浅谈大断面黄土隧道三台阶七步开挖法

结合郑西客运专线凤凰岭隧道试验段施工,对大断面（170m^2）黄土隧道三台阶七步开挖技术进行总结,重点阐述了三台阶七步开挖法的适用条件、施工工艺及具体施工要点。该法较好地解决了黄土隧道施工中的诸多技术难题,是目前大断面黄土隧道施工中行之有效的施工方法。     

亚黏土地层隧道台阶七步开挖施工现场测试研究

湖南省衡炎高速公路云阳山隧道进口段为亚黏土地层,由于该地层含水量高、可塑性强、自稳能力差,承载力低,给隧道施工造成困难。根据云阳山隧道亚黏土地层台阶七步开挖法实际施工情况,选取典型断面,进行了拱顶位移、钢支撑受力的量测,研究台阶七步开挖法各施工步骤对隧道围岩和支护结构稳定性的影响,同时进行了地表沉降和位移的监测,特别是对沿隧道纵向地表沉降进行了监测,获得了亚黏土地层条件下采用台阶七步开挖法施工围岩变形以及结构受力的特征,对于台阶七步开挖法的推广应用具有参考作用。     

上软下硬地层Ⅴ级围岩超浅埋隧道开挖技术

针对城市地铁超浅埋隧道的工程特点,以传统交叉中隔壁法及三台阶七步开挖法为基础,研发出十字支撑加强三台阶分步开挖法。将该方法应用于贵阳地铁一号线将军山—云潭路站区间暗挖隧道。结果表明十字支撑加强三台阶分步开挖法在加快进度、降低成本的同时,有效控制了拱顶沉降和地表沉降,保证了施工安全,为今后类似隧道的施工奠定基础。     

大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术

凤凰岭隧道是郑西铁路客运专线工程试验段唯一一座隧道,也是郑西客运专线第一座开工的隧道工程,大断面黄土隧道的施工技术成了客运专线建设的重点和难点。随着隧道施工的逐步推进,根据隧道的围岩量测结果,结合新奥法施工设计原理,对隧道原采用三台阶七步开挖法进行优化后采用二台阶四步开挖法进行施工,有效缩短施工循环长度及封闭时间,在保证施工安全的前提下,施工进度得到很大提高,产生很好的经济效益和社会效益。     

大断面黄土隧道三台阶七步开挖法施工技术

针对西(安)平(凉)铁路中咀1号隧道地质结构,分析对比中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法和三台阶七步开挖法的主要技术特点,确定施工方案和采用三台阶七步开挖法进行施工。介绍三台阶七步开挖法施工工艺及原理,论述上台阶开挖支护、中台阶左侧与下台阶右侧边墙开挖支护、仰拱开挖支护和施工注意事项。分析施工重点,提出监控量测、超前支护、及时封闭仰拱、及时封闭二次衬砌永久支护、加设锁脚锚杆、预防塌方等安全保证措施以及质量保证措施。     

隧道三台阶七步法的工效研究

铁路大断面隧道三台阶七步开挖法目前已经在黄土、强风化岩层等Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩隧道施工中普遍采用。但由于湿喷设备、施工工艺衔接等诸多原因,隧道施工工效低下。因此研究开发了松土器、三喷头湿喷机械手等设备,不断优化了三台阶七步开挖法施工工艺,显著地提高了施工效能,其研究成果在沪昆客专云南段大坪地隧道出口得到成功应用。     

庆兴黄土隧道出口浅埋段施工技术

结合包西铁路BXS-2标庆兴隧道的施工实践,论述了根据地质条件、水文条件、施工季节,采取有效的公路改移、地表防排水和加强超前支护后,在湿陷性风积黏质黄土、下穿公路隧道浅埋段采用预留核心土三台阶七步开挖法的施工技术。结果表明,预留核心土三台阶七步开挖法减少了临时支撑的投入,节约了工程材料;可以使用大型机械开挖,各个工序之间衔接紧凑,提高了开挖的速度,缩短了工程工期,降低了工程管理成本,创造了良好的经济效益和社会效益,为以后在湿陷性黄土Ⅴ级围岩浅埋地段施工提供了宝贵的施工经验。     

