大埋深富水地层横通道冻结加固设计与施工

针对大埋深富水地层横通道冻结法设计理论和施工经验欠缺问题,以北京东六环改造工程10号人行横通道为背景,系统介绍了该工程的冻结设计方案与主要安全技术措施,冻结壁设计厚度为3.5m,平均温度≤-12℃,运用结构力学方法进行了冻结壁承载能力验算,并根据设计孔位进行了温度场验算,主要安全技术措施设计了防护门、隧道支架和充填与融沉注浆。该工程已安全顺利完成结构施工,开创了国内埋深最大富水地层横通道冻结工程,为后续类似工程提供了宝贵经验。

城市快速路交通安全评价要点探析——以上海北横通道为例

快速路是城市交通安全需要重点关注的场景,开展快速路交通安全评价有利于保障城市交通系统高效安全运行。作为连接上海长宁、虹口、杨浦等多个行政区的东西向交通主动脉,北横通道是申城环内“三横三纵”骨架性主干路网的重要“一横”,全线长19.1km,为多点进出的超长地下快速路,分为西段工程和东段工程,净空3.2m,限高3m,同时还需要实现与中环路高架。

隧道横通道结构地震动力响应及减震层分析

为研究减震层对隧道横通道交叉结构减震效果影响,以峨汉高速豹狸岗隧道为工程背景,采用室内试验,开展不同围压下岩石的常规三轴压缩试验,获得围岩参数;结合ABAQUS有限元分析软件,选取El-Centro地震波数据,探讨了在地震作用下,不同减震层厚度下结构位移和应力响应。结果表明:(1)采用室内三轴压缩试验得到岩石的物理力学参数,通过Hoek-Brown准则进行强度折减,确定适用于数值计算的围岩物理力学参数;(2)横通道交叉结构设置减震层后,减震层厚度与结构横向位移呈正相关关系;其中边墙位置响应强烈,为抗震薄弱环节;(3)减震层的设置能够有效降低横通道交叉结构的应力响应,当减震层厚度小于0.2 m时,应力峰值减小幅度较大;当减震层厚度大于0.2 m后,应力峰值减小幅度开始变缓。结合结构位移和应力响应分析得到隧道减震层的最优厚度为0.2 m。

高原公路隧道平行导洞进横通道开口施工技术研究

为解决高原公路复杂地质隧道施工困难、风险高等问题,研发了一种由平行导洞进横通道开口施工的新技术,并成功应用实施。以国道214线香德公路第五合同段特长隧道为背景,重点分析了导洞变截面尺寸的确定方法,研究了导洞进横通道开口施工关键工艺及注意事项。通过对新技术实施情况进行研究,从现场效果、经济效益和社会效益三方面进行分析,证明该技术工艺简单、施工速度快、效果显著。新技术适用于特殊地质条件下的隧道开口施工,可推广应用于其他类似地质下平行导洞进横通道开口施工。

隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延影响机制研究

为探索隧道与横通道交叉角对火灾烟气蔓延的影响机制,采用FDS数值模拟,研究横通道与隧道不同交叉角情况下火灾烟气温度、浓度、烟气层高度等的变化规律,建立开启火源下风向横通道时隧道内烟气最高温度修正公式,提出烟气纵向蔓延恢复长度的概念,并探讨其影响规律。结果表明:隧道和横通道交叉角越小,隧道内同一位置烟气层高度越高,当交叉角由90°降低到30°时,烟气层高度最大增加32%;烟气纵向蔓延恢复长度与交叉角及通风速率呈正相关,而与火源功率几乎无关。研究结果对隧道通风排烟系统设计及相关标准的制定具有参考意义。

