寒区隧道保温层的设置分析研究

以某铁路隧道为工程背景,对寒区隧道在保温层处于不同铺设方式、不同厚度以及不同保温材料情况下的围岩-衬砌径向温度场分布进行对比分析,通过对隔热效果的比选,确定出最合适的保温材料类型、厚度及铺设方式。同时,通过对围岩-衬砌纵向温度场规律变化的研究,提出了对保温层厚度进行分区调整的方案,为寒区隧道的防冻设计提供一定参考。

大跨明挖折板隧道对相邻设备区结构的影响

本文以石家庄市城区基础设施提升工程——白佛隧道附属设备区为研究对象,采用有限元计算软件进行数值计算,分析大跨直墙折板隧道结构由折板轴力产生的水平推力的受力机理及水平推力对相邻分离式设备区结构的作用,分析产生水平推力数值大小的影响因素,水平推力对设备区结构内力的影响,确定了分离式设备区结构合理的计算模型及设计方法。结果表明:大跨隧道折板结构的水平推力对相邻设备区侧墙内力影响较大。若设备区设计不考虑主线隧道折板的水平推力作用,会导致设计偏不安全。由此提出了设备区应采取的相应加强措施及减小隧道水平推力效应的措施。

青岛地铁8号线复杂环境长大过海隧道设计关键技术

目的:地铁长大区间海底隧道穿海距离长,地质条件和海域环境较为复杂,其设计难度大、施工风险高,可参考工程案例及施工经验匮乏,应对地铁长大过海区间土建、通风防灾、给排水及消防等设计关键技术进行深化研究。方法:基于青岛地铁8号线(以下简称“8号线”)海底区间隧道的工程概况、地质条件、海域环境及设计标准,对盾构法、矿山法、沉管法和堰筑明挖法等4种施工方法进行比选。在确定施工方法的基础上,进一步对该工程穿越大型海底断层破碎带施工、泥水盾构在海底高水压复杂地层中长距离掘进、海域段软弱地层联络通道施工等海底复杂地质情况制定了应对措施,提出了通风防灾、给排水及消防等方面的设计关键技术,并创新性地提出了采用机械顶管法修建海底联络通道、海底高水压饱和气体带压换刀等设计理念。结果及结论:单一施工方法难以满足地铁长大海底隧道复杂多变的地质,可根据不同施工方法对海底地质的应对能力采用组合工法修建海底隧道。

武汉三阳路公铁合建长江隧道总体设计关键技术研究

武汉三阳路长江隧道是世界上首座城市道路与地铁合建的盾构隧道,具有超大直径、高水压、小间距、地质条件复杂、建设条件困难等特点,总体设计难度大。文章针对三阳路长江隧道公铁合建的工程实践,结合其工程建设环境条件、隧道施工安全与风险、两种不同交通方式本身的技术要求及在运营防灾救援方面的相互影响等因素,对隧道平面、纵断面、横断面、疏散救援等部分关键技术进行了分析研究,确定了合理的工程总体设计方案,可为类似工程提供参考。

浅埋暗挖地铁重叠隧道近接分区

由于浅埋暗挖地铁重叠隧道的净距过小,给设计和施工带来困难。基于单一隧道施工对周围环境影响范围具有局限性原理,采用摩尔-库仑屈服准则,将浅埋暗挖地铁重叠隧道的相互影响区划分为无影响区、弱影响区和强影响区,以便对其进行相应的设计和施工。以深圳地铁老（街）—大（剧院）区间重叠隧道为例,应用近接分区的研究成果,沿纵向按净距对其进行影响区段划分,并分别制定相应的设计原则：当左线隧道位于右线隧道上、下45°区且两隧道净距小于1倍平均隧道洞径时,设计支护参数加强两级;当左线隧道位于右线隧道上45°区且两隧道净距在1~1.5倍平均隧道洞径之间时,设计支护参数加强一级;当左线隧道位于右线隧道上45°区且两隧道净距大于1.5倍平均隧道洞径时,可按一般单线隧道设计。现场监测结果表明,近接分区的划分符合实际。

武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

盾构隧道管片接缝防水是隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和隧道的耐久性。采用国内外理论与实践经验,进行管片接缝防水密封垫初步设计,然后模拟施工极限装配误差,对初步设计进行防水性能与装配性能实验。根据实验结果对防水密封垫断面尺寸与结构形式及材料进行优化,并最后确定最优的防水密封垫设计。因此,对于管片接缝密封垫设计,通过防水性能与装配性能实验优化设计应该成为设计中的重要步骤,对保证管片密封垫防水性能及管片拼装质量具有重要的意义。

高水压隧道渗流场分布的复变函数解析解

研究目的:在进行高水压山岭隧道支护结构设计时,合理地确定衬砌上作用的水压力是结构设计的关键。本文以深圳市东部过境高速公路的莲塘隧道为工程背景,对高水压隧道渗流场分布进行理论研究。莲塘隧道位于莲塘水厂西南部地段的丘陵地区,并处于深圳断裂带的主要影响带内,断层及节理裂隙发育,岩体破碎。由于临近深圳水库,且地处深圳水库常年水位以下,若采用下穿方案,隧道将长期处于高水头作用之下。因此,对隧道及围岩中的渗流场进行研究对隧道衬砌结构设计与防排水设计有直接的指导意义。研究结论:本文分别采用有限差分岩土软件FLAC3D和经典解析解Harr解对高水压隧道渗流场进行了验证计算。通过计算对比,分别得到了本文解析解和有限差分数值解和Harr解的渗流场分布等值线图,通过比较,最终证明了本文解析解在高水压深埋隧道渗流场计算中的正确性。

