新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法,研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备,并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策,如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等,形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的,可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题,提高拱部衬砌质量; 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头,大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量,更易于拼装; 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术,保证了接头施工精度,满足了拼装要求; 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据,得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律; 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高,施工过程中结构稳定可靠,安全性较高。     

隧道二次衬砌拱部预制管片顶升机构设计与应用

为满足隧道二次衬砌拱部预制管片的安装要求,将预制管片安全便捷地转移至管片拼装小车,基于现场边界条件及施工方案,结合优化设计理念,设计一种专用顶升机构。对顶升机构的结构方案、升降油缸选型进行详细阐述,并分析验证顶升机构升降油缸的稳定性。借助力学方法分析确定顶升机构的最佳安装位置,同时采用有限元方法对边墙衬砌台车门架系统进行强度校核。目前,该顶升机构已在重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道工程得到施工应用,共计辅助完成11组预制管片的拼装作业。理论分析及现场应用表明： 1）该顶升机构设计合理,强度及稳定性满足现场施工要求; 2）顶升机构投入使用期间,未出现故障,保障了拱部预制管片拼装作业的顺利进行。     

偏压连拱隧道衬砌优化分析

浅埋偏压连拱隧道衬砌形式直接关系到整个隧道施工及正常运营,该文采用有限元数值方法对不同衬砌形式下偏压连拱隧道结构受力及应变特征作了计算分析。结果表明,偏压连拱隧道采用分层曲墙结构将有助于改善结构受力状况,减小应力集中及上部位移,降低衬砌开裂渗水的可能性,从而为偏压连拱隧道合理设计提供理论根据。     

新型装配式衬砌技术在地铁隧道的应用研究

为研究新型装配式衬砌技术及其配套施工设备的应用,基于北京地铁6号线西延07标工程,对装配式管片拼装设备的组成、功能进行简述,介绍新型装配式衬砌技术在项目的应用情况,对新型装配式衬砌施工技术及其配套设备的特点进行总结。研究结果表明： 1）采用装配式管片拼装设备,可保证隧道施工质量; 2）采用装配式管片拼装设备,在大幅度提高施工进度的同时,施工人员可减少2/3以上; 3）装配式管片拼装设备可实现小竖井始发,显著提高隧道施工的机械化及自动化水平; 4）新型装配式衬砌技术有待进一步提高并推广应用。     

公路隧道上导坑施工拱墙衬砌接头存在的问题及工艺改进

本通过对上导坑法施工的隧道拱墙衬砌接头存在问题，提出工艺改进设想，以达到解决施工缝渗漏水及保证衬砌拱圈整体结构强度。     

矿山法地铁隧道结构耐久性分析及二次衬砌结构计算

通过对地铁矿山法隧道结构耐久性分析,提出不同于以往二次衬砌结构计算的新方法,即是建立在隧道初期支护与二次衬砌结构共同受力的基础上,并考虑初期支护本身耐久性等因素,释放隧道初支端弯矩进行二次衬砌结构计算的一种计算方法。该方法简单方便,且更符合矿山法隧道二次衬砌结构的计算模型。     

明挖隧道整体装配式结构接头形式的研究以及应用

对于大型或超大型城市的核心,利用在地下修建隧道的方式以缓解交通压力,早已成为了城市建设、经济发展以及交通脱困的最无奈的解决方式。但由于周边环境条件的限制,此类隧道的施工方式基本仍停留在最为传统的施工工艺上。隧道的施工周期长,环境影响大,建设投资及损耗也大。装配整体式结构的出现和应用,可以有效的解决上述问题。结合武宁路快速化改建工程Ⅱ标整体式结构试验段,对装配整体式结构街头的形式进行了分析及设计,推动配整体式结构在其他明挖隧道工程中的应用,并为后续的相关工程带来一点借鉴。     

基于矿山法铁路隧道复合式衬砌断面尺寸的施工问题分析及解决对策探讨

矿山法铁路隧道复合式衬砌有开挖成形、超欠挖、衬砌厚度控制难等诸多隧道断面尺寸问题及质量“顽疾”。基于高铁双线单洞隧道复合式衬砌设计和施工实践,分析隧道断面尺寸的预设、施工误差、断面测量、欠挖处理、二次衬砌混凝土厚度和方量等方面的问题,按照保证衬砌不欠挖同时严格控制超挖的理念,在隧道断面的尺寸预设和调整、断面测量方法、欠挖处理和初期支护基面修整、拱墙衬砌台车二次衬砌浇筑混凝土方量计算、断面尺寸质量控制等方面提出施工解决对策和建议。     

