乌鞘岭隧道F7断层二次支护施工方法探讨

乌鞘岭隧道F7断层长达817 m,埋深800m,应力比大.在施工中初期支护发生了连续大变形并被破坏.文章分析其变形原因,并探讨先放后抗的二次支护施工方法.     

特大断面隧道施工工序优化研究

本文依托重庆火凤山隧道工程的修建开展研究,通过数值模拟,分析了不同施工工序对各断面形状的影响效果,并结合各断面形状所采用的施工工法,提出合理的施工工序.结果表明:(1)对于采用CD法施工的17 m特大断面段与21 m特大断面段而言,优化后的施工工序对围岩位移与塑性区的控制效果较为有限,但能有效改善开挖过程中初期支护应力的应力集中现象、降低应力值,且应力集中分布的位置有所差异.同时,通过优化施工工序能够减小支护结构左右侧应力分布不均匀程度,改善隧道开挖后支护结构的受力状态;(2)通过采用左右交互开挖的施工工序,24 m特大断面段与30 m特大断面段的围岩位移与支护结构应力均有所减小,同时对围岩的扰动也有所下降,但改善效果不及CD法明显.整体而言,优化后的施工工序对24 m特大断面段与30 m特大断面段隧道开挖较为有利,建议采用优化后的施工工序进行施工.     

浅埋大断面黄土隧道下穿高速公路设计方案研究

结合郑州至西安客运专线阌乡隧道科研试验段测试结果,对大断面黄土隧道(175 m2)、浅埋(10 m)、斜交(15°)、长距离(270 m)下穿连-霍高速公路设计方案进行了研究,制定了双层大管棚超前支护、双层初期支护及双侧壁导洞法施工的下穿方案.施工实践表明,本工程的设计是成功的,特别是设置双层大管棚效果明显,有效地保证了施工安全,使连-霍高速公路路面沉降控制在5cm以内.     

大相岭泥巴山隧道涌水大变形处理技术

雅西高速公路大相岭隧道全长10 007 m,单口掘进5 130 m,为全国单口掘进之最,地质情况极为复杂,施工中出现了严重的涌水、大变形事故.为了能安全通过大相岭隧道右线41 m集涌水、大变形、断层破碎带地段,采用了分步开挖、分部引排水、初期支护全断面封闭成环、Φ42小导管超前支护等施工技术以及严格控制注浆压力、短台阶开挖、加快下导洞施工进度、二次衬砌紧跟等施工工艺,保证了结构的安全稳定及工程的稳步推进.     

极高地应力层状围岩隧道偏压演化规律及围岩控制

以大峡谷隧道缓倾层状围岩为工程背景,采用3DEC离散元分析方法并结合现场监测的手段,深入研究高地应力不同岩层倾角下围岩偏压演化规律,揭示偏压与现场支护结构破坏关系,根据锚杆支护参数对偏压控制的影响,提出支护最优参数。研究表明,在高地应力缓倾岩层条件下支护结构的变形及破坏呈现明显的非对称性,随着岩层倾角的增大,初期支护最大主应力峰值位置由拱顶向右拱肩转移,反倾侧弯曲变形大于顺倾侧滑动变形;随着锚杆长度的增加,围岩剪切滑移区、初期支护位移、初期支护最大主应力均逐渐减小,锚杆最优长度约为3.5～4.5 m,锚杆沿层理面垂直方向打设,初期支护结构的偏压现象得到明显改善;现场优化支护后,左右拱肩呈对称变形,位移量基本相同,偏压得到明显改善。     

乌鞘岭隧道F7断层施工监测与断层活动及隧道变形特性分析

乌鞘岭隧道F7断层长达817m,埋深340～600m,在施工中初期支护发生了连续大变形并被破坏,先后多次调整施工方案并加强了施工量测和结构压力、应力监测.文章介绍了该隧道监控量测的方法和结果,分析了F7断层活动特性和对施工的影响以及隧道围岩、初期支护、二次衬砌等变形特征,并针对大地应力及活动软弱围岩隧道的施工提出了几点建议.     

