重载铁路隧道仰拱施工关键技术应用——以中条山隧道为例

为解决软岩隧道仰拱采用传统台阶法施工易出现的初期支护封闭不及时变形大,仰拱二衬采用传统栈桥施工存在的质量缺陷多、安全性差的问题,依托浩吉铁路中条山隧道对仰拱施工技术进行了研究和创新,提出仰拱和下台阶一次开挖技术和仰拱二衬大区段技术。同时针对高地应力、第三系泥岩地层及富水地段等不良地质仰拱施工技术进行了研究和优化。研究结果表明:仰拱和下台阶一次开挖快速封闭成环技术在变形控制、安全性、工效均比传统台阶法好;仰拱二衬采用24m大区段技术在仰拱整体质量,安全性均比传统栈桥施工要好;高地应力段采取早封闭、强支护等措施有效解决了变形较大的问题。第三系泥岩地层采用碎石换填并注浆加固解决了仰拱承载力不足和基底通水问题。富水地段增设独立排水系统解决了地下水对仰拱的侵蚀,降低了地下水对仰拱的作用力。通过浩吉铁路全线多条隧道的应用以及一年多的铁路运营检验证明了仰拱系列施工技术的安全性和适用性,对软岩隧道仰拱施工具有较高的应用价值。     

宜万铁路堡镇隧道高地应力软岩大变形段施工技术

宜万铁路堡镇隧道穿越地层大部分为砂质页岩和粉砂质页岩,局部为炭质页岩,岩层软弱、节理较发育;隧道埋深大,地应力高,围岩强度低,高地应力软岩大变形区段长,施工过程中发生了严重的大变形。主要介绍高地应力软岩大变形段的施工措施,即:采用小导管注浆超前支护、采用短台阶和双侧壁相结合的开挖方法,初期支护采用喷混凝土+型钢钢架+锚杆+钢筋网的支护措施,控制每环仰拱开挖长度不超过4 m,及时封闭成环,及时施做二次衬砌,对隧道高地应力软岩段的预留变形量为15～30 cm,确保了隧道顺利通过软岩大变形区段。     

长大隧道软弱围岩施工大变形智能预测方法

长大隧道软弱围岩段施工大变形预测是保证长大隧道施工安全和工程质量的重要措施。结合宜万铁路堡镇隧道工程，运用BP神经网络和遗传算法进行长大隧道软岩段施工大变形预测。采用遗传算法自动搜索使BP神经网络训练效果最优的网络参数，形成能够反映变形与时程高度非线性和不确定关系的GA-BP算法，建立预测智能模型。将预测时间点输入此智能模型，由BP神经网络优异的泛化性能获得该时间点的变形预测值。堡镇隧道应用结果表明，GA-BP算法具有很高的预测精确度，对连续5d隧道变形预测的最大误差仅为6．68％，完全满足长大隧道软岩段施工大变形预测的需要。     

监测技术在堡镇隧道极高地应力段施工的应用

宜万铁路堡镇隧道施工遇到特殊地质条件,在极高地应力软岩段施工中通过对施工现场监控量测和对围岩压力、初支应力、结构内力的测试结果分析,根据极高地应力段软岩大变形的规律,及时调整相应施工参数,确保了施工安全。     

自行式仰拱栈桥研究与设计

仰拱栈桥是钻爆法施工隧道仰拱施工的一种必要的非标装备,早期隧道仰拱施工采用由工字钢焊接的简易栈桥。随着对施工安全、质量标准的提高,逐步被更加安全高效的机械装备替代。目前施工中已有自行式仰拱栈桥投入使用,但由于施工过程不够便利、机械化程度不够高,限制了其推广应用。本文通过研究目前各种自行式仰拱栈桥的优缺点,设计研发了实用性更强、机械化程度更高的自行式仰拱栈桥,有效克服了目前仰拱栈桥装备的缺陷,是对传统栈桥设备的一次技术革新。     

仰拱栈桥在铁路隧道施工中的运用

隧道仰拱施作与开挖、支护施工工序的交叉干扰一直是隧道施工的关键问题之一,在某新建铁路隧道施工中,中国水电集团专门研制了大型可移动式仰拱栈桥并成功应用于隧道施工。本文结合铁路隧道的工程实践,对移动栈桥的结构组成及采用移动栈桥进行仰拱施工的工艺进行了介绍,分析总结了可移动栈桥在隧道施工应用的注意事项和应用效果,对于推进铁路隧道工程的机械化和标准化施工,提高施工效率和保证施工质量具有重要的意义。     

两水隧道围岩破坏原因分析与治理措施

两水隧道是处于高地应力环境下的双线软岩隧道,在施工期间出现了围岩沉降和收敛过大,初期支护变形致使钢拱架扭曲等现象,如何保证围岩稳定,进行安全施工是迫切需要解决的问题.在现场调研、应力分析的基础上,结合软岩变形的机理与对监控数据的分析,提出了施作临时仰拱、二衬及时跟进和采用铣挖机配合钴爆法等措施,实践证明,上述措施对控制围岩的沉降和收敛效果良好.     

