基于复杂地质条件下铁路隧道施工技术研究

近年,国家铁路发展迅速,铁路网不断完善,我国幅员辽阔,地形复杂多样,铁路隧道占比高,尤其是西部大开发的不断推进,铁路隧道工程越来越长,穿越的地层环境越发复杂,由此对复杂地质条件下铁路隧道设计、施工提出了更高要求。基于此,文章在阐述复杂地质条件对铁路隧道施工影响的基础上,探究复杂地质条件下铁路隧道施工技术,为促进我国铁路隧道的安全施工提供理论依据。

古夫隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术

为提高隧道软弱围岩施工安全性和加快施工进度,依托古夫隧道出口段工程,首先通过超前地质预报、监控量测、应力应变测试等判断围岩及掌子面稳定性;然后通过超前支护、低预应力涨壳式锚杆加固围岩,提高围岩自稳能力;最后采用普通型机械化配套大断面法施工,对围岩的拱顶沉降、周边收敛、应力应变等进行监测,通过数据分析结果指导现场施工。研究结果表明:1)隧道软弱围岩普通型机械化配套试验性施工技术可以有效地加快施工进度,保证施工安全;2)信息化管理可以通过数据分析结果指导现场施工,大大提升隧道施工的管理水平。

凿岩台车采用长短眼配套控制隧道超挖技术

为有效降低施工成本,减小钻爆法隧道超挖量,提高钻爆施工技术及改进施工工艺,通过研究凿岩台车作业模式,分析得出凿岩台车进行隧道钻爆开挖时,由于受台车钻臂结构影响以及现场视线不清、视距较远等,钻凿周边眼时外插角不易控制,产生的隧道超挖往往较大。结合工程实践,通过对比凿岩台车在初期支护紧跟掌子面及不紧跟掌子面等不同施工工况下长短孔配套施工产生的超挖量,得出在保证施工安全的前提下,保留一定长度的隧道不进行初期支护施工钻孔,并采用长短孔配套钻孔爆破技术,可有效控制凿岩台车钻爆时隧道的超挖量。研究结果表明:采用长短孔配套钻孔时,Ⅱ、Ⅲ级围岩,Ⅳ级围岩,Ⅴ级围岩相比类似条件只采用长眼时的最大超挖量分别减少约12、19.5、21.5 cm。

岩石点荷载试验在隧道动态围岩分级中的应用——以郑万高铁向家湾隧道为例

点荷载试验可以在施工现场简便快捷地获取岩石强度,但现有的点荷载强度和单轴抗压强度经验换算公式在不同地区、不同岩性的岩石中难以具有普适性。因此,应针对特定的工程地质条件进行专门研究,得到适用于该地质环境的换算公式,服务于小区域的工程建设。以向家湾隧道三叠系灰岩为研究对象,开展了大量点荷载与单轴抗压对比试验;并采用数值模拟研究了不同形状岩块在点荷载作用下的应力分布,从理论上印证了点荷载试验在不同形状的岩块中的适用性;在此基础上建立了适用于兴山地区三叠系灰岩的点荷载强度和单轴抗压强度经验换算公式,并以此为依据对向家湾隧道试验段灰岩围岩进行了亚分级,为今后具有相似工程地质条件的地区的工程建设提供借鉴。

向家湾隧道进口段围岩分级及破坏模式研究

为分析郑万高速铁路向家湾隧道围岩稳定性,根据隧道施工过程中编录的围岩地质信息和测定的岩石强度参数,应用铁路隧道设计规范的围岩分级BQ法对隧道进口段围岩进行了亚分级,并使用Geostudio有限元软件对围岩破坏模式进行了数值模拟。结果表明,拱顶拉应力集中明显,可能出现塌落。实际施工中,拱顶围岩局部塌落与数值模拟结果一致,验证了模拟结果的合理性。基于以上分析,考虑地层产状和结构面特征,提出围岩支护措施建议。本研究对类似隧道安全施工具有重要的实践指导意义。