大断面湿陷性黄土隧道施工技术

研究目的:通过对郑西铁路客运专线潼洛川、高桥、凤凰岭3座大断面湿陷性黄土隧道的施工,分析与总结出大断面湿陷性黄土隧道Ⅴ级围岩段采用CRD法开挖与施工的施工方法以及合理工序、步长、人员、机械设备配置;分析地表沉降、拱顶下沉、水平收敛与开挖工序、黄土含水量、雨水的关系和变形规律。研究结果:确定出切合实际的进度指标和各个工序的作业循环时间;提出变形稳定性控制的参考指标;结合施工取得的经验教训,总结出大断面湿陷性黄土隧道施工控制变形的措施,并提出需进一步研究探讨的设计与施工技术问题。     

浅谈大断面湿陷性黄土隧道施工技术

结合郑西客运专线凤凰岭隧道和高桥隧道的施工,通过对现场监控量测数据分析,总结了大断面湿陷性黄土隧道施工中弧形导坑法、CRD法、双侧壁导坑法的不同适用范围,指出其具体施工工艺步骤、质量控制要点及围岩的变形规律,同时指出隧道洞内基底湿陷性处理的措施。     

预留核心土在湿陷性黄土隧道中的应用

神华准池铁路隧道地质条件复杂,隧道穿越第四系上更新统黄土,黄土具有湿陷性,施工难度大,控制隧道的沉降变形是湿陷性黄土隧道施工的关键。采用大断面化小断面的施工方法CD或CRD法均能有效地控制隧道的沉降变形,但成本较高,采用环形预留核心土法施工,既能有效控制沉降变形又能节约施工成本。     

浅埋大断面湿陷性黄土隧道地表变形规律分析

结合郑西铁路客运专线潼洛川、高桥、凤凰岭3座大断面湿陷性黄土隧道的施工,分析并总结出地表沉降开裂、拱顶下沉、水平收敛与开挖工序、雨水的关系和变形规律,由此提出大断面湿陷性黄土隧道施工变形控制的措施,并提出控制变形需进一步研究探讨的设计与施工建议。     

湿陷性黄土隧道施工大变形及其控制技术研究

针对正在修建的蒙华铁路大量穿越湿陷性黄土隧道施工难题,运用理论分析、数值模拟和最优化方法等手段,对湿陷性隧道变形开裂进行了分析,确定了湿陷性黄土隧道力学参数,建立了隧道计算模型,结果发现只要围岩出现因地下水则围岩的力学参数及其强度有较大弱化,进而提出了超前加固、开挖方法以及加强支护等一系列施工控制技术。结果表明,计算提出的施工控制技术是科学可行的,能够保证围岩和结构安全。     

客运专线大断面浅埋黄土隧道进洞施工技术

郑西客运专线南山口隧道开挖断面大,在进行出口黄土段施工时,由于其埋深浅、围岩自承能力差,黄土具有一定的湿陷性,施工难度大。针对这些特点,利用大管棚与超前小导管配合进行预支护,采用交叉中隔壁法进行隧道开挖、支护,使初期支护尽快封闭成环,并及时施作二次衬砌,有效地控制围岩沉降变形,顺利安全地通过浅埋黄土地段。     

郑西铁路客运专线湿陷性黄土隧道基底处理技术

为有效控制客运专线隧道基础沉降变形,根据湿陷性黄土隧道工程特点,结合郑西客运专线凤凰岭隧道设计方案、理论分析以及现场施工情况,阐述郑西客运专线湿陷性黄土隧道基底处理技术。     

大断面湿陷性黄土隧道施工技术

通过对郑西铁路客运专线潼洛川、高桥、凤凰岭3座大断面湿陷性黄土隧道的施工,分析与总结出大断面湿陷性黄土隧道Ⅴ级围岩段采用CRD法开挖与施工的施工方法以及合理工序、步长、人员、机械设备配置,确定出切合实际的进度指标和各个工序的作业循环时间,并对大断面黄土隧道的设计施工方法提出几点建议。     

黄土隧道围岩工程特性及纵向位移分析

以采用台阶法施工的兰渝铁路黄土隧道为背景,通过三轴固结排水剪切试验分析黄土隧道围岩的工程特性,采用FLAC3D对隧道施工过程进行模拟,选取双线性应变硬化/软化遍布节理模型模拟黄土隧道围岩的工程特性,研究黄土隧道围岩的纵向位移。结果表明:隧道开挖扰动破坏了黄土隧道围岩的结构性;黄土隧道围岩的摩尔破坏包络线为双线性折线;黄土隧道围岩垂直节理遍布发育;围岩纵向位移总体上是边墙处小于拱顶处,围岩先期纵向位移约占总纵向位移的33%～41%,随着掌子面推进围岩纵向位移趋于稳定;预留核心土可有效地控制围岩纵向位移和塑性区的发展,有利于掌子面的稳定和施工安全;掌子面空间约束效应的影响范围约为-4R～4R(R为隧道开挖当量半径);由本文模型预测的围岩先期纵向位移与既有理论结果相符,但更能反映黄土隧道围岩的工程特性。     

