新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题,在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上,采用现场试验的方法,研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道,采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的,结合超前加固、支护结构补强等措施后,支护结构累计变形较前期减小一半以上,支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖,隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内,相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%,工序循环时间减少3 h左右,月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。     

包家山特长隧道富水千枚岩地段快速施工技术

结合包家山特长隧道富水段的施工,围绕“上部弧形导坑预留核心土三台阶七步开挖平行流水作业法”,从施工方案和支护参数的选择、开挖方法的确定、支护体系的形式等5个方面详细介绍了富水千枚岩隧道施工方法,总结形成了富水千枚岩隧道快速施工技术。三台阶七步流水法结合超前、径向堵水技术,有效地控制了围岩的变形,相对于国内以往千枚岩地质隧道大多采用正台阶法及大截面型钢、锚索等控制变形的施工方法来说,本施工技术具有操作简便、转换灵活、施工快捷等特点,对同类工程具有一定参考价值。     

基于锚杆受力分析的软岩隧道变形规律及柔模支护技术

研究支护状态下围岩变形范围及其位移量将为合理确定软岩隧道开挖的预留变形量及其支护方案提供重要的理论依据。通过将隧道围岩简化为理想弹塑性介质,在围岩中布设全长锚固锚杆。基于锚杆与围岩的协调变形原理,建立杆体与其周围岩体相互作用的力学模型,分析锚杆表面摩阻力及轴力的分布规律,并根据杆体的静力平衡条件,推导出杆体与岩体相对位移为0的中性点位置及其最大轴力值,讨论初期支护条件下隧道围岩的塑性区及破裂区的厚度计算公式及其影响因素;综合考虑隧道表面围岩变形过程中的塑性位移和破裂区岩体的碎胀变形位移,提出隧道表面围岩的位移公式及预留间隙柔模支护技术,进而定量分析榴桐寨软岩隧道的围岩位移及其预留变形量。结果表明：通过锚杆轴力可以反演分析隧道围岩的变形范围,确定围岩稳定后的最终位移量;柔模支护结构能够大量吸收大变形软岩的变形能,且具有适当的刚度抵抗围岩的有害变形,研究成果可为合理设计软岩隧道的开挖及支护方案提供新的思路。     

地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构破坏及其控制措施研究

针对隧道施工期间砂质板岩、炭质千枚岩及绿泥石片岩等软弱围岩在地下水作用下发生软化、剥落、坍塌,继而引发支护变形侵限、喷射混凝土软化剥落、钢架扭曲失稳等灾害,以木寨岭公路隧道2号为依托工程,通过现场试验、监控量测等手段,分析地下水对深埋软弱围岩隧道初期支护结构失稳及破坏的影响,并提出了在地下水富集区,采用高强预应力锚索支护体系代替传统约束锚杆、环向注浆锚杆以及超前小导管注浆加固围岩的支护方法,降低了混凝土注浆压力及施工难度,避免因锚杆注浆不到位形成渗流通道而影响开挖围岩及初期支护强度,并通过采用高强预应力锚索加固措施,从而提高围岩自承能力及初期支护稳定性。     

兰渝铁路两水隧道高地应力软岩大变形控制技术

兰渝铁路两水隧道地质条件极为复杂,洞身围岩为千枚岩及炭质千枚岩,属极软岩,受高地应力影响,施工时发生了挤压性大变形,变形和破坏极为严重。以现场测试和理论分析为手段,结合隧道变形特征,探索和研究了适合两水隧道的软岩变形控制技术,并得出以下结论:1)软岩隧道的变形特性及稳定性(塑性区)取决于地应力、围岩的力学特性、开挖断面等,且与围岩的支护条件密切相关;2)通过采用加大预留变形量、加大支护刚度、多重支护,优化施工方法、适时施作二次衬砌等手段有效地控制了大变形,较好地解决了两水隧道高地应力软岩施工问题。在此基础上,提出了软岩隧道大变形分级标准及其对应的支护参数。     