连拱隧道先行洞室支护体系施工力学性态研究

结合连拱隧道工程实践,对隧道施工中先行洞室支护体系应力进行相关监测,分析不同开挖工序下应力变化规律。研究结果表明:先行洞室上台阶及仰拱开挖引起了支护应力较大变化及重分布,为支护稳定的控制点;隧道开挖对支护应力的纵向影响距离大致为隧道跨度的2倍,约为20～25 m;开挖效应消失后,左右拱圈45°处应力的时间效应较其它位置要明显;封闭支护结构是改善结构受力的有效途径,应及时施作仰拱和形成封闭环。该研究结论可为类似条件下连拱隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

世界首台大直径超小转弯TBM“抚宁号”下线

正6月4日上午,由中铁工业旗下中铁装备制造的世界首台大直径(9.53 m)超小转弯TBM"抚宁号"在天津成功下线。该设备设计最小转弯半径90 m,最大设计纵坡9.02%,是目前世界大直径TBM中转弯半径最小且纵坡最大的设备。"抚宁号"TBM是中铁装备为河北抚宁抽水蓄能电站量身打造的大直径超小转弯TBM,整机总长85 m,总重1 700 t。针对该项目开挖隧洞围岩完整性好、岩石抗压强度高、石英含量高、转弯半径小等特点,中铁装备采用针对性的创新设计,搭载成熟的支护系统,实现高效破岩、稳定掘进、快速支护。     

复合地层隧道开挖面稳定性分析

文章针对隧道开挖地层为复合地层的情况,构建复合地层隧道数值分析模型,研究复合地层隧道开挖面稳定性,同时分析不同支护压力作用下开挖面位移及塑性区的变化特征。研究结果表明:(1)研究复合地层隧道开挖面位移与塑性区变化特征,上软下硬的开挖面位移由0.04m增加至0.45m,塑性区范围扩展且集中于开挖面前方;(2)不同支护压力能够有效降低开挖面位移,支护压力与开挖面位移呈现指数函数降低,同时塑性区范围逐渐向软硬岩分界面处收缩,直到开挖面前方无塑性区;(3)极高支护压力作用下,塑性区不仅不会消失,甚至会由顶底板处重新扩展到软硬岩分界面处。     

城市大断面浅埋隧道中导洞法施工安全性评价——厦门国际旅游码头隧道

厦门国际旅游码头隧道虽然全长仅110 m,但存在隧道埋深浅、围岩条件差、开挖跨度大等不利条件。隧道采用中导洞法施工,施工中进行了位移、初期支护应力、初期支护与围岩接触压力、锚杆轴力等现场监测,监测结果及分析表明:该工法安全、可靠,施工方便。文章介绍了该隧道的工程概况、施工方法、施工监测结果及分析,可供类似工程借鉴。     

锚杆格构梁与抗滑桩联合支护下边坡的稳定性分析

文章以贺州至巴马公路金秀连接线的某高边坡支挡工程为例,利用Midas GTS软件进行数值计算,分析该边坡在锚杆格构梁与抗滑桩联合支护下边坡的稳定性,并针对锚杆格构梁进行参数敏感性分析,研究不同结构参数对边坡支护效果的影响。主要结论为：(1)完成全部支护后的边坡的安全系数为1.92,较原始边坡提高了24.6%,说明锚杆格构梁与抗滑桩联合支护方案对该边坡的加固效果明显;(2)格构梁截面尺寸对抗滑桩最大弯矩的影响较大,对坡面位移的影响较小,当格构梁截面边长为0.40 m时,边坡安全系数最大,边坡的稳定性最高;(3)当锚杆长度<12 m时,坡面位移较大,抗滑桩弯矩较小,边坡安全系数较低,故锚杆长度应≥12 m;(4)随着锚杆安设角度的增大,边坡稳定性先升高再降低,当锚杆安设角度为10°时边坡的安全系数最大、稳定性最高,当锚杆安设角度>25°时边坡的安全系数迅速减小、稳定性迅速降低。     

