超大断面隧道小导洞先行与台阶反扩挖施工技术研究

针对隧道埋深大、节理裂隙较发育等不良工况下的超大断面隧道施工难题,为避免常规双侧壁导坑加临时支撑八步开挖方案所存在的断面开挖支护完成后衬砌跟不上、整体工期目标难以实现等风险,优化设计出了小导洞先行与台阶反扩挖施工方法。结合紫之隧道某标段北匝道隧道与主线两车道隧道交叉口位置处的超大断面隧道工况特点,从施工风险、施工进度、施工成本等方面模拟验证了小导洞先行与台阶反扩挖法相对于传统的双侧壁导坑法具有显著的优势。最后对小导洞先行与台阶反扩挖法的小导洞先行控制爆破施工技术、台阶反向扩挖施工技术等关键施工技术进行了研究分析。     

大断面隧道三岔口段施工技术及围岩变形规律

隧道斜井进入主洞三岔口段断面大、受力复杂、施工难度大,是长大隧道施工的关键。三岔口将隧道分为多个施工作业段同时施工,缩短了工程的工期,加快了隧道的整体施工进度。某山岭隧道斜井进入主洞处三岔口采用台阶扩挖法。斜井末端采用上下台阶,从上台阶向上挑挖4.2 m确定导洞高度,继续向前扩挖至对侧主洞边墙轮廓线完成导洞施工。主洞采用三台阶法,按照上台阶5.3 m、中台阶3.59 m、下台阶3.31 m依次向进口和出口方向开挖。三岔口段主洞断面面积92.1 m~2,为大断面隧道。大断面隧道的跨高比大,导致围岩和支护的稳定性变差,所以主洞在施工过程中应加强支护来保持隧道的稳定。利用ABAQUS有限元软件对隧道进行了数值分析,并直观地模拟了隧道开挖后围岩的应力分布,为隧道的施工提供合理依据。锚杆、钢筋网、衬砌、格栅和钢架根据不同的围岩等级按相应的要求进行了施工。通过对围岩及支护微小变形的监测,掌控了在开挖过程中围岩的稳定程度和支护结构的力学动态信息。对监控量测数据进行了回归分析,以较好地反映围岩变化规律,并分析各阶段的位移速率,预测最终位移值。监控量测数据表明:拱顶下沉和周边收敛的累计变形范围为8～14 mm。     

重庆轨道交通6号线大龙山站—花卉园站区间中厚水平层状岩小净距重叠隧道爆破开挖时序探讨

为减少小净距重叠隧道爆破开挖对结构及中夹岩的不利影响,以重庆轨道交通6号线大龙山站—花卉园站区间重叠隧道(长约500 m)爆破开挖为依托,首先结合工程实际情况及相关施工经验,说明重叠段总体施工方案优选为"先上洞后下洞"的开挖方法,但需根据净距大小采用不同的施工措施;然后通过理论计算论证了上下间距较小时爆破开挖不能保证结构安全,需要采用减震爆破及非爆破的开挖技术,才能保证中厚层状岩最小净距重叠隧道"先上洞后下洞"开挖方法的实现。实施效果证明:对于中夹岩厚度小于3.5 m的最小净距地段(长约25 m),可先行开挖上洞上台阶,预留下台阶,并待后行下洞减震爆破通过后,再采用非爆破开挖预留的上洞下台阶,以完全消除爆破开挖对最小净距中夹岩的影响,确保了最小净距段结构及施工安全。     

联合机械开挖在复杂结构暗挖隧道中的应用

针对第三系泥质粉砂岩富水地层中开挖施工和下穿建筑的特点,对超深管井降水后的非爆破机械联合作业隧道施工技术进行介绍。通过分析对比选择挖机搭载高频振动破碎锤、铣挖头组合联合机械作业,采用三台阶法对复杂地铁车站结构深埋暗挖隧道进行开挖,避免了因爆破震动对隧道群施工产生的安全风险、对周边建筑物扰动大的问题,解决了单一机械设备施工速度慢等问题。结合施工的监测数据分析,证实了非爆破联合机械开挖技术在泥质粉砂岩富水地层中的成功应用,为其他类似工程提供参考。     

保通条件下的高速公路改扩建岩质边坡开挖技术研究

通过对沈山高速公路改扩建工程岩质边坡开挖要求、工程地质、周边环境和石方石材开挖方法的详尽分析对比,提出了针对次坚石岩质边坡开挖的爆破、机械和气体膨胀破岩法(CO_2)开挖方案,并对提出的方案从技术、经济、效率和安全等方面进行了详细对比分析论证,确定了沈山线59个岩质边坡开挖点采用的主要方案和备选方案。在允许爆破条件下,首先选用爆破法开挖;其次选用CO_2膨胀破岩法、液压分裂棒或机载劈裂机和液压破碎锤组合开挖;最后选用液压劈裂机和液压破碎锤组合开挖;考虑沈山高速公路改扩建工程保通、紧邻秦沈客专的实际,在不允许爆破条件下,可依次采用除爆破法之外的其他上述方案。     

