单跨5车道公路隧道过渡“3+2”小净距隧道施工力学研究

厦门芦澳路与海沧疏港通道交叉处拟建一座地下互通式立交隧道,隧道分岔处由单洞5车道大跨段直接过渡至主洞3车道及匝道2车道的"3+2"小净距段,采取直接过渡的方式不设置连拱段,最大开挖跨度达到30.46m,最大开挖面积达450.41m~2。分岔隧道由大跨段直接过渡到小净距段决定了施工过程中非常复杂的工序转化,施工力学机制难以把控,分岔隧道围岩应力受隧道净距和断面形式的影响,分岔隧道的施工与支护结构设计面临诸多难题。通过三轴试验结合数值分析的方法对大跨段与小净距段交界处以及小净距隧道的施工力学进行研究,得出如下结论:1)现场取得的花岗岩试样属于弹脆性岩石,岩石处于三向受力状态时岩石强度和稳定性远大于双向受力状态,花岗岩试样弹性模量与围压呈正相关,结合Hoek-Brown强度准则以及Mohr-Coulomb强度准则对三轴试验结果进行修正得到现场岩体的物理力学参数。2)分岔隧道大跨段过渡至小净距段施工时,应及时对大跨段与小净距段交界面处围岩进行封闭,建议采用高性能喷射混凝土和工字钢支护,保证围岩尽快处于三向受力状态。3)小净距段隧道开挖对大跨段末端断面位移的影响主要是竖直方向,同时也会引起大跨段隧道末端初期支护不同程度的内力变化,其中左右拱脚处内力变化最为剧烈。主洞隧道施工对大跨段隧道内力和位移影响范围为掌子面后16m,匝道则为掌子面后12m。4)小净距段施工时,主洞和匝道隧道最佳纵向开挖间距为16m;当主匝隧道净距大于6m时,可作为独立单洞进行设计和施工。     

大跨分岔隧道分岔段施工方法研究

大跨分岔段隧道跨度大且分岔段形态复杂多变,支护结构与周边围岩的受力特性采用常规的二维平面应变研究方法已不能反映围岩与支护的真实特性,需要结合施工方法进行三维数值分析进行地层结构分析。本文结合莲塘大跨分岔隧道,使用有限元分析软件MIDAS-GTS对隧道施工进行全过程动态三维数值模拟。分析结果表明,莲塘隧道超大断面段采用双侧壁导坑法施工,连拱段采用中导洞法施工,小净距隧道左洞采用上下台阶法开挖,右洞采用CD法开挖为最合适开挖方案。     

大跨小净距隧道合理开挖方法与支护参数对比研究

结合魁岐大跨小净距隧道工程实践,建立了大跨小净距隧道施工动态有限元分析程序,对不同围岩条件下隧道施工方案进行了数值模拟分析.分析中模拟了CRD法、双侧壁导坑法、弧形导坑预留核心土法、台阶法4种开挖方案,对拱顶下沉、水平收敛、地表沉降、中间岩柱应力和围岩稳定性等进行了对比分析,比选确定出不同围岩等级条件下大跨小净距隧道合...     

陡倾岩层双洞四线大跨暗挖地铁车站合理净距研究

当隧道轴线平行于陡倾岩层走向时,围岩开挖失稳风险随开挖跨度变大和隧道净距减小而显著升高,制定大跨度隧道在陡倾岩层中的合理净距对工程安全非常重要。以重庆轨道交通环线双洞四线大跨涂山站暗挖隧道为背景,对隧道轴线与陡倾岩层走向接近平行条件下采用双侧壁导坑法施工的2个超大跨近距离隧道,采用地质几何分析工程类比的方法,提出包含岩层破裂角θ的几何理论公式和最小隧道净间距计算方法,并结合数值模拟和施工试验段的监测反馈数据分析,确定地质偏压状态下近距离超大断面隧道的合理净距。结果表明:在隧道轴线与陡倾岩层走向接近平行状态下的近距离大跨隧道设计中结合岩层倾角考虑,将内侧隧道置于外侧隧道滑裂面之外,并由此推算出两隧道净距的方法是安全可靠的。     