火凤山隧道人行横通道开挖进尺研究

文章以重庆火凤山隧道为依托,采用FLAC 3D软件模拟人行横通道的开挖过程,并研究在无支护状态下采用不同进尺时隧道的位移变形、围岩应力和塑性区等特征,比选出适宜的开挖进尺。结果表明:(1)随着开挖进尺的增加,隧道拱顶沉降有增加的趋势,但隧道拱底隆起和隧道左右边墙收敛均呈现出变小的趋势,差值<0.1 mm;(2)随着开挖进尺的增加,隧道竖向应力有微小的增大趋势,围岩应力集中范围有微弱的减小趋势,人行横通道的水平应力整体而言较小;(3)不同开挖进尺下,围岩破坏类型和分布范围相似,不同破坏类型塑性区体积差距<1%。

管幕法在地铁暗挖出入口横通道中的应用分析

目前大型城市交通建设中,地铁建设越来越多。地铁车站土建工程由车站子单位工程、附属子单位工程组成,地铁附属结构通过横通道与车站站体连接。附属结构横通道大部分位于城市道路下方。在不具备明挖施工横通道的条件下,为了同时控制好地面沉降并承受上部荷载,通过对管幕法、大管棚+超前小导管法的对比分析,管幕法在横通道暗挖施工中优势明显,值得推广。

北横通道机电设备均衡运行的设计与实践

北横通道是一条长距离地下车行通道,长距离地下隧道意味着需要对大量的机电设备的运行进行管理。以建成的北横通道废水泵房水泵运行为例,探讨均衡水泵运行的方法。通过编程,验证同一断面水泵的交替运行可以实现设备均衡运行,同时交替运行也是有效延长机电设备的平均大修年限和降低平均运维投入的行之有效的手段。研究成果以期为隧道机电设计或城市雨水泵房等设计提供参考。

某软土地区大断面矩形顶管隧道人行横通道深基坑支护设计研究

人行横通道是设置于双线长隧道之间,用于人员逃生的重要通道,通常采用矿山法、机械法或冻结法施工,施工难度大、风险高。以上海市祁连山路大断面矩形顶管隧道人行横通道为背景工程,对采用常规明挖法施工的深基坑支护设计方案进行研究。基坑围护采用钻孔灌注桩结合双排高压旋喷桩止水帷幕,邻近顶管侧采用MJS隔离加固措施并兼做止水,坑底采用高压旋喷桩满堂加固。采用GTS NX有限元软件模拟基坑开挖过程,并结合监测数据,分析基坑开挖对顶管的影响。研究结果表明:工程所采用的围护方案安全可靠,对顶管的影响可控。顶管的变形趋势为向基坑侧偏移且竖向上抬,顶管水平变形、水平及竖向收敛较小,但上抬变形较大,建议采取临时压重措施。研究成果可为今后类似横通道工程的实施提供参考和借鉴。

边跨比对竖井转横通道围岩稳定性影响

【目的】探明不同边跨比条件下竖井转横通道围岩破坏模式的演变规律。【方法】基于有限元强度折减法,借助ABAQUS分析软件对竖井转横通道围岩安全稳定性进行分析。【结果】在一定范围内,随着边跨比的增加,竖井转横通道围岩自稳能力得到提升,围岩趋于稳定;而后随着强度折减系数的增加,围岩自稳能力逐渐减弱,安全性降低。不同边跨比工况下,围岩达到极限状态时的破坏面均发生在竖井转横通道临空面与横通道拱腰相接的区域,且随着边跨比的增加,贯通区由相接处顶部逐渐下移至底部。【结论】隧道设计和施工时要考虑边跨比对竖井转横通道围岩稳定性的影响,并对竖井转横通道临空面与横通道拱腰相接的区域加强支护。

横通道内盾构解体侧向平移吊出施工技术

随着城市地上、地下空间的快速开发,城市地铁盾构机接收井往往受到地上现场条件、地面交通或地下管网的制约,隧道洞通后无法将盾构主机直接吊出,需要将盾构主体整体或分体平移至接收端吊装口后吊出。本文依托青岛市地铁4号线张村站~李宅路站区间左线盾构机为例,详细介绍了盾构机在横通道内的解体、平移、吊装的过程,对类似工程施工具有参考价值。