上硬下软地层铁路大断面隧道施工方法优选

内蒙古八苏木铁路隧道穿越上硬下软地层,本文利用有限差分软件对该隧道的施工方法进行优选。结果表明:交叉中隔壁法和三台阶临时仰拱法对隧道初期支护结构位移的控制效果较好,台阶法的控制效果最差;三台阶临时仰拱法内力分布最均匀,对隧道初期支护结构整体的轴力、弯矩控制效果最好,三台阶七步开挖法的控制效果最差;不同施工方法下隧道初期支护结构的最小安全系数均大于规范值,其中三台阶临时仰拱法的最小安全系数最大。综合比较,三台阶临时仰拱法优于其他3种施工方法。经在工程中应用,该施工方法效果良好。     

高地应力条件下隧道施工方法研究

为探讨高地应力条件下不同开挖工法引起的洞周变形及支护力学特性,以大梁隧道为依托,采用数值模拟与现场量测相结合的方法,研究了隧道在三台阶法、三台阶七步开挖法和三台阶临时仰拱法3种不同工法下洞周变形及衬砌结构受力情况。研究结果表明:在高地应力条件下,可以根据掌子面岩性,灵活转换三台阶法、三台阶七步开挖法和三台阶临时仰拱法3种工法,这样既能控制围岩变形,保证隧道安全,又能加快施工进度,降低造价。     

浅埋大跨隧道合理施工方法研究

以昆明铁路枢纽东南环线呈贡隧道为工程背景,采用三台阶临时仰拱法、三台阶环形开挖留核心土法、三台阶法对隧道施工过程进行数值模拟,通过对不同施工方法下围岩变形、塑性区分布、支护结构应力和内力的比较分析,认为三台阶环形开挖留核心土法既能保证工作面的稳定性又能在一定程度上控制围岩变形,是浅埋大跨隧道比较合理的施工方法。     

大断面黄土隧道施工方法分析

研究目的:大断面黄土隧道开挖可采用双侧壁导坑法、CRD法、台阶法等,本文依托郑州至西安高速铁路大断面黄土隧道工程实例,通过对三种常用工法的理论分析,并结合现场初期支护下沉收敛、地表沉降的监测,对比分析各种工法的优缺点,提出适用于高速铁路大断面黄土隧道安全快速的开挖方法。研究结论:(1)在三台阶七步法、CRD法及双侧壁导坑法中,初期支护在施作二次衬砌前的安全系数分别为1.3、1.4、2.6,CRD法及双侧壁导坑法临时支护安全系数最小值为1.2、1.9,均能保证施工阶段的安全;(2)地表沉降值和黄土性质关联性更强,采用三台阶七步法和CRD法开挖,地表沉降值均在10 cm以上,双侧壁导坑法可将地表沉降值控制在5 cm以内;(3)高速铁路大断面黄土隧道无特殊情况下宜采用三台阶七步法开挖;(4)本研究成果可为类似断面工程的施工提供借鉴。     

大断面软弱围岩隧道合理开挖方法研究

贵广铁路天平山隧道开挖面积远远超出了常规普速铁路双线隧道,且需穿越高地应力软弱围岩地层,施工中遇到了掌子面不稳定,易坍塌,初期支护变形侵限严重,隧道施工进度极慢等突出问题。本文基于大断面软弱围岩隧道施工常用工法(包括台阶法、双侧壁法、CD法和CRD法)基本特征的系统总结和分析,评价了各种工法的优缺点,并利用数值程序再现了大断面软弱围岩隧道的施工过程,开展了工法比选的数值模拟分析,提出了以三台阶七步开挖为核心,通过一系列加强掌子面稳定性和洞周围岩稳定性控制的技术措施。     

大断面黄土隧道快速掘进施工方法研究

结合郑西客运专线张茅隧道的施工,通过模拟台阶七步开挖法的应力应变过程,以及对现场监控量测数据的分析,阐述在大断面黄土隧道中该方法的施工工艺和具体施工要点。运用该方法较好地解决了黄土隧道施工中诸多技术难题,且能充分利用开挖空间和大型施工机械,干扰少、速度快,是目前在大断面黄土隧道施工中安全、快速的施工方法,值得推广。     

