提高复杂环境下软岩隧道钢拱架安装质量的措施探讨

在实际施工中,钢拱架的安装质量难以控制,钢拱架的连接、垂直度、高程控制、横向偏差等方面往往达不到质量要求,这会对钢拱架的受力结构带来较大影响,从而导致出现隧道初期支护发生变形以及开裂等严重的问题,增加了隧道施工风险。文章通过云南省昌保高速公路石花洞隧道初期支护钢拱架的安装施工,介绍了提高复杂环境下软岩隧道钢拱架安装质量的相关措施。     

SCDZ133智能型隧道多功能作业台车及其施工技术

为了解决隧道钢拱架安装、装药、通风管路铺设、测量等常规性工作中存在的安装不到位、劳动强度大、效率低、效果差等问题。文章经过大量调研并结合中国铁建重工多年隧道产品研发经验,研发出具有自主知识产权的SCDZ133智能型隧道多功能作业台车。该设备具有先进的液压系统、独特的滑移装置与机械手装置、良好的机动性和多工况适用性、多功能特性以及自动定位及轮廓扫描特性,解决了隧道钢拱架安装、装药、测量等安装不到位、劳动强度大以及效率低等施工难题。同时,结合设备优势和隧道钢拱架施工经验,首创"322"钢拱架安装施工技术,大大地提高了施工质量与施工效率,推动了隧道钢拱架安装技术与方法的发展。     

双侧壁导坑法施工大断面浅埋隧道初期支护钢架施工质量控制研究

文章依托重庆两江新区人高路二期道路工程(K0+000～K1+240)项目明月湖隧道初期支护钢架施工,运用PDCA循环理论,确认了隧道钢拱架施工过程中主要质量通病为钢拱架倾斜度偏差,并确认了产生这一质量通病的主要原因是开挖施工出现超欠挖、左右导洞钢架定位误差和接头螺栓未拧紧.采取质量控制措施后,隧道初期支护钢架施工质量明...     

对《JTGD70-2010公路隧道设计细则》结构计算部分条文的修改意见

隧道结构问题的复杂性决定了目前隧道设计依然是以经验类比法为主,结构计算分析为辅。由于隧道的荷载和结构计算原理的研究难度较大,比较复杂,导致《JTGD70-2010公路隧道设计细则》中结构计算方面存在的一些问题没有得到及时发现与修正。文章针对细则中深埋连拱隧道围岩松散压力计算方法、初期支护与二次衬砌计算模型的拱脚约束方法、钢拱架与喷射混凝土进行强度校核时弯矩仅由钢拱架承担等方面存在的问题,进行了分析与探讨,并提出了相应的修改意见,建议在下一版细则修订时,使其更加完善,从而更好地用来指导隧道结构计算与设计。     

基于结构特征曲线的软岩隧道钢拱架力学效应研究

针对传统锚喷支护难以适应软岩隧道大变形的问题,文章通过把钢拱架和喷射混凝土同时工作分为钢拱架单独工作和联合工作两个阶段,利用SAP2000有限元程序研究了实腹式型钢拱架和空间钢桁架拱的力学特征及其单独工作的力学效应;考虑材料非线性与几何非线性,研究了钢拱架在不同支撑条件下的极限承载力和极限变形能力。结果表明:(1)将钢拱架单独工作作为支护的一个阶段是可行的;(2)侧向支撑及拱脚的约束情况对实腹式型钢拱架的作用效应有决定性影响;(3)空间钢桁架拱的整体刚度大于实腹式钢架拱,受侧向支撑影响小;(4)提出了提高钢拱架承载能力和变形能力的方法,为喷射混凝土及其它支护措施的实施提供了更多的时间和空间选择。     