不等高三连拱隧道衬砌变形分析及控制措施

为找出不等高三连拱隧道衬砌变形的原因和特点,提出相应的施工对策。以京石线DK278+824～DK279+389里程段明挖施工的不等高三连拱隧道为工程依托,针对跨高不相等的特殊结构形式,分析其受力情况,指出该段不等高三连拱隧道衬砌变形的原因及特点。结果发现:高跨隧道混凝土衬砌受到覆土压力及侧向土压力的扭转,衬砌有逆时针整体转动的趋势,隧道底部通过换填片石混凝土可以有效地控制隧道衬砌的竖向位移。通过数值模拟计算,证实了该控制措施的可行性。     

漫谈矿山法隧道技术第八讲——中流动性衬砌混凝土的应用

针对目前我国隧道衬砌出现的充填不密实、背后存在空洞、局部厚度不足、存在潜在的初期开裂等问题,而有关衬砌混凝土的研究文献几乎没有,大家好像习以为常。介绍日本采用的中流动性衬砌混凝土,介绍其基本观点、特征、决定其配比的基准、设计基准强度、施工、现场试验、现场应用及应用效果等,以引起大家的关注。提出对传统的方法要针对问题逐步改善,也要结合隧道衬砌混凝土的特点,研究开发适用于隧道衬砌性能、能够消除可能存在潜在缺陷的衬砌混凝土。     

联拱隧道二次衬砌的时机和荷载分析

结合某联拱隧道现场监测,对洞周收敛和拱顶沉降的监测数据进行处理分析。通过分析拱顶收敛和洞周收敛的变化规律,探讨了隧道受力与二次衬砌施作最佳时机之间的关系;洞周位移黏弹性分析表明,在开挖46d后,围岩已趋于稳定,二次衬砌最终受力较小,可以进行二次衬砌作业。     

铁路隧道高精度悬臂边墙施工关键技术研究

采用矿山法施工时,隧道二次衬砌模筑混凝土在施工过程中易出现脱空、厚度不足、掉块等质量缺陷,对此,提出采用“拱部预制衬砌+悬臂现浇边墙”的新型装配式衬砌结构,以保证悬臂现浇边墙满足拼装要求。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,采用数值仿真+现场试验的方法,研究了悬臂边墙混凝土浇筑、边墙接头精度控制等工艺,形成了一套完整的高精度悬臂边墙施工技术。研究结果表明：1)通过“荷载+结构法计算模型”计算分析,悬臂边墙具备结构自稳定性;2)通过采用刚度大强度高的悬臂模板台车对称分次浇筑、台车二次精调、全过程监测等措施,保证了悬臂边墙的高精度和施工稳定性、安全性。     

宁和城际矿山法隧道下穿国铁隧道影响分析

为验证矿山法隧道设计的合理性和下穿货运铁路隧道的安全性,采用数值模拟方法,对宁和城际矿山法区间下穿宁芜货运铁路隧道的影响进行了研究分析。结果表明,区间隧道施工完成后,宁芜货运铁路隧道的最大沉降为6.7 mm,最大水平位移为1.2mm,引起的最大附加弯矩为32 k N·m,变形值满足货运铁路的运营要求,内力值也在结构的设计范围内。说明定向管棚+超前小导管的地层加固措施是可行的,矿山法隧道下穿铁路的设计是合理的,可为类似工程提供参考。     

浅埋软弱围岩地段双联拱隧道衬砌结构计算分析

通过对两个工程计算实例的介绍，阐述了高速公路双联拱隧道衬砌结构计算的思路和方法。通过对计算结果的分析，指出在浅埋软弱围岩地段，双联拱隧道衬砌结构设计应注意的一些问题，并提出解决问题的方法和建议。     