城市地铁上软下硬地层Ⅳ级围岩浅埋大断面隧道开挖方案优化研究

针对贵阳地铁1号线某区间暗挖隧道上软下硬地层Ⅳ级围岩浅埋大断面工程特点,采用数值模拟计算、现场监测等手段,对区间隧道的Ⅳ级围岩进行优化分析,对比介绍了该施工条件下采用两台阶左右分步开挖法与竖撑加强两台阶分步开挖法对隧道稳定性的影响。实践表明,采用竖撑加强两台阶分步开挖法可有效控制区间围岩的变形,保证隧道施工安全,可为类似工程的设计、施工提供参考。     

三维GIS技术在三台阶七步开挖法隧道工程进度管理中的应用

针对"三台阶七步开挖法"在施工过程中步骤繁杂,步骤之间干扰大,施工组织较难,进度展现不直观等问题,提出一种基于三维GIS技术组织和管理隧道开挖进度的方法。该方法不仅可以梳理施工工序,预演施工进度,辅助指导施工,而且还可以管理和分析工区周边地质、环评和测绘资料,辅助专家开展隧道设计、调查与风险评估方面的工作。     

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。     

施工方法对黄土隧道围岩结构相互作用的影响

研究目的:因黄土自身特性,以致于黄土隧道施工时往往会出现围岩变形较大且支护结构受力情况复杂的现象,因而黄土隧道施工时一般采用分部开挖法。为了探明不同的分部开挖法对黄土隧道围岩结构相互作用的影响,现以某富水黄土隧道为工程背景,采用有限元软件Midas GTS分别对CRD法、CD法及三台阶七步开挖法进行数值模拟,分析比较三种施工方法下的围岩位移、应力及弹性反力系数k,并通过实测数据与既有理论对数值计算结果进行检验。研究结论:(1)不同的施工方法对富水黄土隧道的围岩位移、应力以及弹性反力系数k值大小确有一定的影响;(2)通过实测数据与既有理论的检验,证明了数值模拟计算结果的合理性,因此,表2中的围岩弹性反力系数k的取值,可为今后类似工程设计、施工等提供参考;(3)本研究成果有助于理解富水黄土隧道围岩结构相互作用的特点,并可应用于富水黄土隧道计算分析相关领域。     

三台阶六部短距法在铁路隧道施工中的应用研究

研究目的:新建贵(阳)广(州)铁路客运专线三都～五通间属于高原斜坡侵蚀、构造中、低山区,沿线地质构造复杂多变,隧道洞身地质中Ⅳ、Ⅴ级围岩等级所占比重大,施工安全风险高。针对开挖断面为138 m2～146 m2的特大开挖断面的软弱地质围岩铁路隧道,必须采取可靠的施工工法,才能确保隧道施工安全。研究结论:以贵广铁路大断面Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩地质隧道施工为背景,在总结了传统三台阶施工工法的经验基础上,施工采用三台阶六部短距开挖工法,将隧道整个开挖断面分为三个台阶六个作业面,上、中、下各台阶施工同步推进,弥补了CRD法或双侧壁导坑法等方法工序多、工期长、对围岩扰动次数多的不足,便于现场施工组织管理,且机械化程度高,缩短了工期。根据现场工程实践,该工法既保障了隧道施工安全,又提高了施工进度。     

小净距隧道开挖工法合理性研究

研究目的:复杂山区受各种控制因素的影响,小净距隧道邻近施工的情况时有发生,一般多采用保守的CRD等多部开挖工法,但多部开挖存在进度慢、工序繁琐、工程造价高等弊端。针对小净距隧道,为选择适宜的开挖工法,本文以郑家塔隧道与瓦塘2号隧道邻近施工为研究对象,论证小净距隧道采用三台阶临时仰拱法的合理性,以期为类似工程的设计与施工提供参考或借鉴。研究结论:(1)通过有限元分析软件模拟了粗圆砾土地层条件下大断面的郑家塔隧道采用三台阶临时仰拱法施工的全过程,研究分析了围岩的稳定性、新建隧道初期支护结构的安全性以及小断面的瓦塘2号隧道衬砌结构的安全性;(2)目前,兴保铁路已开通运营,从当时施工的实际效果来看,采用三台阶临时仰拱法施工和设计支护措施,确保了施工的安全、顺利进行,小净距隧道根据围岩和间距采用三台阶临时仰拱法也是合理的;(3)该研究成果可应用于小净距隧道的开挖工法设计与施工。     

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。