湿陷性黄土地区新建地铁对既有结构影响研究

研究目的:为研究湿陷性黄土地区隧道施工对临近既有隧道的影响,本文通过开展室内土工离心模型试验,采用控制新建盾构隧道拱顶下沉量的方法模拟隧道施工造成的地层损失量,并考虑新建隧道与既有隧道之间的间距,设置多组工况研究既有地铁隧道仰拱最大竖向位移以及围岩压力变化规律。研究结论:(1)既有隧道仰拱最大竖向位移随着地层损失率的增大及隧道净距的减小均呈线性增加规律,据此提出单线盾构穿越过程中新建隧道拱顶沉降控制标准:净距0. 5D、0. 4D、0. 3D、0. 2D工况分别为25 mm、19 mm、14. 5 mm、12. 6 mm;(2)既有隧道仰拱处比拱腰及拱顶处围岩压力减小明显,新建盾构隧道上部围岩压力有变大的趋势,新建隧道上部一定高度范围内的土层形成了拱效应;(3)研究结果与既有地铁结构仰拱实测数据进行分析对比以及优化拟合公式可为湿陷性黄土地区类似工程提供预测曲线。     

三台阶大拱脚临时仰拱法与微台阶法在砂质黄土隧道中的适用性对比分析

在软弱围岩隧道施工中常采用三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法。针对蒙华铁路阳城隧道上覆砂质黄土下伏软弱围岩的典型工况,采用MIDAS有限元软件对三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法的施工过程进行了数值模拟。结果表明:采用大拱脚临时仰拱法施工最大拱顶沉降、最大水平收敛、最大掌子面挤出位移和最大地表累计沉降均小于采用微台阶法施工,三台阶大拱脚临时仰拱法能更好地控制围岩变形,更适合于上覆砂质黄土下伏软弱围岩隧道施工。该工法已在蒙华铁路实际工程中应用,取得了良好效果。     

大断面黄土隧道变形特征分析

以兰渝铁路大断面黄土隧道为工程背景,采用三维数值模拟结合现场试验,对台阶法施工中围岩深部变形特征进行分析;研究围岩纵向变形规律并预测先期位移;研究预留核心土对围岩变形的控制效果。结果表明:围岩拱部竖向位移弱化较慢,而边墙水平位移弱化较快,水平收敛普遍小于拱顶沉降;隧道纵向先期位移约占总位移的31%～38%,预留核心土可有效控制围岩纵向变形;纵向位移与围岩弹性模量成反比,Hoek曲线与数值计算结果较接近,特别是掌子面前方较好吻合,数值计算先期位移占总位移的33%;预留核心土有效降低掌子面的临空范围,有利掌子面稳定;核心土适宜预留长度为2R/3(R为隧道换算半径);数值计算和实测的围岩变形规律基本一致。     

铁路黄土隧道施工变形规律及预留变形量研究

为研究黄土隧道施工变形规律及预留变形量,以蒙华铁路双线黄土隧道工程施工为依托,采用现场实测和统计分析的方法分析隧道周边位移变形规律,以确定黄土隧道设计预留变形量。双线黄土隧道施工的变形规律表现为:隧道开挖时,拱顶下沉和周边收敛发展较快,仰拱封闭后,变形趋于稳定;隧道拱顶下沉大于周边收敛。Ⅳ级围岩黄土隧道下沉速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内,部分深埋断面速率大于5 mm·d~(-1)。Ⅴ级围岩黄土隧道深埋时,拱顶下沉较小,速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内;浅埋时,部分断面拱顶下沉超出设计预留变形量,速率在15mm·d~(-1)以内;其表现出的特点是:浅埋变形大,速率大。净空变形特征值的均值在浅埋时为4.1,深埋时为2.2。Ⅳ、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量建议值分别是8~10 cm、12~15 cm。     

