高地应力千枚岩隧道二次衬砌施作时机研究

二次衬砌施作时机一直是高地应力软岩隧道工程设计与施工过程中面临的关键技术难题之一。为此,依托在建成都-兰州铁路典型千枚岩隧道工程,基于隧道变形长期监测结果,分析高地应力软岩隧道变形时程特点,考虑软岩隧道荷载特点,确定了二次衬砌施作时机原则;考虑隧道测量丢失变形,提出软岩隧道第1稳定阶段变形量确定方法;通过现场实测变形数据统计回归,基于一定保证率确定不同大变形等级和不同断面下的软岩隧道二次衬砌施作时机,并进行现场试验验证。研究结果表明:适当刚度的初期支护可以实现高地应力软岩隧道前期变形稳定,但无法保持围岩长期稳定,二次衬砌应该在初期支护变形达到第1稳定阶段后施作,既可以减少二次衬砌荷载,又可以控制围岩变形;采用指数函数拟合软岩隧道变形具有较好的相关性,但参数差异性较大,同时在确定隧道第1稳定阶段变形量时应考虑测量丢失变形;轻微、中等大变形段拱顶下沉变形速率小于0.1~0.2mm·d^-1,边墙收敛速率小于0.5mm·d^-1,严重、极严重大变形段拱顶下沉变形速率小于0.4mm·d^-1,边墙收敛小于0.6mm·d^-1,即可进行二次衬砌施作;轻微大变形段、中等大变形段和严重大变形段分别在隧道开挖45~55 d,55~60 d和80~90 d后达到二次衬砌施作标准。     

石膏质岩隧道新置换衬砌结构受力特征研究

为分析石膏质岩隧道衬砌结构置换施工后的受力特征,依托杜公岭隧道病害处治工程实例,在隧道病害处治施工阶段和运营阶段对6个不同病害现象的典型断面新置换衬砌结构的初期支护变形、初期支护钢架应力、初期支护-围岩接触压力、初期支护-二次衬砌接触压力等进行为期2.5年的现场测试。测试结果表明:在新置换初期支护单独承载的3~5个月时间内,初期支护的变形速率和变形量均较小,其中5个测试断面的拱顶沉降和周边收敛量最大,其分别为6.8,6.4mm;新置换初期支护钢架应力较小并且在二衬浇筑后较短时间就达到稳定状态,其中64处测点(总计72处)应力小于100 MPa;边墙芯样发现石膏、硬石膏成分的断面在二次衬砌浇筑后的26个月内,其边墙或拱顶测点的初期支护-围岩接触压力和初期支护-二次衬砌接触压力仍有明显变化,其中个别测点经过10~20个月才能达到峰值,另有个别测点在3~8个月到达峰值后受干湿交替环境影响会出现变化;综合分析认为,杜公岭隧道衬砌结构主要受到围岩中硬石膏的膨胀作用,石膏的吸水软化作用不明显,其围岩压力具有缓慢发展的特点,新置换二次衬砌承担了主要的围岩压力,新置换初期支护安全性较高;建议石膏质岩地层隧道二次衬砌不宜过早施作或者初期支护与二次衬砌间设置缓冲变形层,以充分发挥初期支护的承载力、减小二次衬砌承担的围岩压力。     

中国公路隧道近10年的发展趋势与思考

中国公路隧道在规模、数量、建设速度等持续快速发展的形势下,近10年来又取得了众多隧道建设技术的突破,已由隧道大国步入向隧道强国转变的轨道。首先宏观研究分析近10年来中国公路隧道建设状况,对比论述了山岭、水下、城市地下道路等类型隧道的发展特点、趋势及相关建议;从隧道建设需求导向、地质超前预报、节能环保、应急救援等方面提出了公路隧道建设理念的变化,对比总结了钻爆法、盾构法、沉管法及TBM法等4类修建公路隧道常用施工方法的应用情况及未来发展趋势,并在此基础上,对中国公路隧道未来建设中将遇到的一些问题进行了研究与思考。结果表明:应改变以支护参数设计为重点的隧道设计理念,建立以介质场为主体的隧道结构设计方法,在隧道场解重构理论与技术体系方面进一步创新;对于采用双洞布局模式的长大公路隧道,为减少长深斜竖井设置,提升建设速度,应优先采用“钻爆法+小TBM导洞扩挖法”相结合的混合方法来修建;针对越来越多的公路隧道进入后运营期,提出了隧道智能监测评估与快速修复的技术途径,以将隧道修复作业所带来的影响降到最低;中国公路隧道建设应融合大数据、智能装备、5G等先进技术,并尽快完成配套标准的制定。     