新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩大变形控制技术

针对新乌鞘岭隧道岭脊段高地应力软岩变形问题,采用加强初支、铣挖法施工在软岩大变形方面取得了良好的效果。通过调整仰拱曲率、加大变形预留量、加强初期支护、超前预加固等设计支护措施,结合铣挖法开挖可有效减少对周边围岩的扰动,有效控制软岩塑性区的发展。研究表明：相比钻爆法,采用铣挖法开挖易于控制超欠挖,并大幅度降低对围岩的扰动。轮廓平均线性超挖由37 cm缩减至17 cm,超挖率由121%缩减至61%,喷射混凝土与岩面密贴性好,有利于提升围岩自承能力和初期支护的承载能力,可有效改善变形控制效果,提高软岩施工的进度及安全性,可作为高地应力软岩大变形控制的有效方法。     

新城子隧道小间距段施工及测试分析

高地应力软岩隧道的施工一直是工程的重难点问题,针对新城子隧道小间距段,左线采用超前应力释放导洞法进行应力释放,应力释放完成后采用两台阶临时仰拱法扩挖的施工方式;右线采用三台阶临时仰拱法开挖的施工方式,左右线正洞支护均采用双层初支单层二衬结合长锚杆长锚索的支护参数。变形及测试分析显示:右线净空收敛平均值为403.0 mm,左线净空收敛平均值为367.8 mm;接触压力右线平均值175.5 k Pa,左线平均值95.8 k Pa;钢筋应力右线基本在-100~-200 MPa之间,左线基本在-50~-150 MPa之间,表明先行开挖的右线对后开挖的左线具有应力释放的作用。同时对二衬变形速率统计分析表明:新城子隧道钢筋混凝土衬砌采用2 mm/d的控制标准是合理的,衬砌均未出现开裂。本工程的经验可为软岩大变形隧道小间距段落的施工提供参考。     

高地应力软岩隧道变形控制技术

高地应力软岩隧道挤压大变形破坏是一种潜在的严重工程地质灾害,为进一步认识高地应力软岩隧道变形控制技术,结合兰新高铁大梁隧道大变形实况,在分析和总结大变形破坏特征基础上,通过支护方案试验对比,确定支护方案;提出主要控制措施、施工注意事项等施工关键技术,最终形成了一套有效的高地应力软岩隧道大变形控制技术,凝练出"宁强勿弱、...     

高地应力软岩隧道大跨连拱过渡段施工技术研究

以兰渝铁路新城子隧道为背景,以确保高地应力软岩条件下隧道特大跨至连拱过渡段的围岩及结构的稳定性为目的,围绕过渡段的快速施工技术展开研究。首先分析了大跨与双连拱的现场监测的变形规律,并基于高地应力软岩隧道变形控制的基本理念,研究高地应力软岩隧道大跨与双连拱过渡段的施工技术。研究得到:提出了"延伸开挖,后期还原,刚柔并济,联合支护,双洞浇筑,整体衬砌"的高地应力软岩隧道大跨至连拱过渡段施工工法;提出了高地应力软岩隧道大跨至连拱过渡段的"十字撑"支护技术。     

软弱围岩隧道大变形系统控制技术研究

针对隧道施工过程中,普通支护方案很难有效地控制软弱围岩变形。本文依托青峰软岩隧道,提出了相应的施工工法、掌子面稳定对策、拱脚稳定控制技术、合理刚度及强度支护措施等软岩隧道施工大变形系统控制技术。并采用数值模拟及现场监测手段,研究了上述系统控制技术对软弱围岩隧道大变形的控制效果,现场施工结果表明:在该系统控制技术指导下,该软岩隧道大变形能够得到成功控制。     

三台阶大拱脚临时仰拱法与微台阶法在砂质黄土隧道中的适用性对比分析

在软弱围岩隧道施工中常采用三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法。针对蒙华铁路阳城隧道上覆砂质黄土下伏软弱围岩的典型工况,采用MIDAS有限元软件对三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法的施工过程进行了数值模拟。结果表明:采用大拱脚临时仰拱法施工最大拱顶沉降、最大水平收敛、最大掌子面挤出位移和最大地表累计沉降均小于采用微台阶法施工,三台阶大拱脚临时仰拱法能更好地控制围岩变形,更适合于上覆砂质黄土下伏软弱围岩隧道施工。该工法已在蒙华铁路实际工程中应用,取得了良好效果。     

