城市水下浅埋暗挖隧道最小覆盖层厚度确定方法

为了保证隧道的交通功能,实现城市水下隧道与近岸道路的连接,解决矿山法隧道水下段最小覆盖层厚度问题,通过对国内外水下隧道最小覆盖层厚度确定方法的讨论,针对江西赣州市蓉江四路章江隧道水下段最小覆盖层厚度,提出一种更为经济、合理的确定方法。该方法通过采用工程技术措施,以风险分析、数值计算、监控量测为手段,确定施工风险大小,结合交通功能、经济分析、社会效益,确定最小覆盖层的优选方案。最后,对提出的确定方法进行总结。     

城市水下隧道设计思路与方法浅析

结合城市水下隧道工程项目,对城市水下隧道的设计思路与方法进行探讨,包括隧道的功能设计、工法选择、最小覆盖层的确定、结构设计及机电系统等。通过对关键技术的剖析,提出城市水下隧道关键点设计的主要思路、参照指标与方法,可为其他类似隧道工程设计提供借鉴。     

工程类比法确定重庆朝天门两江隧道最小覆盖层厚度

隧道的成拱效应与覆盖厚度的大小有着密切关系。水下隧道的覆盖厚度对其建设的安全和造价起着重要作用。因此,对水下隧道的最小覆盖层厚度进行研究具有较大的工程意义。将重庆朝天门两江隧道与国内外一些知名海底隧道进行比较,得出其最小覆盖层厚度,对该工程的设计和施工具有重要参考价值。     

水下隧道大跨分岔结构设计与围岩稳定分析

长沙市营盘路湘江隧道主线与匝道分岔段为大跨扁坦结构,最大开挖跨度达21m,与单洞4车道相当,应作为特殊节点进行设计。通过调研与分析,从最小覆盖层厚度、净空断面、结构型式、支护参数等多方面分别对分岔隧道的最优设计方案进行论证,并采用地层一结构力学模型予以验证。研究表明,隧道东汉大跨结构最小覆岩厚度可按不小于12m进行控制;通过优化下半断面矢跨比可进行抗水压衬砌的内轮廓断面设计;江底隧道的抗水压支护结构体系应包含内、外2个层次;初步设计方案合理,技术先进。研究成果对于大型越江交通隧道工程具有参考意义。     

岩溶隧道侧部岩盘突水机制研究

我国岩溶地区广泛分布,隧道建设穿越岩溶区域极易发生突水突泥灾害。为防止灾害的发生,采用隔水关键层原理对断层段岩盘突水力学机制进行了理论分析研究。就岩溶隧道断层段岩盘力学破坏机制探讨建立了溶腔位于隧道侧面条件下断层突水力学模型,推导了岩溶隧道断层段岩盘最小安全厚度计算公式,并结合工程实例对岩盘最小安全厚度的确定进行了讨论。对于压性断层,最小安全厚度计算依据以水压0.8 MPa为分界,小于0.8 MPa时应按抗弯强度分析,反之则应按抗剪强度分析,同时不能忽略零水压情况;对于张性断层,最小安全厚度计算需考虑侧方岩体上下部长度,较长部分更易被破坏,等长时下部易被破坏。确定岩盘最小安全厚度,综合考虑岩盘力学性质、溶腔水压及隧道半径等因素,对侧部岩溶隧道断层段设计施工提供了具体参考。     

水下盾构隧道的合理覆土厚度数值模拟分析

针对水下隧道长期赋存于富水环境中,围岩的力学性质较差,地层的成拱能力降低的特点,研究水下盾构隧道的合理覆土厚度,为设计与施工提供参考。在国内外学者研究成果的基础上,依托具体的工程实例,鉴于实际施工中盾尾管片壁后注浆对盾构隧道的动态上浮作用和对地层沉降的影响,进而确定对盾构隧道最小覆土厚度的影响,同时基于水下隧道突水风险研究,综合考虑水、土、注浆浆液的动态影响,通过对颗粒流数值模拟结果进行分析,给出水下盾构隧道合理覆土厚度和最小覆土厚度临界值的判定依据和条件,采取必要的信息化施工和响应联动措施,控制水下盾构隧道浅覆土穿越水体地层变位,保证工程和环境的安全。研究结果表明:双洞隧道的地表沉降曲线基本符合Peck沉降槽理论,随着埋深的增加,地表沉降将由2个独立的沉降槽逐渐发展叠加为1个新的沉降槽;对于依托工程而言,隧道覆土厚度的临界值为1.3D;围岩的竖向位移随距隧道中心线距离的增大而减小,当距离增大到0.5D后位移变化不再显著;隧道开挖后,由于隧道顶部土体拱效应的发挥,不同埋深情况下作用在管片上的土压力将明显小于初始土压力,且压力值与埋深成正比。     