漫谈矿山法隧道技术第五讲——衬砌（一）

从使用性、应对未来不确定因素和特殊围岩时补充支护的力学功能等方面分析二次衬砌的功能,说明二次衬砌是确保隧道使用性、耐久性、降低不确定因素影响及具有力学功能的不可或缺的构件。分析衬砌的耐久性： 目前各国对衬砌的计划使用期限的规定一般是100年;调查显示,混凝土衬砌经过修补或采用“预防维护”体制,可以满足100年的耐久性要求,但运营隧道的衬砌有随时间逐渐劣化的趋势。隧道结构劣化的原因除了施工质量未达到设计要求外,主要是围岩劣化和衬砌本身劣化。结合日本的试验分析认为： 在耐久性设计中,可以不考虑围岩劣化的问题。混凝土衬砌的耐久性,多数情况下取决于混凝土的施工工艺。调查发现目前衬砌存在的主要问题有： 1）衬砌混凝土不密实; 2）衬砌背后留有空洞; 3）衬砌厚度不均匀,拱顶厚度偏薄且留有空隙; 4）衬砌混凝土存在潜在的裂缝。总结各国在提高隧道二次衬砌耐久性方面的主要措施： 1）尽可能不采用钢筋混凝土衬砌; 2）采用钢筋混凝土时,保护层厚度应不小于50 mm; 3）采用喷混凝土作为二次衬砌时,除计算厚度外,应增加50 mm的保护层厚度; 4）二次衬砌应设置仰拱; 5）仰拱和拱墙须“闭合成环”; 6）改善混凝土施工工艺; 7）减少混凝土衬砌的初始缺陷。认为在现有技术的基础上做好6）、7）两点,衬砌的耐久性将得到极大的改善。针对6）、7）两点,介绍日本在衬砌施工关键工艺--浇筑、捣固和养生方面的做法： 拱顶部水平压入浇筑工法、隧道衬砌拱顶捣固系统、喷雾养生和采用塑料模板,以期为我国同仁提供借鉴。     

采用矿山法修建公路隧道

修建公路隧道,其施工方法很多,大体有:明挖、盾构、沉井、沉埋、顶推、矿山法以及目前尚在推广运用于地下工程的新奥法理论等。在施工中具体采用那一种方法,将取决于地质、设备、投资、隧道设计形式、施工工期以及施工单位技术能力等。目前在我省,乃至全国,在已建的中、短山岭公路隧道中,使用矿山法施工的占相当比重。甚至目前采用新奥法施工的隧道,在遇到地质极不良地段时,仍使用矿山法施工。因此笔者认为,运用矿山法修建公路隧道,在短期内还不会有大的改     

偏压连拱隧道洞口段二次衬砌施工时机探讨

 针对富溪隧道左线出口段在围岩变形尚未稳定的情况下能否进行二次衬砌施工的问题，根据隧道变形监测结果推测衬砌施工后隧道的剩余变形，并据此计算出衬砌结构的内力和安全系数。结果表明，衬砌施工后产生的变形大小对其内力和安全性影响较大。若衬砌结构变形仅为剩余变形的6.5%，其安全性能够得到保障。现场监测结果表明，衬砌施工后内部应力普遍较小，未超过混凝土强度。这说明在围岩变形没有完全趋于稳定的情况下，只要能够保证衬砌施工质量，可以提前施作二衬。     

盾构法隧道与矿山法隧道对接施工技术

由于盾构经过长距离砂层中掘进,刀具损坏严重,且由于该段地层上软下硬,盾构进入该段时掘进非常困难,根据工期要求及对接方案的可行性的综合分析评价,选择矿山法完成贯通对接.详细介绍了盾构法隧道与矿山法隧道对接施工技术.     

钻爆法双层隧道的衬砌结构设计与分析

以某钻爆法双层隧道项目为例,采用同济曙光、midas Civil结构设计软件对隧道二次衬砌进行建模分析。通过研究车道板、车辆荷载及围岩级别对衬砌结构的影响,得到主要结论:车道板及车辆荷载作用对双层隧道衬砌结构的影响不可忽略;对于围岩级别较差或浅埋隧道,车道板可有效控制衬砌边墙的变形,并大幅减小衬砌结构内力峰值;对于围岩级别较好或深埋隧道,车道板无法改善衬砌结构内力,甚至导致内力水平增加。