冻结法在机场下方铁路隧道异形横通道地基加固中应用关键技术研究

新建珠三角城际轨道交通新塘经白云机场至广州北站项目新塘至机场T2段白云机场隧道,为城市隧道,穿越广州新白云国际机场既有机场运营及远期规划范围,设计起点位于机场T2航站楼站,终点位于流溪河附近。综合考虑工程地质特点、地面环境、地下管线、作业条件等因素,通过加固工法适用性分析,最终选用人工冻结法对横通道地层进行冻结加固。结果表明,采用人工冻结法可有效隔绝地下水,地层冻结加固、封水效果明显,达到了预期安全目标,且在风险控制方面有较好的优势,可为类似工程提供一定的借鉴经验。

公路隧道行车及横通道间距的研究

以雪峰山隧道为工程实例,为避免隧道火灾时车辆间的引燃,根据公路隧道火灾特点,利用辐射传热原理,对车辆间的火灾蔓延进行分析,同时为确保隧道火灾时人员安全疏散,利用火灾模拟软件FDS4.0及隧道疏散模拟软件Tunev,分别计算和比较了4种典型火灾场景在不同横通道间距情况下的危险时间及包含人员疏散行为特征的疏散时间,并分析其经济性。结果表明:火区上游客车最小引燃间距为1 m,油灌车最小引燃间距为5 m,隧道内安全行车间距应大于65 m;雪峰山隧道的最佳横通道间距为270 m。该结论可为公路隧道消防系统的设计、紧急疏散方案和引导指挥体系的建立提供理论依据。

公路长隧道与横通道空间斜交结构施工力学研究

针对高速公路主隧道与车行横通道组成空间交叉结构,采用现场实测以及三维有限元数值模拟研究手段,进行了结构施工力学研究。结果表明,因横通道施工导致主隧道与横通道交叉部结构,特别是与横通道连接一侧结构处于十分不利的受力状况和变形特征,因此需要采取加固措施,以确保主隧道与横通道交叉部结构的安全。与无横通道情况相比,由于拱形支撑作用被切断,结构受力已不再是单一轴向受力,而产生了部分弯曲受力的复杂受力状况。归纳来看,交叉角越小,围岩应力集中程度越高,从设计角度考虑,交叉角应尽量大一些。研究结论对长大公路隧道设计、施工横通道,有一定参考价值。

隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构的影响研究

针对隧道斜交横通道施工对主隧道衬砌结构产生影响,以哈尔滨绕城高速天恒山公路隧道工程为依托,采用现场实测和三维有限元数值模拟的方法,对横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性进行研究。研究结果表明:(1)横通道施工导致交叉口附近一定范围内的主隧道衬砌产生变形和应力集中,其影响范围在交叉口锐角一侧为1.82D(D为主隧道洞跨),在交叉口钝角一侧为1.32D;(2)衬砌变形以拱部下沉为主,在边墙部位产生外扩现象;(3)横通道的开挖破坏了主隧道原有的成拱效应,使交叉口处的衬砌产生应力集中;(4)随着横通道开挖深度的增加,主隧道衬砌结构的变形和应力逐渐减小,趋于稳定;(5)交叉口两侧的主隧道衬砌结构强度安全系数均大于设计值2.0;(6)交叉口锐角一侧的变形和应力集中程度大于钝角一侧,而安全系数小于钝角一侧。研究成果对类似工程的设计与施工具有借鉴作用。

马王槽主隧道与横通道交叉部施工受力特征数值模拟分析

通过采用三维有限元数值模拟主隧道与横通道组成空间复杂交叉结构的施工过程,得出横通道施工将导致交叉部开口一侧结构变形不对称增加,围岩拉应力区显著增大以及交叉连接部两侧应力集中的施工受力特征。与主隧道与横通道正交情况相比,二者以60°角斜交,应力集中系数将由1.5提高至2.0倍。从设计角度出发,尤其需要对斜交横通道锐角一侧,进行重点加固设计以确保施工期间交叉部结构的安全。