采用三台阶工法开挖的原位扩建隧道现场监测及分析

为研究三台阶法施工对原位扩建隧道结构及邻近既有隧道扰动的影响规律,文章依托福建厦蓉高速公路后祠隧道原位扩建工程,分别对隧道围岩及支护结构应力、松动圈及应力场和邻近既有隧道爆破振动进行了现场监测。结果表明,断面各部位围岩及支护结构应力随时间推移而缓慢增加,最终趋于平稳,且每级台阶开挖均会对其产生扰动,表现为应力的突增;扩建后隧道围岩松动圈拱顶位于6~9 m深处,左右边墙均位于0~6 m深处,拱顶沉降位移大于两帮收敛位移。左边墙围岩应力大于右边墙围岩应力,洞周3 m深处围岩应力小于6 m深处围岩应力,开挖造成的围岩塑性区为3 m左右;施工中实际爆破振速大多小于设防标准,爆破对既有隧道的支护结构体系未造成重大破坏,最大爆破振速出现在监测断面前10 m左右的位置,与掌子面相比振速增长2.9%~4.5%,且围岩质量越好,峰值振速越大,最大峰值振速断面前方振速衰减速度远远小于后方振速衰减速度。     

超大断面隧道在双层初期支护下的拆撑安全性研究

目前多线隧道及超大断面隧道的修建呈发展趋势。但在施作二次衬砌时,临时支撑的拆除将是整个结构受力转换的薄弱点,故保证拆撑过程中的结构安全具有重要意义。鉴于目前国内外关于超大断面隧道双层初期支护下的拆撑安全性分析仍缺乏系统的研究,文章结合实际工程,采用以数值分析为主,现场实测印证为辅的方式,对新考塘隧道拆撑时两层初期支护的内力演变以及各自的安全性进行了分析,初步证明了双层初期支护对于拆撑过程安全性的控制效果。研究结果表明:(1)在支护厚度和纵向一次性拆撑长度保持不变时,拆撑前后的安全系数表现为:双层初期支护下的二次初期支护双层初期支护下的一次初期支护单层初期支护。安全系数的变化幅度表现为:双层初期支护下的一次初期支护单层初期支护双层初期支护下的二次初期支护;(2)在支护形式相同时,随着一次性拆撑长度的增加,其安全系数呈现先增大后减小的趋势。根据各工况计算结果,该工程合理的一次性拆撑长度为9 m左右。     

粉煤灰地层大断面连拱隧道超前支护研究

在粉煤灰地层中修建隧道往往会因其承载力低、受压沉降大等特点产生施工安全隐患,为防止拱顶产生过大沉降,在实际施工之前往往进行可靠的超前支护.本文以穿越粉煤灰地带的盐坪坝大断面双连拱隧道为工程背景,通过数值模拟分析不同超前支护方式下围岩的变形特征,研究各种超前支护方式对围岩的变形控制效果,最终比选出粉煤灰地层条件下大断面双连拱隧道最合理的超前支护方式.研究结果表明,在超前锚杆或者超前小导管作用下,隧道洞周水平位移呈现拱腰>拱肩>拱脚的变形规律,隧道竖向位移呈现拱顶>拱肩>拱底的变形规律,同时隧道变形主要以竖向变形为主.同时在4.5 m长、120°范围下的超前小导管支护下,左洞隧道拱顶沉降仅为8.73 mm,拱腰收敛仅为1.01 mm,相对来说支护效果最好.     

加长锚杆在软岩隧道大变形控制中的应用

文章针对如何控制软岩隧道施工中出现的大变形问题,结合谷竹高速公路寺坪隧道中出现的大变形情况,通过对大变形产生原因的分析和总结提出了采用加长锚杆来控制变形的支护方案;鉴于以往工程实例中系统锚杆的长度都是根据经验确定的,往往存在不合理之处,因而通过现场波速测试并结合理论计算来确定锚杆长度,并出于安全和经济的考虑最终确定锚杆长度为5 m;同时结合现场监控量测和现场试验,对新设计的加长锚杆支护方案和原先所采用的强支护方案进行了对比验证。结果表明,无论从围岩变形、受力以及支护结构的受力形态上看,加长锚杆支护形式都能有效地控制围岩变形,更能充分发挥围岩的自承能力和支护结构的效果。     