昔格达地层隧道围岩及初期支护变形规律研究

为探明昔格达地层隧道开挖过程中初期支护背后空隙注浆的时机以及预留变形量的大小,以成昆复线铁路昔格达地层隧道为背景,采用现场实测与统计分析的方法对昔格达地层隧道围岩和初期支护的变形规律以及预留变形量进行深入分析。研究结果表明:1)昔格达地层隧道上台阶开挖后初期支护与围岩间存在初始空隙,拱顶围岩与初期支护间的差异沉降为1~2 mm,受地质、埋深及施工等因素影响,中台阶开挖较易引起隧道塌方,建议中台阶开挖前对拱部初期支护背后的空隙进行注浆回填。2)昔格达地层隧道预留变形量可根据掌子面施工揭示围岩情况调整,若施工揭示的昔格达组以页岩为主,建议预留变形量设置为24~30 mm;若施工揭示的昔格达组以砂岩为主,建议预留变形量设置为118~123 mm。     

考虑时空效应的浅埋软弱隧道预留变形量确定方法

在浅埋软弱隧道台阶法施工中,预留变形量不仅要考虑围岩累计变形量,也要考虑支护结构随围岩变形的时空效应。基于围岩变形监测资料,对某隧道支护与围岩的协调变形过程进行了详细分析,发现隧道收敛与沉降变形具有明显的时空效应,在此基础上提出了理想预留变形量下的变形模型。在考虑台阶法施工中的围岩变形时空效应下,对隧道的预留变形量进行了监测,上台阶节段初支段落整体上移200mm;中台阶衬砌在设计轮廓线外移150mm,节段长度不变且对应钢架半径增大150mm;下台阶节段钢架对应半径做同样的增加,对接中台阶进行拼装施工。后期监测资料表明,隧道在完成变形后基本达到了设计轮廓线位置。该预留变形量的确定方法既有效避免了大变形对隧道的影响,也解决了支护结构施工与材料用料上的矛盾问题,为浅埋软弱地层隧道预留变形量确定提供了新的思路。     

山岭隧道软弱围岩工程地质特性及施工对策

如何在软弱围岩地质条件下安全快速地修建长大隧道是当前隧道工程界面临的重要课题之一,尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时,常常形成大变形等地质灾害,严重影响施工安全和进度。通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机制及变形控制基本理念进行分析,并结合相关工程实例提出软岩隧道支护结构安全稳定性评判标准及施工应采取的相应对策。认为:1)软弱围岩隧道由于支护参数、施工方法选择不当,支护结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力时,往往会出现结构大变形和破坏;2)软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载,二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载,软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构强度;3)超前支护与加固技术可提高围岩的自承能力并减小作用在支护结构上的荷载,且应当成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向;4)在高地应力山岭隧道方面,应进一步开展施工阶段地应力测试,以利于针对性地选择施工方法和支护参数。     

散体围岩隧道开挖施工中超前小导管注浆的作用分析

散体围岩隧道开挖后,围岩稳定性差,易出现大变形沉降、掌子面挤出、拱顶坍塌等病害,必须进行超前支护。本文以某某高速公路杜夜隧道进口浅埋强风化岩层段为例,对超前小导管注浆在散体破碎围岩开挖中的加固机理进行探讨,采用FLAC3D三维数值模拟方法,结合遍布节理模型描述岩层结构的特点对小导管注浆施做过程中的受力、位移变形及支护效果进行研究,定量分析超前小导管注浆的加固机理。研究表明：对于散体破碎围岩,采用遍布节理模型可同时考虑岩块和节理属性,更符合岩体状态和工程实际;超前小导管注浆技术能改善围岩的力学性质,提高岩体的刚度及强度,增强散体围岩自稳能力,显著抑制散体破碎围岩的变形,减少隧道支护结构的变形和受力,避免散体围岩隧道开挖中坍塌现象的发生。     