分岔隧道连拱段施工数值模拟分析及其方案优化

为进一步研究分岔隧道施工过程中的围岩力学性态,以某正在施工的分岔隧道为工程背景,采用FLAC3D有限差分软件对隧道施工过程进行了数值模拟,研究了分岔隧道施工过程中连拱段围岩及中隔墙的应力、位移分布和变化规律,在此基础上,对隧道施工方案进行了优化分析。研究结果表明:该隧道开挖过程关键工序为上台阶开挖,侧导坑开挖对围岩稳定性有较大影响,隧道采用中导洞台阶法直接开挖仍可以保障围岩稳定性,同类工程采用中导洞台阶法开挖是安全可行的。     

大断面浅埋地铁施工对地表影响的模型试验

以广州地铁站前停车线为工程背景,通过室内大比例相似模型试验,结合数值模拟计算,研究大断面浅埋地铁在上下台阶法不同开挖步骤中产生的洞周位移、地表和地层的位移响应。结果表明:通过相应的辅助工法和合理的施工工序,台阶法能有效控制上台阶开挖引起的洞周位移和地表沉降,从而控制整个隧道开挖对周边环境的影响,保证隧道快速、安全施工。     

超深复杂结构车站基坑开挖施工技术

以南宁市轨道交通3号线青秀山站工程为依托，采用超深群管井综合降水、大直径深长钢管柱成孔及定位技术、非爆破新型双牙高频振动高频破碎锤、抓斗等联合机械开挖、多节点立体交叉隧道施工等技术，解决泥质粉砂岩等地层降水难、大直径深长钢管柱成孔及垂直度控制难度大、基坑开挖效率低、明暗挖工程平面重叠和立体交叉施工难度大、群洞转换节点多等难题。在确保超深基坑、暗挖隧道开挖过程安全的前提下，有效控制了地表下沉，提高了复杂车站基坑开挖施工功效，缩短了工期，取得较明显的经济效益。     

扬州至绩溪高速公路宁绩段紧邻既有铁路线高边坡路堑爆破施工及控制技术

上跨既有铁路线立交桥台后路基开挖设计深度达34.5 m,为降低边侧山体危石对既有运营铁路的安全风险及爆破施工对铁路挡墙稳定性的影响,路堑施工采取"先防后挖"的总体方案。其中,针对山体表层危石灾害,采用柔性主动防护、被动防护网与刚性挡渣墙构建立体式多层防护体系;对于路堑浅部不稳定山体,采用机械破碎锤和静态破碎方式开挖;对于路堑深部岩体,根据《爆破安全规程》关于爆破飞石落距的控制原则,将危石滚落冲击范围划分为0~30 m,30~50 m,大于50 m等不同影响段落,采用浅孔爆破及中孔台阶控制爆破相结合的分区、分层开挖方案,将铁路挡墙振动速度控制在1.5 cm/s内,施工效果表明,该措施有效地控制了施工中山体的位移,保障了铁路行车安全。     

城际铁路暗挖隧道下穿地表建筑物非爆破施工技术

长株潭城际铁路市府至雷锋大道暗挖区间施工过程中需下穿地表建筑物熙源酒店,为了安全顺利地下穿该酒店,对开挖方法进行不断优化比选,先后采用了液压劈裂机、铣挖机、液压破碎锤等多种施工方法进行现场试验,最终结合施工进度、安全等各方面因素综合对比,采用潜孔钻机+液压破碎锤的方式进行开挖施工。施工中对建筑物进行监测,各项监测数据均在规范要求范围内,避免了爆破震动对酒店的影响。     

浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形现场监测试验研究

结合浅埋大断面大跨度隧道工程实践,对浅埋大断面大跨度连拱隧道施工变形进行现场监测试验,分析隧道施工全过程及在不同开挖工序下的施工变形特点。研究结果表明：1)左、右洞上台阶开挖引起先行隧道变形较大,引起的后行左洞变形较其它工序要大;2)后行隧道施工对先行隧道变形影响较大;3)右洞上台阶开挖对右洞变形的纵向影响范围为隧道跨度的1/4,右洞下台阶及左洞上台阶开挖对右洞变形影响范围为隧道跨度的1/3,左洞上台阶开挖对左洞变形影响范围为隧道跨度的1/3;4)对于浅埋大断面大跨度连拱隧道,应及早施作二次衬砌,以控制隧道变形。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