黄土连拱隧道支护结构力学特性现场试验

为研究黄土连拱隧道支护体系力学特性,文章以某黄土连拱隧道为依托,采用钢弦式传感器,对围岩压力、锚杆轴力、钢支撑内力以及二次衬砌受力等进行系统测试与分析。结果表明:(1)在中墙墙顶与拱部的结合处以及在墙底与仰拱的结合处,围岩压力的波动比较大,最大压力值分别为195 kPa、115 kPa。位于围岩级别过渡段的隧道仰拱中心处的压力值较大,最大值为267 kPa,隧底出现较大底鼓趋势。围岩压力整体呈"双马鞍形"分布;(2)深埋段竖向围岩压力实测值与《公路隧规》中按连拱隧道半跨计算的结果比较接近。浅埋段按不同围岩压力计算公式得到的压力值均大于实测值,采用太沙基公式得到的压力值与实测值相对接近;(3)该黄土连拱隧道的初期支护与二次衬砌的荷载分担比例为47.66%和52.34%,二次衬砌处于明显的承载状态;(4)锚杆轴力较小,呈"鱼肚形"分布。钢拱架承受的荷载较大,在钢拱架强支护的作用下,锚杆发挥的作用有限;(5)中墙扭矩的存在,验证了黄土隧道中纵向效应的存在,在设计与施工的过程中应该加以重视。     

浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究

进洞一直是隧道施工的关键环节,而洞口工程的顺利完成是暗洞正常施工的前提。目前,采用超前管棚支护、超前小导管注浆等超前支护方式基本能够保证隧道顺利进洞,但是大部分隧道进洞后在洞口段均会出现初期支护沉降变形较大的现象。山西省高(平)-陵(川)高速公路郭家川2#隧道洞口段围岩极其软弱破碎,在隧道采用超前管棚支护顺利进洞后,为了防止洞口段初期支护再次出现较大的沉降变形,提出在洞口段采用联合支护的方案,即将洞口段初期支护的钢拱架与护拱连接,并加强初期支护钢拱架之间的纵向连接,实践证明此方案是切实有效的。分析对比表明,对于浅埋软弱破碎围岩隧道,联合支护方案能够有效地减小洞口段初期支护的变形量,保证隧道结构的稳定性,从而保证隧道安全、快速进洞。     

山区高速公路隧道浅埋段关键施工技术

随着我国山区高速公路隧道建设的迅速发展,浅埋或超浅埋隧道在隧道工程建设中频频出现,浅埋隧道施工过程中的防塌施工技术就显得尤为重要。文章结合水平山隧道浅埋段施工实例,介绍了该隧道浅埋段施工过程中采用的双层超前注浆小导管超前支护形式、三台阶七步开挖方法及防止钢拱架下沉的技术措施,其经验和方法可供类似隧道工程设计与施工参考。     

穿越古滑坡川主寺隧道围岩破坏特征及稳定性研究

文章以川主寺隧道所处的工程地质条件为基础,通过现场调研分析了隧道围岩变形破坏形式主要为坍塌、掉块以及剥落.围岩稳定性三维有限元数值模拟结果显示,碎裂围岩自稳能力差,围岩变形以弹塑性变形、松弛变形为主;H型钢拱架支护结构对碎裂围岩稳定性起到积极的作用,并通过典型洞段现场位移监测数据分析结果得以证实.     

基于武当群片岩各向异性试验的隧道围岩变形机理分析

针对通省隧道拱顶出现纵向裂缝、拱肩钢拱架被剪断等变形破坏问题,文章考虑武当群片岩各向异性特点,基于波速试验、单轴压缩与三轴压缩试验,结合围岩变形特征调查与数值模拟试验,分析了武当群片岩试样应力-应变曲线特征与破坏形态特征,建立了弹性模量、泊松比、抗压强度随片理倾角从0°~45°~90°变化时的对应关系,提出了隧道围岩破坏模式,总结了隧道围岩变形机理。研究结果表明:武当群片岩各向异性在隧道围岩变形破坏过程中起到了控制性作用;非对称模式为隧道围岩主要破坏模式;当隧道围岩最大剪应力与片理空间关系不利时,围岩沿片理面发生剪切破坏。研究结果对武当群片岩区域在建或拟建地下工程的现场设计、施工开挖具有重要的指导意义。     