基于时间序列的地铁横通道拱顶沉降预测

长春地铁一号线某车站竖井横通道采用CRD工法施工,施工期间对横通道内变形情况进行监测。由于后期通风道的架设对沉降监测造成困难,有必要对典型断面拱顶沉降进行预测。选取马头门处拱顶沉降数据进行预处理后,结合其自相关函数和偏自相关函数截尾性特点,选择时间序列ARMA模型。根据其自协方差函数的递推式和MA模型的谱密度函数初步确定参数值,后利用Newton迭代算法对参数进行寻优。利用横通道开挖后的前100d沉降数据建立模型,预测101-110d的沉降值并对比回归预测值与实际监测数据以检验其可行性。结果显示,预测10d中的前5d的结果误差明显比回归预测的小,且随着时间增长,与回归预测结果趋于一致。证明时间序列在短期预测方面较回归分析有较大的优势,可用于工程实践。

从人员疏散的角度研究公路隧道的横通道间距

隧道的横通道作为人员疏散的安全地带,其间距的设置在人员安全疏散中是至关重要的。以雪峰山隧道为工程实例,从人员安全疏散的观点出发,阐述了一种计算横通道间距的方法,并简述了方法的应用。首先根据特长隧道火灾特点,模拟分析特长隧道四种不同火灾场景下的典型自然疏散过程,并运用火灾模拟软件FDS4.0计算四种火灾场景在不同横通道间距情况下的危险时间,然后与相应的包含人员疏散行为特征的疏散时间相比较,得出该隧道最适宜的横通道间距为270m,并分析其经济性。其方法和结论可为特长隧道消防系统的设计、紧急疏散方案和引导指挥体系的建立提供理论依据。

盾构隧道联络横通道的振动台试验与数值模拟

联络横通道与隧道主体形成的空间交叉结构是隧道抗震的薄弱环节.为探讨联络横通道采用刚、柔两种连接形式时对盾构隧道地震响应的影响,以相似理论为基础,通过室内土工试验确定了振动台试验中地层和结构相似模型的材料参数及配比,分别建立了振动台试验结构模型和数值分析模型;将第1组试验得到的地层卓越频率15.0 Hz作为其余试验工况和数值计算中地震动频率的输入依据,通过试验和数值计算相结合分析的方法对主隧道与联络横通道的地震响应规律进行了研究.研究结果表明:结构与相同深度位置地层的加速度响应变化规律基本相同,离地面越近,地层加速度的放大效应越明显;联络横通道采用刚性连接时,其最大应变反应出现在结构的拱顶和两侧拱脚处,而采用柔性连接可较好的降低结构各处的应变反应,且输入地震峰值加速度越大其减弱效果越明显;主隧道横断面上,靠近联络横通道连接处的位置易受其影响而产生应力突变,采用刚性连接时,其受到的影响更大;振动台试验与数值结果规律基本一致,采用刚性连接时,联络横通道对主隧道纵向的影响范围约为3.0倍联络横通道宽度,而采用柔性连接时其影响范围则减小至1.5~2.0倍.

长大隧道横通道受力分析

随着我国经济的发展,基础设施,尤其是以铁路、公路为代表的交通设施建设不断加速,出现大量长大山岭隧道工程。从地下工程运营避难、救援以及维修管理等角度出发,在两条主隧道一定长度位置处,需要设置联络横通道。本文采用三维有限元数值模拟主隧道与横通道组成不同交角的空间复杂受力交叉结构的施工过程,得出交叉角越小,围岩应力集中程度越高、横通道衬砌结构受力越大的结论。因此,需要对主隧道与横通道交叉部尤其是主隧道与横通道斜交的锐角一侧,给以特别的加强设计以保证结构安全。本文研究结果对地下工程中主隧道与横通道的一体化设计施工,有一定参考价值。