水压光面爆破在老格山隧道开挖中的应用

为解决云南地区灰岩隧道溶蚀破碎严重,开挖爆破超挖、补炮次数较多,爆破后粉尘体积质量较大,洞内空气质量不佳,影响作业人员身体健康等难题,在隧道开挖掘进施工中引入水压爆破,在炮眼一定位置处注入一定量的水,炮孔采用特制炮泥进行堵塞。通过工程实践总结,调整光面爆破钻爆参数,得到最佳爆破效果,有效地降低了粉尘体积质量,改善了洞内空气质量,提高了光爆效果和开挖循环进尺,相较于常规爆破有较大的优势。     

海底圆形小断面软土隧道施工技术

厦门翔安隧道服务隧道为类圆形隧道,开挖断面46m2,陆域端存在1000m的全风化土层-全强风化的岩土互层地层,隧道埋深6～40m,全部位于地下水位以下,受厦门地区强降雨的影响,隧道地下水非常丰富,土层遇水即崩解坍塌,就服务隧道在上述地层如何安全快速组织施工进行了论述,结合工程实例,认为采用台阶法（全断面或预留行车平台）施工最有利于小断面圆形隧道的施工、同时得出了该工法合理的初支参数、施工步长、设备配置等,对以后类似隧道施工提供了一定的参考和借鉴。     

湿陷性黄土隧道三台阶法施工时间应变规律

通过对湿陷性黄土围岩监测,揭示时间应变规律,结合此规律形成一套三台阶施工工法,并总结出使用此工法施工围岩的变形特性如下：上台阶开挖后稳定7d左右,表现为沉降,在施工二台阶马口时,允许上台阶初期支护在可控范围内下沉,也是应力释放的过程;三台阶施工沉降变形规律与二台阶类似,在仰拱封闭后,围岩趋于稳定。     

野三关隧道特大溶洞崩塌堆积体处治施工技术

介绍沪蓉西高速公路野三关隧道特大溶洞崩塌堆积体内超前支护、洞身开挖、基底处理的具体施工工艺。施工中采用长管棚跟管钻进、超前预注浆、台阶法开挖、工字钢支撑、基底注浆加固等处理措施,取得了较好的效果。     

宝兰铁路苏家川大断面黄土隧道三台阶施工变形控制技术

为研究第三纪砂质黄土条件下的大断面隧道施工变形控制技术,以宝兰铁路大断面黄土隧道施工为依托,通过midas数值模拟软件对比分析不同仰拱封闭距离引起拱顶沉降实测数据,阐述大断面黄土隧道施工变形规律,以确定其合理的仰拱封闭距离为35 m;采用三台阶临时仰拱法,合理控制开挖步距:上台阶为0.6 m,中台阶和下台阶为1.2 m;辅以注浆小导管超前支护和锁脚锚杆加固等技术措施,达到了很好的变形控制效果,最大沉降控制为50~160 mm;通过分析不同隧道断面净空变形规律,总结第三纪砂质黄土地质条件下,大断面黄土隧道施工预留变形量可取120~160 mm。     

大断面软岩隧道变形控制技术研究

隧道开挖后受地应力影响极易发生变形,严重的将导致坍方等安全事故,若侵入结构还需要二次扩挖处理。为保障软弱围岩隧道的施工安全,避免二次扩挖,结合国内外隧道的典型案例和经验,从分析围岩的强度应力比出发,针对不同的软岩类型,对预留变形量、预加固措施、弱爆破的基本原则,综合信息方法、支护措施、施工要点等内容进行归纳研究。研究表明:1)预留变形量选择要充分考虑隧道的最大地应力和不同软岩物理特性的影响;2)上台阶采取有效预加固措施后,可以实施大断面开挖;3)不同地应力环境,必须根据信息成果,针对变形特征优化设计支护参数后,变形完全能够有效控制。     

新建隧道爆破开挖对周围道路及边坡产生动力影响分析

以柳家村隧道工程为依托,运用FLAC3D分析软件建立三维计算模型,选取距离隧道洞口6 ,33 m两处关键截面,分析新建隧道采用三台阶爆破开挖时对临近边坡、省道及村道的动力影响。结果表明:爆破开挖对村道的影响最小;开挖隧道洞口时,洞口上部边坡处的断面最危险,最大振动速度十分接近规范允许值;当隧道开挖到33 m,且进行上台阶爆破过程中,上方省道会出现较大的振动情况;在对临近构筑物进行监测时,应至少监测垂直和水平方向的振动速度。     

小净距隧道群爆破动力分析

采用有限元软件ANSYS对某高速公路小净距隧道群进行爆破动力分析,得到钻爆施工过程中新建隧道爆破施工产生的地震波对既有隧道的影响程度,提出新建隧道爆破施工的控制速度参考值,并对小净距隧道群爆破施工开挖顺序进行优化。