大断面海底隧道初期支护变异对二次衬砌安全性的影响

运用大型有限元通用软件ANSYS和钢拱架与混凝土间的粘结滑移退化模型,分析了海底隧道典型初期支护裂缝及钢拱架锈蚀对二次衬砌安全性的影响规律.相对于未开裂前,拱顶开裂造成二次衬砌边墙安全系数最大降幅达5.0%,拱腰开裂造成未开裂侧二次衬砌边墙安全系数最大降幅达15.6%;初期支护承受全部围岩荷载时,钢拱架锈蚀对二次衬砌拱顶安全系数的影响最大,80%锈蚀率时拱顶安全系数降幅为10.0%左右.     

某大桥钢桁拱架预压试验分析

以某拱桥主拱圈现浇施工为研究背景,参照其他同类桥梁主拱圈现浇施工经验和方法,结合现场施工条件,设计了某大桥钢桁拱架预压试验,提出了合理的预压方案,通过贝雷拱架预压,有效消除了其非弹性变形。同时,通过建立钢拱架有限元模型,对拱架预压进行全过程模拟,经理论计算与实测结果对比表明:理论计算值与预压实测值的偏差较小,实际测量值略小于理论计算值,表明拱架整体刚度大于理论计算值,其承载能力比设计更为理想。     

下穿高速公路的浅埋大跨隧道开挖力学行为分析

深圳市红棉路隧道具有埋深浅(约6 m)、跨度大(16 m左右)、周围围岩软弱、下穿机荷高速公路的距离长等特点。由于机荷高速公路车流量非常大、动态荷载强,因此该隧道施工难度高、风险极大。为研究该隧道开挖过程的力学行为,文章通过数值计算及现场测试方法,获得了隧道下穿高速公路施工过程中地表沉降、隧道拱顶沉降、掌子面挤出位移,初期支护钢拱架应力以及二次衬砌应力的动态变化规律。研究结果表明,在隧道开挖过程中,掌子面前方先行变形的影响范围为1~1.5倍洞跨。隧道掌子面进行锚喷支护加固措施,对减小隧道掌子面的挤出位移作用效果明显。同时,需合理确定支护时机,适当优化施工工序,加快隧道断面闭合时间,加强监控量测,确保隧道成功穿越机荷高速公路。     

复杂地质条件下软岩隧道大变形破坏机制及开挖方法研究

通过对汶马高速公路鹧鸪山软岩隧道多次出现的大变形现象进行分析,文章将围岩破坏分为3大类,即软岩塑流、板梁弯曲变形及结构面滑移。针对建设过程中的大变形问题,选取了50 m典型围岩区段作为试验段,开展了两台阶开挖参数优化试验及两台阶与三台阶开挖工法的比选试验。两台阶开挖参数优化试验表明,开挖进尺以及下台阶左右侧前后间距对隧道的稳定性影响最大。开挖工法比选试验中,通过对两台阶与三台阶开挖洞周位移、围岩与初期支护间压力及钢拱架受力的对比发现,两台阶开挖方法由于一次开挖断面过大,围岩来压快,导致洞周变形值及围岩与初期支护压力值相对偏大,钢拱架安全储备相对不足。因此,对于处于复杂区域环境中的软岩隧道,应结合现场实际情况适当调整围岩的预留变形量;合理地选择开挖工法与开挖进尺,且在围岩条件很差的情况下,采用三台阶法可有效控制大变形灾害的产生。     

浅埋偏压隧道进洞施工技术

文章结合铁寨子13隧道工程实例,介绍了进洞方案的比选、施工过程中出现的问题及其处理方法,提出了在浅埋偏压、复杂地质条件下采用明拱暗墙法进洞施工技术,既可确保洞口边仰坡稳定,又可保证进洞安全.在施工过程中采用超前长管棚注浆预加固、钢拱架和喷混凝土作初期支护、分部开挖等技术措施,从而确保了隧道施工的安全.     