大直径盾构隧道斜螺栓环缝抗剪特性研究

以大直径盾构隧道施工过程中管片上浮错台问题为背景,研究大直径盾构隧道环缝结构的抗剪特性,从结构承载力角度提出有效且可控的抗浮措施,并深入探究环间错台对隧道结构的影响,以确定大直径盾构隧道环间变形控制标准,减小隧道环间错台引起的管片损伤。以深圳妈湾跨海通道为依托,基于材料塑性损伤本构,考虑管片接缝细部构造,根据相关管片环缝剪切原型试验对接缝抗剪数值模拟方法的有效性进行验证。随后,利用数值模拟研究了环向接缝顺剪、逆剪和切向剪切时的错台现象和破坏特征,分析了斜螺栓、凹凸榫对环缝抗剪特性的影响,为大直径盾构隧道环缝结构的抗浮设计和安全评价提供依据。研究表明:环缝剪切错台数值计算结果与试验结果吻合良好,能够有效揭示接缝剪切过程中结构的变形特点和损伤特性;环缝接缝的剪切错台过程较为复杂,呈阶段性特征,螺栓和凹凸榫的受力状态是决定接缝抗剪特性的关键因素;凹凸榫能显著提高接缝抗剪刚度和承载力,但也带来接缝应力集中和张开过大等问题,设计和施工过程中需充分考虑接缝刚度和变形的适应性;基于环缝错台损伤分析,提出了环缝变形的三级安全评价指标,大直径盾构隧道接缝变形必须控制在Ⅱ级以内,以保证隧道的结构安全和正常使用性能。     

山区公路隧道入口照明智能节能控制技术研究

现阶段山区公路隧道主要采用档位控制的照明控制系统,其控制智能化程度低,人为因素多,节能效果差。论文基于山区公路隧道入口照明档位控制的特点,开展了智能控制技术研究,提出了入口照明档位智能控制模型的总体架构,包括交通流预测模型、运算控制模型、调光策略与灯具匹配关系、隧道照明环境数据采集、照明输出控制模型等,基于该模型系统,通过隧道现场测试和工程实施,实现了山区公路隧道入口照明档位智能控制,为山区公路隧道照明档位模式下的智能控制提供技术参考。     

基于个旧组岩溶地质的长大隧道施工要点研究

文章通过对个旧组各个地层段勘察资料、研究文献进行收集整理,从地质年代、地层划分特点等方面进行详细分析,初步掌握个旧组岩性特征及分布;其次,针对目前典型岩溶施工方案对个旧组地层隧道适用性不强的情况,以兴隆隧道为工程依托,对隧道洞口端和洞身段进行工程地质评价,并与雷口坡组典型岩溶地层进行对比,进一步说明两者之间的地质和隧道施工存在的异同;最后,结合兴隆隧道各地段施工现状,从隧道进洞,洞身开挖、支护及通风等方面提出技术要点。     

不同防护措施下盾构下穿施工对既有桥梁 结构物的影响研究

当盾构隧道近距下穿铁路桥梁结构物时,为保证既有铁路桥梁的运营安全,工程中通常采取一定的加固防护措施来控制铁路桥梁结构物的变形。文章以洛阳轨道交通1号线盾构隧道下穿东北联络线特大桥工程为背景,利用有限元软件ANSYS对既有铁路桥梁结构物的加固防护措施进行对比分析。研究结果表明,盾构掘进过程中其最大影响位移可能出现在施工过程中而并非完全贯通后;采用注浆加固与隔离桩防护措施对控制桥梁墩台及桩基位移均可取得一定的效果,但不同方向的控制效果存在较大差异,而且两种工法在控制位移的效果上也略有差异。     

公路隧道工程的环境问题及其对策研究

环保是21世纪最大的课题,而在公路隧道建设中,仍存在很大的问题,本文以公路隧道洞口设计为重点,提出采用绿色洞口、棚洞这两种新型环保的洞门设计,介绍了其施工的工序,最后就隧道洞门设计现阶段存在的问题展开讨论,并提出应对措施。     

湖北某公路隧道大型溶洞成因研究

湖北某高速公路隧道施工中揭露了一大型溶洞,溶洞沿着隧道走向长139 m,横向最大宽度78 m,给隧道变更设计及施工带来很大的困难。通过分析隧道所处的地质构造环境、岩溶水系统、岩溶发育垂直分带、堆积物特征等综合判断该溶洞为一“古溶洞”,不会受到现在洪水位影响。由于洞顶可见钟乳石,部分堆积体已被钙化固结,因此推断该溶洞目前处于稳定状态。     

甜永高速公路某黄土隧道仰拱开裂原因分析及处置措施

运营后的甜永高速公路某隧道,出现了仰拱开裂等现象,通过进行补充地质勘察、现场试验及监测后发现,引起仰拱开裂的主要原因为黄土在水的浸泡下地基承载力大幅度削弱,拱脚地基承载力不足,致使拱脚沉降导致仰拱起拱弯拉而产生裂缝,导致本隧道仰拱回填及调平层混凝土开裂。针对开裂原因,通过采取钢管桩地基加固+衬砌结构加强+增设盲沟排水系统工程处理措施,取得良好的治理效果。