一种无中导洞连拱隧道衬砌开裂原因分析及结构优化

为解决传统连拱隧道中导洞法施工工序繁琐、结构受力转换复杂等问题,云南某隧道采用了一种无中导洞连拱隧道,其后行洞钢拱架焊接于先行洞钢拱架,使初期支护相互搭接形成了连拱隧道中墙,从而避免了中导洞开挖,但在隧道施工中,先行洞二次衬砌左侧起拱线至左拱腰出现了大量纵向与斜向裂缝。结合隧道实际地质和施工状况,运用Flac3d建立了地层-隧道结构数值模型,研究分析了初期支护各自独立封闭成环和初期支护搭接处界面特性对无中导洞连拱隧道衬砌开裂的影响。结果表明:后行洞初期支护独立闭合成环时,即使初支结构之间产生了一定的滑移,隧道衬砌结构仍处于安全状态;后行洞初期支护未独立闭合成环时,搭接处会产生较大的相对滑移,初期支护承载力不能充分发挥,难以有效控制围岩变形和塑性区发展,先行洞二次衬砌承受了较大的围岩荷载,其左拱腰内侧边缘拉应力远超过了衬砌混凝土的抗拉强度,由此造成了左拱腰处衬砌开裂。因此,为避免无中导洞连拱隧道衬砌出现裂缝,建议在设计中应使连拱隧道初期支护各自独立闭合成环,合理加强中墙位置初期支护结构,施工中对关键施工环节、关键受力部位采取有效控制措施,保证支护结构的整体承载力。     

钢架岩墙组合支撑工法动态施工力学特性及其应用

京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m，最大开挖断面尺寸为19.5 m×13.1 m，是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道。浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ，Ⅳ级硬质灰岩为主，且施工工期紧，传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐，临时支撑多，施工效率低，无法满足工程工期需求。基于以上背景，提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法，主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系，在减少临时支撑的同时，中部岩墙还能通行车辆，5个工作面可同时施工，从而实现快速施工；在此基础上，进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法，对该工法的动态施工力学特性进行研究。结果表明：施工过程中，隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期，支护结构内力在此期间增长迅速，波动较大；中隔壁是支护结构中受力最不利处，其余部位结构受力对隧道施工反馈很小；影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖，影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖；支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要；通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率，缩短施工工期，是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法。     

浅埋段软岩隧道施工工法优化模拟应用分析

隧道洞口浅埋段施工易受地表水及不良地质条件影响,隧道大变形或掌子面溜塌事故频发,施工安全风险极高。为解决洞口浅埋段软岩隧道变形控制难题,建立三维数值模型,对不同施工工法的围岩变形及其优缺点进行对比分析,确定采用三台阶临时仰拱法,并通过现场应用验证了优化工法的可行性。结果表明:该工法可在中、下台阶增设临时仰拱,隧道初期支护及时封闭成环,支护结构受力得到改善,对变形控制效果较好。虽相比CRD法在控制隧道变形方面略有不足,但综合各方面因素,优先考虑选择该工法,并采取了分阶段支护参数加强措施。经现场施工实践验证,采用该工法配合分阶段补强支护措施,初期支护变形增长速率很快减小并趋于稳定,可有效控制隧道初支大变形,保证施工安全和进度。     

单洞法施工双连拱公路隧道的探索

连拱隧道避免了洞口路基或大桥的分幅,与洞外线路连接顺畅,同时在适应地形条件、环境保护以及工程数量上都具有优越性。研究和发展连拱隧道新的施工技术具有非常重要的意义和价值。本文就衡昆国道主干线(GZ75)富宁~广南高速公路1合同段上3座双连拱隧道大胆地采用了单洞法施工工艺,实践证明该工艺较常规的三导洞法和中导洞法施工在工艺、造价、工期以及安全质量上都有着明显的优点。单洞法施工技术的成功探索,给双连拱隧道的设计与施工开辟了一个新的思路。     

全风化花岗岩浅埋地层超大断面隧道施工工法研究

为了解决全风化花岗岩浅埋地层超大断面隧道的施工技术问题,以赣(州)龙(岩)铁路新考塘隧道为工程依托,采用数值计算方法对超大断面隧道施工工法进行研究,对比分析了3种施工工法引起的围岩及结构应力特征、隧道支护体系的变形以及施工的可控性,得到"靴型大边墙+加劲拱双侧壁临时横撑开挖法"更适用于新考塘隧道超大断面段施工,并付诸实施,工程实践证明该法可行,可为类似工程施工提供参考。     