超小净距隧道的设计与研究

超小净距隧道是净距比普通小净距隧道通常采用的间距还要小的一种特殊隧道结构形式。随着高速公路建设向西部偏远山区的逐步延伸,项目的地形和地质条件越来越复杂,超小净距双洞隧道作为一种新出现的隧道结构形式,虽然其施工难度和造价略高于普通小净距隧道,但其除具有普通小净距隧道的优势外,还可通过结合连拱隧道组成的分岔隧道,几乎可使公路隧道的路线方案不受任何地形和地质条件的限制,极大地增加了在困难路段选线的自由度。因此对超小净距隧道设计和施工进行研究就显得十分必要。     

弱节理小净距隧道合理净距及围岩稳定性研究

为了研究弱节理小净距隧道的合理净距及围岩的稳定性,以大荒沟小净距隧道工程为研究背景,基于量化GSI围岩评级系统,确定了弱节理隧道围岩力学参数;基于Hoek-Brown强度准则的应变软化模型,采用FLAC~(3D)软件模拟得到0.9B～1.7B净距条件下隧道中夹岩柱塑性区分布,分析了中夹岩柱的稳定性,确定了弱节理小净距隧道的最小合理净距。通过理论方法计算了小净距隧道围岩压力,进行支护结构设计。通过FLAC~(3D)软件分别对支护条件下小净距隧道采用二台阶法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、CD法、CRD法、环形开挖预留核心土法进行数值模拟,分析不同工况下围岩拱顶位移及水平位移的分布特征,选择合理的施工方法,优化隧道开挖支护方案。研究结果表明:采用FLAC~(3D)数值模拟得到不同净距条件下中夹岩柱塑性区分布情况,能够确定隧道最小合理净距;采用FLAC~(3D)数值模拟分析不同开挖工况条件下围岩的变形规律,确定了环形开挖法为理想的施工方法;通过现场监测分析可知,选择1.5B净距及环形开挖预留核心土法施工较为合理,锚喷支护与中夹岩柱长锚杆共同作用,能对约束小净距隧道双洞开挖后中夹岩柱松动圈的发展起到重要作用。     

扁坦超大断面小净距隧道支护结构的力学性状

超大断面软弱围岩小净距隧道跨度大、埋深浅、施工步骤多、中间岩柱受力复杂、围岩稳定性差.为了研究适合于浅埋软弱围岩超大断面小净距隧道施工的工法,采用有限差分软件FLAC-3D对其施工过程进行数值模拟,模拟研究8车道超小净距隧道V级围岩条件下的双侧壁法、三台阶法和CRD法施工过程,揭示该隧道在施工过程中的围岩变形规律、中间...     

浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常分析及处治

以湖南省汝城至郴州高速公路上的黄毛岭隧道工程为依托,结合现场监测和数值计算,对浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常及其处治对策进行了研究.分析了隧道洞口施工异常段各监测指标的变化趋势,并对其变形和开裂原因进行了综合分析.基于有限元理论,建立了浅埋偏压小净距隧道洞口段施工数值模型,比较分析了3种不同施工方法所呈现的力学特性,指出采用CD法施工可有效控制围岩变形,保证后续施工安全.最后,结合上述研究结果,提出了一系列的有针对性的浅埋偏压小净距隧道洞口段施工异常处治对策,实践证明其是可靠的.可为日后类似工程的设计、施工提供重要参考.     

分岔隧道施工三维数值仿真模拟研究

分岔隧道是一种新的隧道建设型式,它一般由四车道大拱隧道或连拱隧道逐渐过渡到上下行分离式双洞隧道,因此它同时具备标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道以及四车道大拱隧道等多种结构型式隧道的特点.结构型式一般分为大跨衬砌段、双连拱衬砌段、加强衬砌段和一般衬砌段4种断面型式.作为一种新的隧道建设型式,目前国内尚不多见,缺乏可供参考的设计、施工经验.由于分岔隧道型式的特殊性和复杂性,施工难度和风险均较大,因此,研究施工围岩的稳定性有着非常重要的意义.本文基于连续介质模型,通过大型有限元软件ABAQUS,主要对施工过程进行数值仿真模拟,着重分析研究大拱与连拱过渡段和连拱以及小净距过渡段施工过程中的围岩变形和破坏特性,并得出结论,为设计施工提供参考依据.     

