基于离散元法细观分析的隧道掘进对砾石地层扰动的初步研究

砾石土地层是一种较为特殊的地质环境,其复杂的物质结构及力学性质在隧道工程中引起了广泛的关注。利用一种随机多边形生成法建立砾石土地层;横断面开挖采用删除隧道周围部分颗粒模拟地层损失的方法;纵断面开挖采用设置支护墙体并后退的方法,以此开展横断面不同含石量和不同隧道埋深条件下地层位移、颗粒微观转动及受力分析;纵断面不同含石量条件下地层位移、开挖面支护压力的研究。结果表明:1)开挖造成的砾石颗粒位移显示地层受扰动的范围随着碎石土地层含石量增高而逐渐缩小;2)支护压力的变化趋势随着模拟开挖面支护墙体后退先大幅下降后趋于稳定,且含石量越低,支护压力越大;3)随着隧道埋深的增加,地表最大沉降值减少,且二者之间呈线性关系。     

天津地铁6号线双线平行盾构隧道施工间隔对地表土体变形影响研究

研究双线盾构隧道在不同施工间隔下施工时地表的变形规律,对控制地表整体变形及不均匀变形十分重要。依托天津地铁6号线双线盾构隧道下穿天津西站站场实际工程实例,以铁路线设施的关键变形控制指标为评判依据,研究盾构左右线不同施工间隔下的地表变形分布特性,对比分析间隔距离与地表沉降和不均匀沉降的关系,为双线盾构隧道工程选择合适的施工间隔提供依据,以保证工程安全及地表铁路设施的正常运行。结果表明,不同施工间隔的影响主要表现为掘进过程对地表土体变形的扰动程度及扰动范围的明显差异:对于地表沉降变形而言,施工间隔越小,掌子面处地表土体沉降越快,且左线完全先行时,地表土体的纵向变形范围约为20 m,相较两洞同时施工时变形范围减小约25 m;对于地表不均匀变形而言,左线完全先行施工条件下,地表轨向变形、水平变形、轨距变形最大分别约为1、0.6、0.2 mm,相较两洞同时施工时分别减小0.8、0.2、0.15 mm。因此,对于双线盾构隧道而言,两洞同时施工时最不利于地表变形的控制,而一条隧道完全先行掘进的方案最有利于地表变形的控制。     

运营公路隧道局部换拱效果及其工程影响

通过对运营公路隧道换拱工程试验段衬砌荷载和温度的现场监测,并将之与新建隧道衬砌荷载分布规律进行对比,评价换拱工程中新施作衬砌的承载性能。通过采用数值计算分析的手段,对换拱过程临近结构附加影响进行研究。结果表明:换拱工程与新建隧道工程衬砌荷载分别在荷载曲线形态和达到峰值的时间这2个方面存在明显差异;结合衬砌温度变化规律,揭示了换拱工程的新施作衬砌基本不发挥承载作用,现场监测所得荷载主要是由温度应力引起的;分析换拱过程中,邻近结构在卸荷作用下产生一定的附加沉降和附加应力。综合换拱工程衬砌承载效果及对临近结构的影响,提出了在运营隧道衬砌病害处理过程中,宜优先采用非破坏性防护措施,慎用局部换拱方案的工程建议。     

金家庄特长螺旋隧道施工通风方案优化分析

为加快长大隧道施工进度，多采用开挖斜井增加工作面，而多工作面同时施工时，通风成为影响掘进速度的重要因素。以金家庄螺旋隧道斜井工区工程为依托，针对左线现有压入式通风方案工作面风量较小、通风效果较差的问题，提出风仓式通风方案。采用三维数值模型对2种方案的“风机-风管-隧道”系统进行计算分析，并将数值计算所得测点风速与现测数据进行校验。计算结果表明： 1）现有压入式通风，风管供风量和洞内风速均不能满足隧道施工通风要求； 2）采用风仓式通风方案后，能较好地控制工作面风管出口风量，使各工作面风量满足要求； 3）风仓式通风具有灵活性，可随着隧道开挖进尺的增加，调节风仓内风机，控制工作面风量； 4）风仓式通风能减少风管长度和转角，从而减少漏风量和风压损失，较好地为工作面提供风量。本文研究成果可为类似工程提供参考，具有实际工程意义。     