不同工法在炭质片岩隧道大变形控制中的应用研究

隧道施工工法在控制位移变形、资源投入、工程进度、施工成本以及保证施工和结构安全等方面有着重要的作用。为解决炭质片岩隧道修建过程中存在的大变形、坍塌、初期支护及二次衬砌开裂等问题,以谷竹高速公路宴家隧道、关垭子隧道为例,对复杂地质条件下,含绢云母炭质片岩隧道施工工法的适用性进行了研究。通过对软岩隧道施工工法进行分析,并结合工程的地质特征和隧道的断面大小对施工工法进行了优选,经过现场实际验证,说明三台阶法、CRD法、双侧壁导坑法能有效控制围岩大变形,且控制能力依次增强,另外超前预支护对预防隧道坍塌有显著的安全保障作用。     

郑万高铁隧道大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性研究

为研究郑万高铁大型机械化配套全断面法施工围岩-支护结构相互作用力学特性,依托郑万高铁隧道现场实测数据,确定台阶法和大型机械化配套全断面法2种工法施工的围岩压力分布特征,并采用数值模拟的方法建立围岩-支护结构有限元模型,分析2种工法对围岩压力和结构内力的影响规律。研究结果表明： 1)台阶法多次施工扰动易导致支护结构和围岩之间产生空隙而发生脱空,大型机械化配套全断面法施工对围岩扰动次数少,初期支护快速封闭成环,可保证初期支护及围岩之间良好的密贴性; 2)在软弱围岩中,采用大型机械化配套全断面法施工比台阶法更有利于改善结构受力,减缓结构内部偏心受压的程度,能有效发挥拱形隧道结构承载力; 3)大型机械化配套全断面法在软弱围岩快速施工、控制支护结构变形、保证支护结构受力安全等方面具有综合优势。     

浅埋大跨度隧道施工方法的比选与应用

结合京珠复线长湘高速公路三车道隧道工程,采用数值模拟对双侧壁导坑法、三台阶法施工隧道围岩和支护系统变形及受力特点进行对比分析,并结合现场施工应用情况,对比分析两种工法的优缺点。研究结果表明,双侧壁导坑法施工在控制围岩变形及地面沉降方面优于三台阶法,且产生的围岩塑性区较小,但两种工法施工均能满足围岩及支护稳定性的要求;三台阶法在施工进度、资源利用、造价、工序转化及施工难度方面具有优势,长沙地区浅埋大跨度隧道采用三台阶法施工,可以保证施工的安全、快速、高效。     

单洞四车道超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩合理施工方法研究

为研究超大跨度公路隧道的合理施工方法,该文以连霍高速公路新疆境内小草湖至乌鲁木齐段改扩建工程杏花村1号隧道为依托,通过数值模拟方法对超大跨度公路隧道Ⅳ级围岩采用CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法施工的隧道变形和支护结构受力情况进行分析,在变形与支护结构受力满足设计要求的前提下,考虑各施工方法的优缺点等因素,确定最合理的施工方法,通过开展现场试验分析施工方法的可行性。结果表明：(1) CD法、上台阶CD法和三台阶七步开挖法数值计算的隧道变形均不大于21 mm,初期支护安全系数分别为2.48、2.41、2.28,大于隧道设计细则要求的最小安全系数,变形与支护结构受力均满足设计要求;(2)对比3种工法的优缺点,结合隧道地质条件等因素,确定杏花村1号隧道Ⅳ级围岩最优施工方法为上台阶CD法;(3)根据现场测试结果,Ⅳ级围岩采用上台阶CD法施工,拱部下沉最大值为14.6 mm,周边位移最大值为15.0 mm,隧道变形控制效果较好;初期支护的最小安全系数为6.94,满足设计要求。     

连拱隧道钻爆施工开挖方法探讨

结合常(德)-吉(首)高速公路湘西段工程实践,探讨两车道连拱隧道4、5级围岩条件下钻爆施工时三导洞先墙后拱和中导洞上下台阶先拱后墙两种工法的利弊,供连拱隧道施工参考。     