烟台山大跨度小间距隧道施工方法的选用分析

为了选取合适的施工方法,保证大跨度小净距隧道的施工安全,以市琅岐环岛路西北段烟台山隧道为工程背景,开展了隧道合理施工方法选用分析。通过Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和Ⅳ级围岩采用中隔壁法施工,对施工过程中的拱顶沉降、水平收敛、地表沉降等进行了数据分析。结果表明:Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和Ⅳ级围岩采用中隔壁法,隧道周边收敛、拱顶沉降和地表下沉均未超过限定值,说明选用的开挖方法合理。     

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。     

大断面小净距隧道中间岩柱加固方案研究

探讨了在质量较差的Ⅴ级围岩中大断面小净距隧道中间岩柱加固方案,得出当左右洞之间的距离小于最小净距时,对中间岩柱进行注浆加固能很好地改善隧道洞周位移及衬砌内力,而对中间岩柱进行对拉预应力锚杆加固并不能起到很好的效果。对大断面小净距隧道中间岩柱的加固有一定的借鉴意义。     

新考塘隧道出口三线渐变段结构选型与施工工法研究

赣龙铁路新考塘隧道出口处于全风化花岗岩富水地层,且处于三线渐变段,开挖跨度大,隧道埋深小,最大开挖跨度达到30.3 m,最大开挖面积为396 m2,为国内外铁路隧道工程所罕见。为安全、经济、快速修建此隧道,基于工程所处具体地形地质条件,对浅埋软岩特大跨度渐变段隧道的结构选型与施工工法进行研究,形成了应用于喇叭口渐变段的隧道内轮廓采用多个分段阶梯式变化的设计方法。渐变段共计215 m,分6段阶梯式加宽,加宽值分别为0.8、2、4、6、8、10.3 m,轨面以上净空面积从85.16 m2到 200.02 m2变化。除加宽0.8 m段按常规双线段考虑外,加宽2、4、6 m段分别采用了四步CRD法、双侧壁导坑法、大墙脚复合双侧壁法,加宽8 m和10.3 m段采用了“靴型大边墙+加劲拱”复合工法,且其支护参数不同。目前新考塘隧道已施工完毕并投入运营,实践证明设计的隧道结构型式及相应的工法是合理可行的。     

大跨度无中导洞分岔隧道反挖施工关键技术研究

结合深圳东部过境高速公路连接线工程实际情况,提出了一种地下互通立交分岔节点矿山法隧道的反挖施工方法,用于不具备由大断面隧道段往分岔小断面隧道段施工的条件时,对隧道的地下互通立交分岔节点采用矿山法施工.该方法包括无中导洞连拱隧道施工、先导洞扩挖施工、主隧道反向开挖施工技术,可为类似的地层分岔隧道施工提供经验指导.     

特大跨度四线深埋隧道施工工法研究——以乌蒙山2号出口车站隧道为例

针对特大跨度四线铁路隧道,其开挖面积相当于6倍普通单线铁路隧道,开挖成洞难度大,尚无成功先例。以六（盘水）沾（益）铁路乌蒙山2号出口四线车站隧道工程为背景,通过数值模拟和现场监测,开展特大跨度隧道施工工法研究。研究结果表明： 1）通过“撑索转换”,即利用“外锚”替换“内撑”,实现拱部临时支撑的安全拆除,降低拱部支护体系转换过程中的施工风险,并且突破传统软岩隧道施工中拆撑步长、跳拆等限制,提高了拆撑安全性及灵活性,同时为后续施工提供了较大的工作面。2）通过“以索代撑”,即利用锚索取代临时横撑,避免临时撗撑拆除风险,使得开挖更加灵活。3）采用三台阶“撑索转换”及“以索代撑”施工工法,实现了特大跨度隧道台阶法施工。     