天目山隧道掘进粉尘监测与人员急性中毒原因分析

天目山隧道施工过程中,作业人员出现眼睛红肿及皮肤红肿、脱落等急性中毒症状。为探明急性中毒原因,通过监测隧道内粉尘体积质量变化、分析粉尘化学组分,辨识出引起中毒的有害物质。经检测发现,爆破后以2 274 m~3/min的风量通风10 min,作业区的粉尘体积质量可降低至接触限值(1 mg/m~3)以下;超前小导管钻孔时,作业区的粉尘体积质量为接触限值的56倍,作业人员会出现显著的急性中毒现象。另外,天目山隧道粉尘中钒、镍、锰和铬的含量以及围岩中砷、铜、铬、镍和钒的含量均较高,特别是急性中毒发生时隧道空气中钒和砷的体积质量最高,作业人员的症状与钒、砷的中毒诊断标准相符。可以判断,隧道作业人员急性中毒主要由以钒和砷为主的粉尘所致。     

Challenges and Countermeasures in Construction of  Gaoligongshan Tunnel of Dali Ruili Railway（大瑞铁路高黎贡山隧道施工挑战与对策）

In order to resolve the challenges encountered in the construction of Gaoligongshan Tunnel such as soft rock deformation of inclined shafts, water drainage and protection of vertical shafts, TBM jam in crossing areas with adverse geology, solutions and key construction techniques are developed through theoretical analysis, field test, scheme optimization and staged review and summary. The performance results of field practice show that: (1)the goal of no damages and no replacement of the primary support can be achieved by adopting the comprehensive deformation prevention technique of "ring support early formation and quick closure", setting of proper excavation line curvature, and reinforcing of support; (2)the risk of vertical shaft flooding during construction in water rich weak granite can be greatly reduced by adopting the water control principle of "exploration for any excavation, plugging as the main method, and supplemented with drainage method" and the key pre grouting technique of S shaped deep boreholes; (3)the open type TBM can quickly and safely pass through the unfavorable mylonitic granite stratum by adopting the small pilot tunnel construction method, thus the fast and high efficiency construction performance of TBM can be fully utilized.     

从仑头-生物岛沉管隧道浅谈混凝土管段的防水设计

沉管法修建隧道是我国20世纪末新发展起来的一种修建水底隧道的工法,具有埋深浅、施工工期短等特点。由于目前国内沉管法施工的水底隧道数量少,因此我国现行地下工程防水技术规范未将沉管管段的防水内容列入,新建沉管隧道防水的设计和施工只能借鉴类似工程的防水。通过仑头-生物岛隧道沉管段的防水设计,结合国内已建成的沉管隧道,探讨沉管隧道混凝土管段的防水设计,为今后的沉管隧道工程防水设计和施工提供参考。     

既有运营地铁车站结构下换乘节点施工方案比选研究

为保证换乘节点施工安全,结合深圳地铁石厦站换乘节点实际情况,对可能出现的施工风险进行分析,提出应对风险的施工方案,并采用数值方法对不同施工方案进行分析比选。数值结果显示： 换乘节点开挖前注浆封闭止水,采用小导洞注浆+台阶法+临时仰拱分层、分块开挖等综合方案施作换乘节点是合理的。现场对既有结构的自动化监测数据显示,施工过程中3号线车站负2层中板最大竖向位移为5.6 mm,车站既有地下连续墙最大深层水平位移仅为0.6 mm,既有结构变形均远小于监测预警值。     

TBM拆卸洞及拆机起重系统优化设计研究

TBM洞内拆机一般是在隧道内修建大断面拆卸洞,安装桥式起重机拆机。大断面拆卸洞施工难度较大,施工工期长,成本投入大。为了缩短TBM拆卸洞施工及拆机时间,减小施工难度,以南疆铁路吐库二线中天山隧道TBM拆机为例,研究设计适应性更好的小车式电动葫芦+倒链起重系统。该系统采取在隧道拱顶布设锚杆来固定导轨和独立吊点。通过对拆卸洞结构原设计方案与优化设计方案进行比选,确定优化断面的结构形式和断面尺寸,优化后拆卸洞断面缩小1/3,施工难度降低,达到安全快速拆卸TBM的目的。     

基于正交试验法的顶管端头土体加固效果评价

顶管始发与到达时的端头土体加固是隧道施工成败的关键。对现有的滑移失稳理论做出改进,得出了端头土体纵向加固厚度大于洞口高度时的稳定系数计算公式;使用三维有限元数值模拟,计算拔除洞口H型钢支护和机头穿越加固区后的端头土体地表沉降;最后采用正交试验法分析了纵向加固厚度、加固强度和上覆土厚度3种因素对端头土体加固效果影响的主次关系。结果表明： 覆土厚度和加固强度对端头土体地表最大沉降值影响并不显著,而加固厚度对其影响很大,增加端头土体的纵向加固厚度可有效减小地表最大沉降值;覆土厚度与端头土体稳定系数呈负相关,加固厚度和加固强度与端头土体稳定系数呈正相关。