复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用

高速公路连拱隧道可分为整体式和复合式2种主要结构形式,根据中墙的特点,每种结构又可分为直中墙及曲中墙,共4种形式。文章从连拱隧道中墙的构造、连拱隧道跨度、隧道结构防排水3方面对不同结构形式的连拱隧道进行分析比较,阐述不同结构形式的适用条件及优缺点,重点讨论复合式直中墙结构形式连拱隧道在复杂地形及富水地区条件下的优越性。结合工程实例,从设计情况、施工方法及关键部位施工3个方面介绍复合式直中墙连拱隧道在复杂地形条件下的应用及施工技术,为类似工程提供借鉴。     

独立隧道、小净距隧道和连拱隧道结构受力独立性研究

 独立隧道、小净距隧道和连拱隧道三种隧道设计与施工都要遵循“基本维持围岩原始状态”和“能量最小原理”。只要结构设计合理、科学组织施工，即可基本保持小净距隧道和连拱隧道洞体受力的独立性。连拱隧道优化断面衬砌压力和内力分布基本对称，与分离隧道相接近，是一种合理的连拱隧道构筑方法。     

富溪双连拱隧道偏压段管棚效应分析

采用三维弹塑性有限差分法\[1\]对富溪双连拱隧道进口偏压段管棚的预支护作用进行了分析，得出了软岩中管棚支护作用明显，偏压双连拱隧道管棚不均衡设计等结论，对同类工程的设计与施工具有一定的指导意义。     

浅谈连拱隧道中导洞法施工技术

该文以实例介绍了连拱隧道中导洞法的施工技术在吉怀(吉首到怀化)高速公路第4标段龙子康连拱隧道的施工中,以过去的三导洞施工工艺为基础,在Ⅳ级以上的围岩地段,取消两边的侧导洞,直接采用中导洞法施工,简化了施工工序,减少投入,加快施工进度。     

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。     

公路双连拱隧道结构设置研究

应用有限单元法,讨论了设置双连拱结构所要求的两洞间距上限值;并研究了不同围岩情况下双连拱隧道的力学特性,得出了一些对工程设计有用的结论。     

南岛河隧道施工的动态模拟

利用ANSYS软件建立平面弹塑性模型及三维线弹性模型对南岛河双连拱隧道的施工过程进行模拟,分析了围岩和支护结构的受力与变形变化规律,并分析了双连拱隧道施工过程中开挖面的空间变化规律、左右洞施工的相互影响关系以及中隔墙的变形和稳定性,为软岩双连拱隧道的设计与施工提供依据。     

大断面黄土隧道不同试验工法下的力学特性及变形特征研究

针对大断面黄土隧道的工法适用性问题,依托郑西客运专线陕西境内秦东、潼洛川和高桥等隧道,开展大断面黄土隧道中的CRD、双侧壁导坑、CD、留核心土台阶法及双层支护台阶法5种试验工法的试验,通过现场试验测试及数据分析,研究不同试验工法下的力学特性和变形特征。总结其变形特征为垂直位移显著,变形受封闭距离与支护刚度影响明显;分析对地表沉降的控制效果,受力特征分析显示型钢受压明显而锚杆受力较小;得到不同埋深下的围岩压力特征曲线;接触压力测试显示刚度大的双层支护较单层支护小。最后对不同试验工法的适用性进行综合评价。     

软弱地质条件下隧道开挖新方法探讨

在软弱地质条件下大断面隧道施工中,采用新奥法施工时,目前国内外采用的施工方法大体上可分为2种,即CRD法和双侧壁法。初期支护过量下沉是当前隧道施工中的一个突出问题,由于过量下沉引起初期支护侵限需要换拱的情况普遍存在,下沉超过限度造成塌孔继而造成重大事故的情况也时有发生。目前使用的施工开挖方法,都不能很好地解决下沉和侧向收敛问题。接连不断的隧道跨塌事故已充分证明了这一点。一种新的施工方法--下部导洞法,不仅可以从根本上解决初期支护下沉和收敛问题,而且施工安全、施工速度快、有利于提高初期支护的施工质量,并且可以明显的降低工程造价。