深埋大跨度绿泥石片岩隧道变形规律及合理预留变形量

陕西宝鸡至汉中高速公路连城山隧道（双洞六车道）在穿越绿泥石片岩地层过程中发生了初期支护变形侵限、喷射混凝土开裂、钢架扭曲等严重大变形灾害,施工难度非常大。基于连城山隧道大变形现场调研和现场监控量测数据,统计分析了不同绿泥石片岩岩体状态下的隧道变形情况,研究了深埋大跨度绿泥石片岩隧道变形规律及合理预留变形量;在此基础上建立了深埋大跨度绿泥石片岩隧道施工变形控制基准。研究结果表明：隧道变形量与绿泥石片岩的岩体状态密切相关,绿泥石片岩呈粉末状时隧道变形量最大,绿泥石片岩呈块状或厚层状时隧道变形量相对最小;隧道变形整体上表现出拱部沉降明显大于水平收敛的特征;采用“三台阶留核心土法+拱墙部双层HK200b钢架+φ108大管径锁脚锚管+深仰拱”的施工方案时,粉末状、碎裂状（粉末加块石）、薄层状、块状或厚层状绿泥石片岩段隧道沉降量值分别为358~850,234~678,153~486,27~236 mm;其中以拱部初期支护的整体沉降为主,占总沉降的55.5%~86.1%;隧道沉降主要发生在上台阶和中台阶施工阶段,占总沉降的66.7%~82.7%;仰拱施作后产生的变形占比最小,为3.3%~4.9%。建议在以上4种绿泥石片岩岩体状态下,隧道预留变形量分别取70~95,50~70,30~50,15~30 cm;在保证隧道施工场地的前提下,应尽量缩短台阶长度,减少初期支护封闭成环的时间。     

浙江省公路隧道科技成果回顾与展望

为促进浙江省公路隧道工程建设中科技创新成果的推广和应用,回顾数十年来浙江省公路隧道建设的发展历程,总结浙江省隧道工程领域的科技成果及其应用情况,包括特殊隧道建设技术、安全节能运营技术和隧道养护技术3方面代表性成果。然后,分析浙江省公路隧道领域在钻爆法施工质量缺陷、钻爆法机械化信息化程度低、TBM/盾构法占比低、智能新技术应用少、预防性养护与装备技术应用滞后等方面的短板。最后,提出未来浙江省隧道工程安全、智能、绿色3大重点发展方向。     

导读台9线苏花公路改善计划

正推动中之台9苏花公路改善系建构于强化路线抗灾维生性及运输安全服务性,该计划目标系为改善苏花公路的安全性与可靠度,范围系台9线苏花公路山区路段,北起苏澳附近台2线与台9线路口(里程104K+726),往南经东澳、南澳、鼓音、汉本、和平、和中、和仁、清水至崇德(立雾溪畔止,台9线里程约182 km),全长约77 km路段中,总计改善长度约38.4 km,其中,隧道段就占23.4 km。其计划经费约492亿元,含用地、规划、工程及物价指数调整,用地需求除路线构造使用,并考量路线安全维护设置地磅管制站及交控系统设施需求。2010年底完成环评后,2011年初动工,预定2017年完成,全面开放则需俟其机电系统、交通控制系统及防灾系统等工程之整合与测试完成后方可通车。     

三连拱小净距隧道设计案例探讨

都会区新建公路隧道,一般受限于住宅稠密与用地取得面积,往往须缩减隧道间之距离,因而衍生出隧道连拱行为。本文以台湾新北市新店地区新建三连拱小净距隧道为例,探讨设计开挖支撑方法。本案例隧道所经过地质材料强度低,连拱开挖后剩余中间岩柱强度不足以支撑上方岩体,因此采用三连拱眼镜式中间导坑开挖工法,并构筑混凝土壁体,作为主隧道间岩体强度改良以及隧道临时开挖支撑承载点,其设计经验希供后续类似案例之参考。     