地形变化对水下盾构隧道合理覆土厚度的影响研究

采用泥水平衡盾构在软土地层中开挖隧道,确定浅埋段的合理覆土厚度是一个重要的技术难点,而河床地面坡度的变化增加了问题的难度。本文依托某过江通道工程,建立盾构隧道在软土中掘进的计算模型,采用理论分析和数值模拟的方法研究地面坡度变化对合理覆土厚度的影响规律,得到如下结论:粘土地层的最小极限支护压力由盾尾通过计算断面时的计算值控制,砂土地层的最小极限支护压力由切口通过计算断面时的计算值控制。合理覆土厚度随河床地面坡度的增加而增加,对于粘土地层,当河床地面坡度大于20°时必须采取辅助施工措施。本文的研究成果对水下盾构的合理覆土厚度的选取提供了依据。     

城市水下隧道最小埋深的设计方法研究

基于城市水下隧道环境条件的特殊性,以长沙市营盘路湘江隧道为依托,提出水下隧道最小埋深的设计标准流程:首先,在对日本经验法、挪威经验法和顶水采煤法等工程经验法分析的基础上,提出隧道最小埋深的初始值;然后,通过线路纵断面的拟定,并结合典型隧道工程类比,不断调整该初始值;最后,结合数值分析法的验算结果,确定隧道最小埋深的合理...     

新建隧道三台阶方法对既有隧道安全性影响

文章以承唐高速公路承德段隧道工程为依托,采用三维建模方法,对不同的围岩类别,在一般情况和偏压情况下,新建隧道施工过程对既有隧道衬砌结构安全性进行了分析;并通过安全等级的划分,确定了既有隧道衬砌风险等级;通过对衬砌安全等级评定从而确定邻近隧道合适的净距。     

营盘路湘江隧道水下浅埋大跨段隧道施工工法研究

为保证营盘路湘江隧道水下浅埋大跨断面的施工安全,合理地确定施工组织方式、施工措施及超大断面施工方法,通过借鉴前人研究的成果,提出水下浅埋大跨段的施工工法设计方案,并利用三维模型对开挖过程进行仿真模拟。计算及施工监控数据分析证明了施工过程中采取的14部开挖、双层支护、提前扩挖过渡等技术的合理性,成功解决了湘江水下最大跨度隧道施工安全稳定的难题。     

衬砌劣化对水下盾构隧道变形的影响分析

针对目前世界最大直径水下盾构隧道的工程背景和劣化环境,通过分析衬砌劣化机理和行业规范标准确定了以有效厚度考量衬砌结构劣化,采用强度折减原理对强度参数进行逐步地折减,建立了考虑地层土性和覆土厚度影响的水下盾构隧道衬砌劣化模型,运用数值计算方法分析了衬砌劣化的多种组合工况,从而对衬砌劣化引起上海长江隧道（崇明越江通道）变形的特征表现和趋势规律进行了研究和探讨。研究结果表明：基于有效厚度折减的衬砌劣化分析方法能够有效地反映劣化后隧道结构的整体变形状况,且计算结果可靠合理,可为盾构隧道健康状态诊断与分析提供理论依据和技术支持,也可为运营管理部门正确及时的养护维修提供借鉴和指导。     

考虑岩墙厚度的大断面隧道掌子面稳定性分析

基于道吾山隧道施工过程中发生的突水灾害,建立了三维情况下掌子面前方岩墙的力学计算模型,推导了突泥突水下隧道掌子面岩墙厚度的计算公式,与极限分析上限法进行了对比分析,并对各计算参数的影响进行了分析;根据隧道已有的力学参数,计算了不同溶腔压力作用下,隧道掌子面前方岩墙的最小安全厚度;运用数值分析了不同岩墙厚度下隧道掌子面前方溶腔的临界压力值,通过对比分析了数值模拟结果与理论计算结果,验证了这一方法对于研究隧道前方存在有压溶腔的掌子面稳定性具有一定意义。     