大断面黄土隧道初期支护与围岩相互作用机理研究

依托已修建并投入运营的郑西高速铁路,针对开挖面积达170m2的大断面黄土隧道,进行了不同钢架形式作用机理的研究,明确了型钢拱架和格栅拱架的适用条件;采用现场对比试验等研究手段,在浅埋老黄土隧道中分别设置了型钢钢架、格栅钢架对比试验段.试验结果表明,两种钢架初期支护变形相当;两种钢架的应力均在允许值范围之内,但格栅钢架应力较小;格栅钢架的围岩-初期支护接触压力分布较均匀;两种钢架组合支护在控制大断面黄土隧道拱顶下沉方面无明显差异,水平收敛基本相等.另外,基于混凝土早期强度试验,采用围岩-结构法,根据组合支护与围岩的特征曲线,研究分析了围岩与组合支护的相互作用机制,最终得出了格栅钢架在大断面黄土隧道中的适用条件,以及在不同围岩条件下初期支护的设计参数.     

大变形隧道初期支护受力特征及对策研究

由于隧址区岩体具有大变形效应,渝利铁路大梁隧道在初期支护施作后拱腰、拱脚等部位相继出现喷混凝土开裂、剥落、掉块等现象。为了保证隧道结构安全,采用现场测试(解除应力测试和松动圈测试)、数值模拟(试算/正演计算)等方法对该段支护结构的受力特征进行了研究,并提出了相应的对策措施。结果表明:在此地质条件下,初期支护配筋为6.36 cm~2时,结构将产生破坏(最大弯矩处安全系数为1.0),而实际配筋只有5.07 cm~2,所以初期支护内的配筋(格栅钢架)不能满足工程实际需要,必须调整类似地质条件的支护参数才能保证隧道整体稳定性;同时研究获得的松动圈范围为2.29 m,与地质雷达的松动圈测试结果相吻合,验证了该方法的可行性及结果的准确性。     

引黄管理局技术委员会委员广州地铁海珠广场车站深基坑支护设计

广州地铁海珠广场车站基坑深达24.5 m,是目前广州地区最深的基坑.基坑所处地层十分复杂,有较厚的淤泥层和细砂层,基坑支护要求高,施工难度大.文章介绍了该地铁车站深基坑支护的选择原则以及地下连续墙和钢管支撑的设计要点,对半土半岩地层地下连续墙插入深度进行了探讨,提出了钢管支撑杆件标准化和制作、安装、维修一体化的构想.     

分岔隧道施工参数优化研究

重庆火凤山隧道的分岔小净距段由于其工程线路复杂,同时又位于城市建筑群下方,施工存在较大风险,为了保证分岔隧道的安全施工,同时考虑经济效益,选取最优的隧道施工参数极其重要。本文针对隧道分岔段的最优施工参数进行数值计算分析,包含隧道开挖进尺和初支混凝土厚度,并基于有限差分法对不同工况下的支护结构应力进行对比。结果表明：不同开挖进尺组合下支护结构的应力最大值差异较大,适当增加隧道的开挖进尺,不仅能缩短隧道整体开挖时间,同时能够有效缓解结构受力,并减少应力集中区域的应力。随着主线隧道和连接线隧道的喷射混凝土厚度的增加,隧道支护结构的整体刚度提升,支护结构的应力最大值相应减小,但对应力最小值影响较小。综合考虑施工安全及经济效益,主线隧道宜采用1.6m的开挖进尺与26cm的喷射混凝土厚度,连接线隧道宜采用1.6m的开挖进尺和24cm的喷射混凝土厚度。     

乌鞘岭特长隧道软弱围岩大变形特性研究

乌鞘岭特长隧道全长20050m,是我国目前正在修建的国内最长的单线铁路隧道.隧道施工中发生了严重的围岩大变形,主要表现为隧道中部岭脊地段F4～F7断层构成的"挤压构造带"在深埋高地应力条件下的软弱围岩大变形,拱顶最大下沉及侧壁最大水平收敛变形量均达1000mm以上,导致初期支护开裂破坏并严重侵入衬砌净空等,不得不将初期支护全部或部分拆除重做,再施作二次衬砌.文章对隧道区域工程地质环境、软弱围岩变形力学特性及初期支护破坏规律、围岩变形的影响因素等进行了分析研究,并讨论了隧道围岩加固、初期支护预留变形量与二次衬砌施作时机等问题.