地铁隧道浅埋段斜井进正洞交叉区施工技术

昆明地铁3号线太平村站—虹桥村站区间隧道采用矿山法施工,斜井进正洞交叉区处于浅埋软岩地段,且地表附近有快速路及地下管线,施工不当易引起塌方,造成路面开裂,使地下管线产生破坏。工程在斜井进正洞施工过程中坚持“超前探,弱爆破,短进尺,强支护,勤量测,早封闭”的原则,采用横向小导洞垂直正洞中线挑顶的施工方法,快速、顺利地完成了该区的施工,确保施工安全。供类似工程参考。     

大连市石葵路西隧道施工对原隧道及民居影响的控制分析

该文以大连市石葵路西新建隧道为实例,从多个角度阐述了新建隧道施工对既有隧道结构的影响。     

机场滑行道下方以NATM排除地锚之潜盾施工案例探讨

桃园国际机场联外捷运CU02A标穿越WC滑行道路段,其潜盾机到达端遭遇二期航厦开挖施工残留之地锚障碍,上下行隧道预期至少遭遇约20条残留地锚,其钢腱将增加潜盾机钻掘之风险及影响滑行道营运,此为潜盾少见遭遇之特殊障碍情况。为将影响滑行道营运风险降至最低,经评估以NATM隧道方式事先去除残留地锚,并于NATM隧道外衬砌施作完成后,再将土方回填,以便潜盾机直接驶入,于既有端墙弃壳,降低潜盾施工风险。遭遇地锚障碍路段,先由局限地面空间施作垂直双环塞止水灌浆及抽水井降水外,并由航厦地下层之既有侧壁破镜后,进行NATM隧道开挖,前已成功穿越滑行道与完工。本文首先介绍本工程方案评估及对策发展思维,接续由施工阶段NATM隧道施工结果,探讨其开挖安全稳定及沉陷管控,最后就潜盾隧道穿越WC滑行道至到达之施工成效进行检讨,以期供工程界参考。     

硬岩掘进机在长大隧道工程中的应用

通过介绍硬岩掘进机的设备性能和施工特点,以及其在长大隧道施工应用带来的优势,突出说明了隧道掘进机先进的设备功能对隧道修建技术水平的极大推动,阐明了掘进机在地下工程建设领域广阔的应用前景,对掘进机的推广使用具有指导意义。     

基于发光反光高性能涂料的隧道照明安全与节能技术应用研究

为解决公路隧道照明节能压力和品质提升之间的矛盾问题,采用新型发光反光高性能涂料用于隧道涂装。通过模拟分析不同涂装方案对路面亮度、亮度均匀度及目标物亮度的增益作用得到适用于工程的应用方案。依托工程应用效果表明,采用发光反光高性能涂料涂装后,隧道行车安全性和舒适性程度更高,所用方案可降低隧道照明年运营能耗在20%以上。本技术对提升隧道照明安全和节能水平、推动隧道提质升级具有促进作用。     

一种特殊型式公路隧道洞门的设计

为了满足隧道洞口景观设计的要求，设计了一种特殊型式的公路隧道洞门，制作了计算机3D效果图和动画，指出了这些特殊型式隧道洞门的优点和特点，并用ANSYS5．6大型有限元软件对该结构的稳定性和结构内力进行了计算分析，该种型式隧道洞门受到建设单位和有关专家的一致好评，可为今后公路隧道洞门的设计提供参考和借鉴。     

复杂条件下城市隧道改建设计

以沈家门海中洲隧道为例,通过对隧道改建方案进行详细比选,在结构设计、原隧道塌方地段处理方案、开挖方案及监控量测中采取相应的技术措施,顺利完成隧道改建。得出以下结论： 1）针对海中洲隧道实际情况,改建方案采用扩洞方案更具优势; 2）设计采用比一般隧道适当加强的结构支护参数及地表注浆锚杆加固、塌腔处理、塌腔回填等塌方综合整治措施,对条件复杂的海中洲隧道是适用的; 3）对于扩挖的隧道,应在老衬砌的掩护下进行开挖及支护,保持初期支护紧跟,并尽快实现封闭成环,施工中应加强监测,保证施工安全。