,此时将造成剪应力和后岩土拉应力的屈服现象。在洞口段边坡刷坡后,造成覆填筑土坡体前沿局部块体出现较小抗滑力,促进该局部块体发生滑移;由于前沿块体发生滑移而造成后方块体支挡作用的降低,从而出现后方块体向前滑移。进行隧道开挖的过程,能够确保隧道上方岩体具有足够的提供移动临空面;地表沉降现象将会伴随隧道埋深较浅时出现;滑移现象将会伴随坡体前沿岩土向下沉降而发生,从而造成岩土体的滑移产生持续性作用;边坡岩土体开始向前滑移,进一步增强推力,使隧道支护结构发生显著变化,产生边坡岩土体前移的情况。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

大别山隧道围岩破碎带全断面开挖施工方案研究

以客运专线合武铁路大别山隧道工程大断面施工为背景，在通过隧道施工设计中存在的围岩破碎带时，应用TSP超前地质预报初步确定破碎带的距离和走向，并结合隧道施工现场开挖揭露出的围岩情况，应用离散单元法（UDEC）对围岩破碎带全断面施工开挖、支护方案参数进行数值模拟理论分析。现场实测结果表明，监控量测成果和离散元计算成果中隧道拱顶下沉规律基本一致，且变形量小于设计允许值，证明隧道围岩及初期支护结构处于完全稳定状态。     

干燥粉细砂地层大断面隧道全断面开挖施工工法

为解决隧道内天然含水率小于3%的干燥粉细砂层,特别是针对隧道全断面均为密实的干燥粉细砂地层,在上白隧道施工中通过对掌子面全断面施做超前密排旋喷咬合桩进行预加固,形成帷幕墙后,再采取多台阶预留核心土顺次开挖工法、控制掌子面正面砂层位移、控制支护脚部下沉等施工方法,成功解决了大断面砂层隧道开挖掘进时流砂、滑砂的施工难题,可供类似工程借鉴。     

大断面软弱围岩隧道三台阶法施工

以新建武广铁路客运专线XXTJV标成镜塘隧道施工为例,介绍了软弱围岩地质（Ⅳ、Ⅴ级）大断面客运专线隧道三台阶环形开挖法的施工技术。实践证明：此项技术较好地完成了武广客运专线境塘隧道施工任务．为今后类似工程提供了有益的借鉴和指导。     

富水大断面软弱围岩隧道施工方法研究

某富水超大断面隧道采用钻爆法施工,其最大跨度为27. 8m,最大断面面积405m~2,埋深为15～23m,围岩破碎,节理发育。隧道上方临近建筑物,对地表沉降控制严格,施工难度大。本文依据该部分初步设计方案,即双侧壁导坑,采用大型有限差分软件FLAC~(3D)研究了不同施工工序和支护结构对岩体变形、破坏特性的影响,确定了合理施工方案,为隧道工程的施工决策提供了必要的参考,也可为类似工程提供借鉴。     

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。     

大倾角通风斜井开挖施工技术研究

大倾角通风斜井洞身成型方法不仅是洞身开挖能否顺利实施的关键,还关系到成洞质量和工人作业安全。文中通过分析鄂赣隧道1号通风斜井的倾斜度和地质情况,确定采用L形开挖方式和不同围岩不同爆破设计的大倾角通风斜井开挖方案。     

岩层倾角与隧道走向间关系对大断面隧道围岩稳定性的影响

针对大断面隧道拱顶围岩的稳定性,运用普氏理论确定大断面隧道拱顶围岩平衡拱高度,获得支护结构拱顶荷栽计算依据,通过分析隧道不同走向条件下岩层节理倾角护对顶平衡拱内层状围岩应力状态的影响,研究θ对隧道拱顶围岩稳定性的影响。结果显示,岩层呈水平产状时,隧道内拱顶围岩易发生掉块,隧道不同走向对隧道内应力重分布无差异性影响;岩层倾斜、隧道走向与岩层走向相同时,拱顶围岩的稳定性随口增大而减小;隧道走向与岩层走向垂直时,拱顸围岩的稳定性随口增大而增大;上三角组合节理条件下开挖隧道,拱顶裂隙呈闭合状态,褶曲轴面下固岩需加强支护;倒三角组合节理情况下,拱顶裂隙呈张开状态,拱顶易发生小型掉块。     

大断面客专隧道软弱围岩快速施工探讨

软弱围岩隧道快速施工是亟待解决的一个问题,在我国,由于工装设备落后,只能通过改变施工方法加以解决。实践证明,微台阶施工方法是软弱围岩隧道施工的较好方法。武广客运专线吊沟岭隧道位于湖南省衡阳和郴州市境内,具有设计标准高(350km/h)、开挖断面大(150 m2)、地质条件复杂(软弱围岩段长、断层多、岩溶发育充分)的特点,以XXTJⅣ标第二长隧吊沟岭隧道为例,探讨大断面软弱围岩隧道快速施工的方法及配套技术,给其他类似工程提供参考。