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。     

软弱围岩大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工技术研究

针对特大断面隧道穿越煤系含炭质页岩夹层的地层,而且围岩破碎,节理发育,围岩完整性较差,为了保证隧道安全、快速施工,结合现场施工实践,介绍了针对Ⅴ级围岩应用大拱脚台阶施工工法施工,并加强围岩量测,超前地质预报,勤检测瓦斯的技术措施,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩地质隧道中取得的成功经验和良好的实践效果。     

软弱围岩地质大断面铁路隧道大拱脚台阶法施工工法

针对铁路客运专线大断面山岭隧道,穿越围岩破碎、节理发育、围岩完整性较差的复杂地质,在总结传统三台阶施工工法的经验基础上,贵广铁路隧道开挖采用大拱脚台阶法施工工法施工,在总结施工实践的成功经验基础上形成了本工法。主要阐述大拱脚台阶法工序流程、施工工艺、操作方法、施工质量控制的技术要求,成功应用在隧道施工中保证了工程质量和安全,提高了施工效率,降低了成本、节约了资源,为今后类似隧道工程施工提供借鉴经验。     

高速铁路大断面隧道浅埋段软弱围岩施工方法优化研究

针对花甲山隧道浅埋段工程地质条件,采用数值计算和现场测试方法,分析了浅埋段软弱围岩采用CRD法和大拱脚台阶法施工时围岩位移变化规律,并将数值分析结果和现场测试数据进行对比。综合比较两种施工方法的施工工效、经济成本和施工安全等因素,提出花甲山隧道浅埋段建议采用大拱脚台阶法施工的结论,为相类似工程提供借鉴。     

轨道交通大断面深埋隧道施工工法——扩大拱脚台阶法

为适应轨道交通建设的新环境、新形势,结合重庆主城区地形地貌、地质条件和轨道交通车站特点,提出一种新的大断面深埋轨道交通车站隧道的施工工法——扩大拱脚台阶法。该工法以新奥法为基本理论依据,充分发挥围岩的自稳能力和开挖面的空间约束作用,通过初支大拱脚的设置,将拱部荷载传递至拱脚围岩,从而提高拱部初期支护的承载能力和稳定性。同时,通过分台阶分步开挖,能够为大断面隧道开挖提供充足的施工作业空间,有效提高隧道的施工工效,节约工程投资、缩短工期。以重庆轨道交通9号线红岩村站为例,对该工法与双侧壁导坑法进行对比分析。通过理论计算分析,可以得出扩大拱脚台阶法对围岩的扰动更小,更有利于对围岩的保护和变形控制,工程风险更加可控。     

黄土连拱隧道施工方案优化分析

为了优化双连拱隧道的施工方案,依托山西某黄土连拱隧道,利用ANSYS建立数值模型并导入FLAC3D中,模拟了三导洞法和台阶法的开挖,分析了两种施工方案下连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降规律,拱顶和中隔墙大主应力变化以及压力拱范围,结果发现:台阶法施工该连拱隧道的拱顶沉降、地表沉降、应力影响范围比三导洞法小,台阶法施工连拱隧道使得中隔墙的偏应力条件较早得到纠正,形成了较好的受力体系。最终台阶法(三导洞法)形成的拱顶、中隔墙上部围岩压力拱为1.0D(1. 5D)范围,台阶法施工对围岩的扰动范围也更小。因此,为保证该隧道的整体稳定性,建议本隧道采用台阶法施工。     

大断面古土壤隧道围岩变形规律研究

古土壤形成时期、环境有别于黄土,因此,古土壤隧道围岩物理力学性质与黄土隧道存在一定差异。银西高铁早胜三号隧道作为国内首次穿越古土壤地层的长大隧道,为系统研究古土壤的物理力学性质及隧道穿越古土壤地层时关键施工技术研究提供了有利条件。本文以早胜三号古土壤隧道为研究背景,通过基础试验得到古土壤的物理力学性质,利用现场量测结果分析古土壤隧道的沉降变形收敛规律,然后通过数值模拟验证了现场监测结果。研究表明:古土壤具有密度大、比重大、抗剪强度较大和弱膨胀性的特点;隧道沉降变形分为快速增长阶段、持续增长阶段、平稳阶段,沉降主要集中在上台阶拱顶位置;围岩收敛主要集中在拱脚附近,且随着测点距拱脚位置的减小,收敛值逐渐扩大;同时,三台阶七步施工工法是造成左右围岩收敛值不同的主要原因;针对收敛主要集中在拱脚位置这一现象,建议进行仰拱曲率优化的研究。     

软弱围岩隧道中管棚锁脚台阶法施工技术

当前,软弱围岩隧道施工工法,一般设计施工方案为CD或CRD法施工,施工程序复杂,施工过程中围岩多次受到扰动,变形和沉降量均较大,施工安全风险大。为此,很多工程建设者都在尝试通过物理、化学手段来改良隧道围岩性质,提高围岩等级,达到优化施工工法、加快施工进度的目的。本文也是基于这种施工理念的一种尝试和创新,针对软弱围岩隧道采用的中管棚锁脚台阶法,通过注浆、锁脚锚杆等措施的组合使用,将复杂施工工法简化为上下台阶或三台阶法施工,进而提升工效。该工法目前已在多个隧道施工项目得到了成功应用,均取得了较好的应用效果。     