大跨径铁路车站隧道施工力学特性研究

依托大(理)丽(江)铁路三线大跨车站隧道工程,对隧道(出口端跨度大于20 m)洞口段(48 m)进行了施工过程的三维有限元数值分析.通过对隧道围岩应力与塑性区分布状态的分析得出:大跨隧道核心土底部和边墙两侧出现了应力集中区域,拱顶部位易出现拉应力;临时横撑滞后4个循环(即8 m)可发挥作用,能够有效控制围岩应力分布形态和塑性区的发展;大跨隧道核心土塑性区完全贯通,最大塑性区出现于隧道两侧边墙中部.根据数值分析结果,在隧道应力集中区域进行注浆加固和合理的分部开挖,并从现场监控量测结果反馈出隧道围岩压力及钢拱架内力变化较小,说明隧道加固措施能够有效控制甥性区范围和减弱围岩应力集中现象.     

极软岩3车道大断面公路隧道设计与研究

以按欧洲标准设计的阿尔及利亚东西高速公路极软岩隧道为例,分析了极软岩的工程地质特性;从二次衬砌断面、锚杆设计、拱架选型、进洞方案等方面,介绍了该隧道的设计经验,并分别按照中国规范和欧洲标准进行了设计方案对比,分析了两种规范体系的隧道设计理念差异.通过分析比较,提出了"在以极软岩为主的隧道中,拱顶和边墙采用单心圆断面,减少系统锚杆数量,增强拱架刚度,适当增大洞口开挖高度"的建议.这对于国内同类隧道的设计、施工具有一定的借鉴作用.     

悬拼钢拱架现浇大跨度拱圈施工实例探讨

甘河沟大桥采用悬拼钢拱架现浇主跨125m的钢筋混凝土拱圈,根据本工程特点,对重点部位,如悬拼拱架施工、拱架预压、拱架横移、拱圈浇筑等进行先行试验才能确定工艺参数,同时系统地探讨了钢筋混凝土拱圈现浇施工技术措施,提出重,点控制技术,可为同类工程提供参考借鉴。     

不同分环方案的现浇箱形拱圈与拱架联合作用分析

拱架是有支架建造拱桥中必不可少的辅助结构,可保证其在整个施工过程中的受力和变形要求,并使成桥后拱圈的线性符合设计要求。当采用分环分段的施工方法建造箱形拱桥时,由于拱架与主拱圈的联合作用,先期形成的拱环与拱架之间存在联合作用,后续施工的荷载由已形成的拱环与拱架共同承担,从而减轻了拱架的负担,减小钢拱架的截面尺寸或其材料强度。文章以某上承式钢筋混凝土箱形拱桥为例,利用MIDAS/CIVIL软件建立计算模型,模拟分析了该桥两种分环浇筑方案的混凝土拱圈与拱架的联合作用。     

不同地质条件浅埋偏压小净距隧道施工力学效应研究

在不同地质条件下浅埋偏压小净距隧道的施工力学效应会有很大不同,尤其在半软半硬岩层中,隧道开挖会破坏软硬岩层交界处软弱围岩的稳定性,其施工力学效应更为特殊。文章采用有限差分软件FLAC3D对15种工况下隧道开挖进行了模拟,对均质硬岩、均质软岩和竖向半软半硬岩中不同净距隧道的拱顶沉降、中岩墙的水平位移、中岩墙最大主应力和围岩塑性区进行了分析。结果表明,均质硬岩隧道拱顶沉降最小,竖向半软半硬岩隧道拱顶沉降和硬岩比较接近,软弱围岩隧道拱顶沉降最大;竖向半软半硬岩隧道中岩柱上部围岩稳定性较差,中部水平位移最大;隧道开挖引起软岩侧洞室上覆盖层围岩稳定性变差,可能引起隧道坍塌。