地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用研究

研究目的:围岩变形量过大、地表沉降开裂甚至塌方是浅埋大断面黄土隧道施工过程中最容易出现的工程病害。为解决大断面黄土隧道在浅埋地段施工过程中出现的地表与围岩变形难以控制、施工效率低下等问题,以在建银西高铁上阁村隧道浅埋段为试验工点,通过现场地表注浆与室内试验,从注浆前后地表沉降与围岩变形量及围岩物理力学参数变化等方面对地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用效果进行研究。研究结论:(1)地表注浆可以有效控制围岩变形和地表沉降,变形降幅可达27%～50%,注浆后可将地表与围岩变形量控制在规范允许值内,防止隧道开挖过程中出现地表裂缝、坍塌、拱顶沉降量过大等灾害;(2)采用地表注浆后围岩物理力学参数明显得到改善,平均增幅可达10%～35%,提升围岩强度与整体稳定性,确保隧道开挖安全;(3)地表注浆能够提前二衬施作时机,加快施工进度;(4)地表注浆形成的浆-土结合体具有明显的"挤密效应"和支撑作用,可以改善原状黄土的结构性;(5)该研究成果可为大断面黄土隧道的浅埋地段快速安全施工和设计提供参考。     

短台阶弧形导坑法在浅埋大断面黄土隧道Ⅴ级围岩段中的应用

浅埋大断面黄土隧道Ⅴ级围岩段以往均采用双侧壁导坑法或CRD法进行施工,而这两种方法的施工进度都较慢,造价也较高。结合郑西客运专线高桥大断面黄土隧道在浅埋段采用弧形导坑法施工的成功实例,详细介绍该方法的施工工艺、变形特征、施工控制要点、变形控制基准值和施工体会。     

郑(州)西(安)客运专线高桥隧道变形原因浅析

研究目的:多座大断面黄土隧道在施工过程中均出现了不同程度的地表裂缝,尤其在隧道浅埋偏压段更为突出,因此对大断面黄土隧道进行深入调查及针对大断面黄土隧道的施工方法,支护结构和围岩的应力、变形情况、地表裂缝情况开展研究是很有必要的。研究结果:确定隧道产生变形的原因是由于黄土结构相对疏松、施工开挖面大、施工工艺控制不严格且隧道变形地段存在偏压等原因造成的,从而提出大断面黄土隧道在浅埋段宜采用短进尺,强支护,快封闭,勤量测,二衬紧跟的施工原则,并做好地表及拱顶下沉检测工作。     

短台阶弧形导坑法在浅埋大断面黄土隧道V级围岩段中的应用

浅埋大断面黄土隧道V级围岩段以往均采用双侧壁导坑法或CRD法进行施工，而这两种方法的施工进度都较慢，造价也较高。结合郑西客运专线高桥大断面黄土隧道在浅埋段采用弧形导坑法施工的成功实例，详细介绍该方法的施工工艺、变形特征、施工控制要点、变形控制基准值和施工体会。     

函谷关隧道砂质黄土地层支护受力测试分析

研究目的:针对郑西客专函谷关大断面砂质黄土隧道,隧道开挖过程中初期支护受力及变形特点,进行砂质黄土隧道支护合理性的研究,提出有效的支护措施.研究结论:结合函谷关隧道设计施工及科研测试,通过现场支护变形、内力量测,分析总结浅、深埋条件下大断面砂质黄土隧道围岩压力及支护受力特性后得知:对于大断面砂质黄土隧道,采用大刚度型钢钢架,结合网喷微纤维混凝土等初期支护措施,是控制土体变形、保证施工安全的有效措施.     

大断面超偏压黄土隧道出口段换拱施工技术

山西中南部铁路通道的临县隧道出口段存在严重的偏压,采用三台阶七步开挖法施工,施工中某段出现变形侵限、洞内外出现较大的裂缝.通过采取洞外减压和洞内换拱加强支护的处理方案,使该段的洞内外裂缝和洞内变形得到了有效控制,洞内变形收敛且变形预测值小于加大的预留变形量.该黄土隧道的换拱,可为类似偏压黄土隧道的施工提供一定的参考.     

软塑黄土二元地层隧道变形特征及监测分析

当隧道斜向上穿越软塑黄土夹层时,隧道拱部逐渐脱离软塑黄土层,使得围岩处于"上硬下软"的二元地层状态。由于软塑黄土含水率高、稳定性差、承载力低,使得大断面隧道在这种二元地层下的变形特征不尽相同。本文依托银西高铁上阁村隧道,基于室内试验、数值计算、现场监测等手段,分析"上硬下软"二元地层下隧道围岩位移演化规律,揭示隧道围岩变形特征。结果表明:随着软塑黄土层的下移,拱顶累积沉降量逐渐减小并趋于稳定;当软塑黄土分布于边墙时,围岩软弱,软塑黄土变形量大,变形时间长;当软塑黄土分布于隧底时,隧底围岩隆起值及下台阶水平收敛较大;随着隧道穿出软塑黄土层,净空收敛逐渐减小并趋于稳定。