大断面铁路隧道施工工法对比研究

铁路运营速度的大幅提升,对隧道断面的要求也越大,建设中出现了许多大断面以及超大断面隧道。随着隧道断面增大,隧道开挖时围岩自稳能力变差,松弛范围加大,施工难度急剧增加,如果隧道施工方法选择不当,将直接影响到施工安全、施工进度、工程投资等。本文选取交叉中隔壁(CRD)法、弧形导坑法、大拱脚三台阶法三种施工方法对在浅埋、软弱围岩段进行开挖模拟。通过对模拟结果的分析,评价开挖方案的合理性,为设计和施工提供理论依据,并为类似工程提供借鉴。     

浅埋、偏压、软岩隧道进洞施工技术研究

浅埋、偏压、软弱围岩隧道进洞施工一直是隧道施工的难点,通过实例介绍此类隧道施工关键技术,采用重力式挡墙和边仰坡加固措施处理隧道偏压,采用大管棚、超前小导管及套拱法处理隧道浅埋,采用三台阶七步流水法进行软弱围岩洞内施工,同时阐述施工过程中监控量测的方法和对围岩变形的处理措施。     

高铁隧道穿越断层破碎带施工方法及稳定性分析

针对新建福州—厦门高速(350 km/h)铁路碧峰寺隧道穿越F7断层破碎带施工潜在的地质灾害,提出隧道采用三台阶临时仰拱、超前帷幕注浆、弱爆破、早封闭、勤量测的联合施工方法穿越断层破碎带,利用有限差分程序建立了三维数值计算模型,研究了施作和未施作超前注浆预加固作用下隧道施工破碎带围岩的稳定性。研究表明:预注浆加固措施作用下,断层破碎带隧道施工围岩最大变形量降低了137.8 mm,达到了设计的预留变形量,拱顶和拱脚附近应力集中明显减弱,改善了围岩的稳定性,提出的施工方法对破碎带围岩扰动小;结合现场施工监测数据,验证了这种断层破碎带联合施工方法的可行性和适用性;最终隧道施工成功穿越了断层破碎带,保障了工期和施工安全,能为类似工程提供借鉴意义。     

浅埋砂质新黄土隧道下穿国道进洞技术研究

结合蒙华铁路武家坡隧道施工实例,通过建立三维计算模型,模拟分析了各工况下结构受力和沉降变形。通过对超长管棚精确控制,提高了围岩的稳定性;采用调整锁脚锚管参数、拱脚支垫及大拱脚等措施加强了拱架稳定性;使用大型湿喷机和湿喷工艺保证了初期支护强度;通过微台阶工法并"早成环",进一步控制了隧道及国道沉降变形,实现了安全、质量、工期、成本有效控制和管理。该进洞技术克服了传统分部开挖法效率低、风险大等缺点,为类似隧道施工提供参考和借鉴。     

层厚比对互层地层隧道围岩稳定性的影响探究

研究目的:互层围岩开挖易出现台阶溜垮、涌水涌砂等现象,为安全施工,本文以蒙华铁路阳城隧道第四系土砂互层地层隧道围岩为研究对象,通过室内试验、现场试验及数值模拟等方法,探究层厚比对围岩稳定性的影响规律。研究结论:(1)土砂互层地层隧道围岩,黏聚力和内摩擦角随层厚比变化趋势相反;(2)两层土砂互层地层围岩随着土层所占比例的增加,隧道拱顶沉降呈现先减小后增大的规律,两层、三层土砂互层地层围岩土砂比为1∶1或1∶1∶1均匀分布时,拱顶沉降和周边收敛最小,初期支护结构主应力差最小,围岩稳定性最好;(3)不同层厚比土砂互层地层隧道,拱脚水平位移比拱肩水平位移更大,波动范围更广,隧道施工中应尤其加强对拱脚位置处的支护;(4)本研究结果可为土砂互层地层隧道围岩稳定性的进一步研究提供参考,为互层地层隧道的设计和施工提供借鉴。     

三台阶法在客运专线山岭隧道软弱围岩中的推广应用

研究目的:根据既有及在建的客运专线山岭隧道软弱围岩施工经验,三台阶施工工法被大量采用.本文分析了传统工法存在的问题,总结了实际施工中常用的4种三台阶施工工法以及这些工法的使用条件,并根据三台阶法存在的问题,总结了施工中的一些注意事项及处理方法.研究结论:三台阶施工工法可以发挥大型施工机械设备多工作面快速施工的优势,体现灵活多变易变的特点,能够结合地质条件等因素选择适宜的三台阶法,以满足隧道施工安全的需要.三台阶法存在一些不足,可以通过控制好台阶长度、做牢拱脚、适当增大超前支护长度、做好临时排水工作等措施弥补.三台阶施工工法是在实践中摸索总结出来的,实践证明是一种成功的先进的施工方法,适用于山岭客运专线隧道矿山法施工,应大力推广.     