基于围岩流变性的曾家坡软岩隧道稳定性分析

软岩隧道建成后的长期稳定性受岩体流变性的影响。结合现场监测数据,采用有限差分软件FLAC 3D分析了曾家坡隧道的长期稳定性及其变形控制要点。分析结果表明:曾家坡隧道开挖施工过程中岩体流变范围约为隧道开挖半径的3倍;隧道拱顶、仰拱以及边墙的变形和受力均在隧道建成5年后逐渐趋于稳定;隧道建成后5年内应加强边墙处衬砌应力和变形的监测,5年以后应重点监测隧道拱顶和仰拱尤其是拱顶的应力和变形。     

层状围岩隧道变形控制技术探讨与实践

根据兰渝铁路薄层板岩隧道的工程实践,在分析层状围岩大变形机理的基础上,研究采用微台阶仰拱快速施工法、单工序作业仰拱快速封闭法等控制围岩变形。分析表明,减小围岩变形总量主要有降低变形速率和快速封闭仰拱以缩短变形时间两种途径。微台阶仰拱快速施工法,下台阶与仰拱同步推进,缩短了初期支护封闭成环时间进而减小围岩变形持续发展。单工序作业仰拱快速封闭法采用边墙长锚杆降低围岩变形速率,采用铣挖机减小爆破对周边围岩和初支段的扰动,围岩变形控制效果好。     

木寨岭隧道软岩大变形施工技术措施研究

通过对兰海高速公路木寨岭隧道3#斜井炭质板岩地段大变形分析研究,归纳得出一些软岩隧道变形特点及规律。施工中采用加大拱架刚度、缩小拱架间距、仰拱增设拱架、双排锁脚锚管、径向注浆、增加预留变形量等措施,控制了变形速率及变形量,达到了预防初支侵限的目的。     

西宁至成都铁路甘青隧道设计及工程对策

甘青隧道为西宁至成都铁路的控制性工程，隧址区海拔高、气候环境恶劣、地质构造复杂、地下水发育。隧道建设将面临高原寒区长大隧道分合修、长大隧道施工组织方案、特殊地质隧道工程对策、安全快速施工、防寒、防灾救援模式等技术难题。结合隧道环境、地质条件，开展复杂环境下隧道设计及工程对策研究，并提出以下工程对策：(1)合修方案作业空间大，有利于充分发挥机械工效；(2)隧道出口设局部平行导坑可超前探明地质，有效降低施工风险；(3)高地应力岩爆隧道应加强监测，实时优化支护措施；高地应力软岩隧道采取调整仰拱曲率、加强衬砌支护措施方案；膨胀岩隧道采取调整仰拱曲率，仰拱填充面布设护面钢筋，仰拱采用钢筋混凝土结构；(4)采用埋在冻结线以下的中心深埋水沟、防寒泄水洞等防寒措施；(5)采用洞内列车救援模式；(6)围岩条件好、控制性工区采用大型机械化配套施工。     

膨胀软岩隧道现场监控量测与变形规律研究

"新奥法"广泛应用于隧道施工领域,监控量测作为"新奥法"的重要工序,能够提供准确的初支变形信息,如隧道拱顶下沉,周边收敛等,从而有效指导隧道动态设计和施工。以太岳山隧道为例,分析膨胀软岩隧道的变形与受力特点,对监控量测数据进行统计分析,总结膨胀软岩隧道围岩变形规律。     

弱爆破在大断面软岩隧道侵限处理中的应用

结合武广客运专线某隧道初期支护变形侵限的处理实例,通过对工程实际情况的系统分析和科学设计计算,研究比选大断面软岩隧道变形处理方案。在方案实施过程中严格施工工艺,加强施工控制和监控量测,及时进行数据的分析处理并用于施工的动态管理,解决了大断面软岩隧道初期支护侵限问题。采用浅孔弱爆破法爆破拆除原有侵限初期支护,是处理隧道侵限的一种快捷有效、安全可行的施工方法,可为类似工程提供借鉴。     

软岩大变形发生的边界条件及对策探讨

研究目的:软岩大变形是长期困扰隧道施工的难题。以往研究多以强度应力比作为大变形预判和潜势分级的依据,但存在相当大的局限性和误判、漏判的可能性。本文从地壳运动出发,以区域地质条件中的地应力场、地层岩性、地质构造为主要支撑点,通过对大量典型隧道大变形地质条件的分析,定性地提出大变形发生的边界条件,并论证了通过试验段确定大变形支护参数的思想。研究结论:(1)大变形是人为改变内营力,导致地壳结构改变、地壳内部物质变位的构造运动;(2)大变形发生的边界条件主要有:最大主应力近于水平,薄层极软岩(R 5 MPa)占比较大,以及适宜的构造条件;(3)大变形隧道的支护参数应在施工中考虑地质条件、工艺工法及施工组织等因素,通过开展试验段确定;(4)本研究成果适用于软岩隧道大变形的预判和工程处理。