富春江通航隧道建筑限界及内轮廓设计研究

基于目前国内外对大断面通航隧道的设计和施工尚无可参照的标准规范,以富春江七里泷航道通航隧道工程项目为依托,分析满足隧道水下断面形状要求、水上部分建筑界限要求以及通航隧道安全保障的措施要求,并结合围岩及隧道结构的受力特点,应用最优化方法及相关分析计算,对隧道内轮廓进行优化设计,提出了满足Ⅳ级单线航道的大断面通航隧道断面,综合经济性及结构受力角度合理性考虑推荐采用曲墙式断面。     

矿山法海底隧道废水排水系统设计实践

以青岛胶州湾海底隧道工程为依托,对废水系统排水能力的确定、废水提升方案的选择及废水泵房优化设计等方面进行分析,探讨矿山法海底隧道废水排水系统的主要关键技术。主要结论如下： 1）废水排水能力确定的关键在于隧道的结构渗漏水的定量,常规的水下隧道的结构渗漏水量数据不一定适用于海底隧道,必须实际测量后确定; 2）废水提升方案关系到排水的经济性和安全性,核心在于选取安全可靠的水泵类型; 3）废水泵房优化主要从废水池有效容积、结构设计及设备检修等方面进行展开分析; 4）矿山法海底隧道废水排水系统的设计,必须从隧道实际情况出发,综合考虑各类影响因素,以达到安全、经济的设计目标。     

水下隧道穿越江河海湾的综合优势

当城市交通需要穿越江河海湾时,通常是在桥梁与水下隧道方案之间做出选择。从工程的造价、耐久性、安全、生态环境和社会效益等角度,通过对水下隧道与桥梁渡越方案的分析、对比和论证,得出采用水下隧道方案穿越江河海湾相对桥梁具有较大综合优势的结论。水下隧道的优越性主要在于:运营期间不影响水路航运;不受恶劣气候的影响,保证交通全天候正常通行;占地少,拆迁量小;能保护原有水域自然风光;可有效安排各种市政管道穿越水域;具有很强的抵御自然灾害和战争破坏能力。     

南京纬三路过江通道环境通风系统设计

纬三路过江通道为国内双管、双层水底盾构隧道中距离最长的项目。隧道建成后交通量增长迅速,为营造舒适乘车环境,对隧道的通风系统提出了严峻的挑战。结合该工程的实际特点,对其通风、温升等问题进行了介绍。     

基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价

为解决既有隧道衬砌结构病害威胁交通安全、影响交通质量和使用寿命等问题,从工程施工、自然环境和工程地质3方面共13个独立的既有隧道衬砌结构病害影响因素入手。首先,采用层次分析法（AHP）建立既有隧道衬砌结构病害形成因素指标体系,提出基于层次-可拓（AHP Extenics）模型的既有隧道衬砌结构病害评价方法; 然后,结合工程实际和专家打分确定病害评价指标权重,进而利用相关函数对病害评价指标和权重进行可拓运算; 最后,得出既有隧道衬砌结构病害评价等级。该方法采用形式化的可拓综合评价模型替代传统的模糊综合评价法,以定量的形式给出定性分析结果,使计算结果更加客观,为既有隧道衬砌结构的病害评价提供了一种新方法。     

苏州阳澄西湖隧道提质升级工程实践

为提升公路水下隧道服务品质,保障隧道通行安全，针对检查评定体系亟待建立、土建结构风险点多、机电设施故障率高、预防性养护与养护决策难以实施等问题，开展水下隧道提质升级实践意义重大。依托已建成通车的苏州阳澄西湖隧道，基于特隧特养、安全风险防控和信息化管养理念，系统性提出了设施本体性能改善、管养信息化水平提升及风险防控能力提升的提质升级解决方案。主要开展了以下工作： 1）土建结构病害处治、机电设施改造升级和交安设施性能完善设计与实施； 2）建立了隧道管养信息化系统； 3）研究制定了隧道检查评定体系和运营阶段安全风险识别与防范体系。方案实施后，苏州阳澄西湖隧道的设施技术状况得到明显改善，信息化水平和风险防控能力显著提升。     

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

基于塑性极限分析理论,建立了考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与流固耦合数值计算结果吻合较好,验证了该方法的合理性,进而研究了管棚预支护对隧道开挖面渗流力的影响,分析了地下水位和管棚剩余长度与开挖面渗流力的关系。分析结果表明:渗流力对隧道开挖面稳定性有显著的影响,而且渗流力与地下水位呈线性关系,当隧道在富水地层施工时,必须考虑渗流力对隧道开挖面稳定性的影响;采用管棚预支护可以显著地减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。