勐远隧道软弱围岩收敛变形控制技术研究

新建铁路玉溪至磨憨线勐远隧道进口端地层岩性为泥岩夹砂岩,围岩结构面发育、较破碎,围岩遇水软化现象明显。此外,隧道埋深较小(30 m以下),隧道内施工易受地表降水影响,围岩软弱,沉降及收敛较明显,为安全、有效、快速组织施工,根据施工现场实际情况,试验了双层钢筋网片、拱顶及拱墙径向注浆、调整锁脚锚管等一整套施工方法,根据监控量测数据间接反馈试验效果,以变形持续时间、拱顶最大沉降量、拱墙最大收敛量三个指标评判施工效果。结果显示,这些施工措施在抑制围岩变形方面效果明显。     

滇中红层软弱围岩局部失稳及变形控制实践

研究目的:隧道穿越滇中红层这一特殊地质条件下的变形主要为局部塌方、支护结构开裂破坏,为确保类似工程的顺利实施和人员设备的安全,本文针对南华一号隧道穿越全风化、强风化泥岩地层出现的局部失稳、大变形问题,在现场调研和监控量测的基础上,分析其失稳断面的变形及应力特征,并结合数值模拟结果,提出控制围岩变形的有效措施。研究结论:(1)三台阶工法施工过程中,中、下台阶施工对围岩的扰动程度相对较大;(2)隧道开挖后,拱顶和拱肩处围岩压力随时间的变化趋势是先减小再趋于稳定,而拱腰处围岩压力随时间的变化趋势是先增大然后趋于稳定;(3)采取局部布置锚杆、局部围岩注浆加固、施作锁脚锚杆等控制措施,可有效控制局部围岩失稳及围岩变形,相关措施可为今后类似工程提供借鉴和指导作用。     

新近系泥岩隧道初期支护受力特性研究

富水区泥岩隧道开挖后经常出现支护结构大变形乃至开裂现象,影响隧道的施工和长期运营安全。为掌握新近系泥岩隧道支护结构和围岩的变形动态,开展相应的室内试验与现场监控量测以及数值模拟。采用室内试验方法获得泥岩的物理力学参数;通过现场监测方法得到围岩压力、钢拱架应变;采用数值模拟的方法获得泥岩软化前、后拱顶及拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值的大小。研究结果表明:泥岩呈弱崩解性,且具有一定膨胀性,是导致围岩变形持续时间较长的主要原因;多数测点钢拱架弯曲,导致初期支护承载力不足,进而引起初衬混凝土掉块脱落;泥岩软化后,隧道同一位置处拱顶、拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值均远大于泥岩软化前的数值,泥岩遇水软化是导致隧道支护结构产生大变形的原因之一。研究方法和结论对新近系泥岩隧道的设计和施工有一定的参考价值。     

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工，依托渝昆高速铁路（重庆—昆明）来福隧道，对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车，以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆，改进了三臂拱架安装台车；结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案，实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验，采用改进后的凿岩台车施工，与传统人工手持风枪凿岩相比，两台阶与三台阶断面钻孔作业，施工效率分别提升89%、90%；采用改进后的拱架安装台车施工，与传统人工配合机械安装拱架相比，Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见，采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率，还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。     

黄土隧道围岩含水率变化及拱架受力特征研究

为了研究黄土隧道围岩含水率和钢拱架应力在施工期间的变化规律,以在建银西高铁董志塬区上阁村隧道为例,采用现场监测方法,对黄土隧道围岩体积含水率变化规律和钢拱架受力特征进行分析研究。结果表明:黄土隧道围岩含水率在时间上呈先增长后平稳的两阶段变化,在空间上表现为拱顶和拱腰位置的含水率总体小于拱脚和仰拱底部的含水率;钢拱架应力在施工期内呈先非线性增大后出现波动最后趋于平稳的三阶段变化规律,在施工期内钢拱架对承受围岩压力、确保大断面黄土隧道围岩稳定性方面发挥着重要作用。建议对大断面黄土隧道在施工期内形成"勤测含水率、重视防排水、加强初支"的管理理念。     

侵入蚀变岩隧道大变形控制技术研究

针对侵入蚀变岩隧道施工期洞周变形过大、施工功效低等问题,以玉磨铁路安定隧道为工程依托,采用现场调研、数值模拟等方法研究侵入蚀变岩隧道大变形控制措施,分析掌子面喷砼封闭和拱脚大直径锁脚锚管对隧道洞周变形的控制效果;探讨隧道施工功效降低原因,并提出改进方法。研究表明:(1)采用掌子面喷砼、?76大锁脚锚管、加大预留变形量三种措施对隧道洞周变形可进行有效控制且效果明显。(2)掌子面喷砼措施对洞周水平位移控制更为显著,而锁脚锚管对拱顶沉降的控制较为明显。(3)导致隧道施工功效降低的主要原因为围岩级别变化与不良地质频繁出现,提出增设斜井辅助施工通道和变更钢拱架支护方案两种措施,极大提高了隧道施工功效。