地铁浅埋隧道双侧壁导坑法预留核心岩柱施工技术

为解决地铁暗挖大跨度双侧壁导坑法施工中,开挖断面较大,后续施工拆撑危险系数较大,二次衬砌模板支架搭设加固难度大的难题,以青岛地铁3号线太平角公园站-延安三路站区间存车线为例,采用预留核心岩柱、新旧施工技术方案对比方法,在施工过程中加强施工现场监控量测,并指导施工。主要结论如下:1)与常规双侧壁导坑法全部开挖完成后统一进行二次衬砌相比,拆撑工作量小,安全系数高,施工效率高;2)通过监测数据得知地表沉降变化值较小,对地表影响较小,适合城市地铁施工。     

大跨度小净距隧道中夹岩爆破振动控制与损伤判别

明确爆破动载作用下大跨度小净距隧道中夹岩柱的振动响应及累积损伤演化规律，有助于更好地保障隧道现场施工及围岩稳定。依托厦门海沧疏港通道工程项目，现场采用爆破测振与声波测试对中夹岩体的爆破振动速度及围岩声波速度进行监测与分析,并对原有的爆破方案进行优化，对循环爆破作用下中夹岩振动传播与损伤演化规律进行探究。研究结果表明： 1）掏槽眼的装药量和自由面数量是影响中夹岩爆破振动速度的主要因素，通过优化爆破方案设置减振孔,使中夹岩振速降低了67.4%，最终控制中夹岩的最大质点峰值振动速度为12.67 cm/s，符合规范要求; 并根据萨道夫斯基公式，回归得到中夹岩的振动响应规律。2）在多频次爆破作用下，侧面岩体声波速度整体高于中夹岩体，受应力波及裂隙的共同影响，围岩声波速度由中夹岩内部至隧道轮廓线呈波动式下降趋势，随着掌子面的不断远离，中夹岩累积损伤范围最终稳定在距围岩表面1.5 m范围内； 通过现场监测与优化实现中夹岩爆破振动控制与累积损伤范围判定，保障了大跨度分岔隧道的高效安全掘进。     

大断面隧道浅埋段盖挖法施工实例

介绍云桂铁路石林隧道、老笑一号隧道浅埋段有边桩盖挖法和无边桩盖挖法2个施工实例,总结铁路双线大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的关键技术,对大断面隧道浅埋段采用盖挖法施工的适用条件进行探讨,提出采用盖挖法替代浅埋暗挖法施工的条件,即当交通、水电等外部施工条件较好时,在一般地层隧道覆跨比为0.4～0.6的超浅埋段,岩溶洼地覆跨比为0.6～1.0的浅埋段可考虑采用盖挖法替代浅埋暗挖法施工。     

八达岭长城站超大断面过渡段暗挖施工新技术

京张高速铁路八达岭长城站为地下暗挖车站,过渡段设计为单跨形式,最大开挖跨度32.7 m,最大开挖面积497 m2。为了解决超大断面隧道开挖过程中围岩变形大、容易失稳,多导坑法开挖无法采用大型机械施工、进度慢,隧道内预应力锚索施工难度大等难题,文章采用顶洞超前、分层下挖、核心预留、重点锁定的开挖工法（简称“DFHZ工法”）,并对该工法的优点和施工流程进行了介绍,该工法既能保证隧道开挖过程中的安全、减少围岩的沉降和变形,又方便机械化施工。采用预应力锚杆和预应力锚索结合使用,以发挥围岩的自承载能力,保证围岩稳定,预应力锚索施工中采用增设锚固结、硫铝酸盐水泥配置浆液、先自由段后锚固段的注浆顺序、高压注浆等措施,可以大大加快锚索施工进度,保证锚索质量。通过对张家口端进行监控量测,发现拱顶下沉和水平收敛值都很小,说明采用的支护措施可行,并对北京段过渡段进行了优化设计。     

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。