大跨扁平连拱隧道复合式中墙优化研究

为确保隧道施工安全、减少开挖跨度和节约工程投资,针对某依托工程,首先通过ADINA有限元数值模拟,对不同中墙形状下隧道中墙的受力与变形特征进行了分析,选取了复合式中墙最佳形状,在此基础上,对不同中墙厚度时围岩位移、中墙位移与中墙应力等变化全过程进行了研究,并通过现场监控量测对数值模拟结果进行了对比和验证分析。优化了大跨扁平连拱隧道中墙形状,提出了中墙配筋的关键控制因素和Ⅴ级围岩地段合理中墙厚度。

复杂条件下超浅埋双层叠合大断面隧道下穿敏感建筑设计

文章结合目前国内世界级工程港珠澳大桥的拱北隧道,从设计的角度介绍了一种饱和富水软土地层超浅埋大断面双层叠合六车道隧道下穿敏感建筑的新方法——管幕-支护结构组合体系浅埋暗挖法。该法将作为超前支护的管幕与作为支护结构的初期支护进行合理组合连接,形成大刚度的环向及纵向整体受力体系,可有效控制隧道开挖过程及运营阶段的地表变形,大幅度降低施工风险。该法通过对管幕间的土体进行冻结的方式形成隔水帷幕,避免了由于地下水流失导致的地面变形及隧道暗挖施工期间产生涌水、突泥现象,隧道能够在水密性的地下空间进行施工。该法运用了顶管、冷冻两种在隧道建设领域运用较少的新工艺,经过与支护结构的合理组合,成功地解决了复杂地质条件及复杂环境条件下的超浅埋大断面隧道下穿敏感建筑遇到的技术难题,拓展了隧道建设新思路,建立了隧道建设新方法。

大跨分岔式隧道结构设计关键技术研究

以深圳市东部过境高速公路莲塘隧道为工程背景,对大跨分岔式隧道结构设计中的关键技术进行研究。通过有限元计算,对"2+2车道"和"2+3车道"分岔的断面形式,连拱段结构设置的必要性,钢支撑的选型以及系统锚杆的布设方案进行分析和对比。主要结论:1)在满足交通功能的前提下,应尽量选取"2+2车道"的设计形式;2)小净距段隧道受力状态及施工工法前后转换方面均较连拱段有优势,建议取消连拱段;3)大跨分岔式隧道分岔部一般设置在隧道工程地质较好地段,以方便大跨分岔结构的实施,如莲塘隧道将分岔部设置在Ⅲ级围岩段,而对于开挖跨度接近30m的大跨段,初期支护一般应设置钢格栅,此时应优先选用"钢筋格栅+喷锚"的初期支护形式;4)莲塘隧道分岔部位于Ⅲ级围岩段,系统锚杆设计长度以5 m为宜,应于拱部、侧墙均匀布设。

对隧道发生底鼓机理及对策的思考

研究目的:针对个别铁路隧道产生底鼓病害影响线路平顺性的问题,通过某运营隧道的长期监测,从仰拱下方围岩深部变形与仰拱结构变形关系入手,采用现场测试与理论分析相结合的手段,并参考目前类似工程处理经验及效果,研究软岩地应力引起的隧道底部围岩向上变形所导致的隧道底鼓病害,提出处理方案。研究结论:(1)仰拱下方围岩产生了深部位移,实测仰拱下方30 m深处围岩有上鼓现象,由于采用锚杆或锚索长度难以锚固到稳定岩层,采用此类加固措施效果不明显;(2)整治最终方案宜侧重于加大仰拱矢跨比,增强仰拱刚度;(3)联调联试阶段如发现此类问题应及早采用仰拱拆换处理;(4)本研究成果可为类似隧道底鼓病害整治方案的制定提供理论依据。

喷筑隐式异型中墙复合式连拱隧道的设计分析

为解决连拱隧道防排水效果差、结构耐久性差和施工效率低的问题,文章分析了连拱隧道设计和施工现状,总结了现行结构型式存在的问题,提出了一种新型连拱隧道结构型式。该结构采用一次喷筑钢纤维混凝土的异型隐式中墙,可保证较高的施工效率;中墙在底部采用扩大基础,并在施工时预留岩柱对中墙进行保护,具有较高的施工安全性;采用独立防排水体系和等厚二次衬砌结构,具有较好的防排水效果和耐久性。通过有限元软件三维分析,结果表明:在多种施工步序情况下,该结构型式均能保持施工安全,且实现连拱隧道的快捷施工。

基于运行速度的高速公路隧道出入口安全设计

针对高速公路隧道事故多发的现状,调查了高速公路隧道路段运行速度,分析了隧道出入口车速变化规律,采用线形过渡技术指标、抗滑过渡技术指标和照明过渡技术指标对隧道出入口过渡性进行分析评价,提出基于运行速度的高速公路隧道出入口安全设计方法,可为高速公路隧道群出入口设计及安全管理提供参考。

既有高速铁路隧道斜井分岔改建变形控制技术研究

文章以不同铁路隧道间斜井共用为研究背景,提出斜井井身在衬砌破除、分岔开挖、恢复等改建过程中的变形控制技术,建立三维有限元模型,研究斜井结构的内在力学变化,并结合现场实际施工情况和监测数据,验证了变形控制技术的合理有效性。结果表明,在实际施工过程中,斜井结构变形安全可控,结构变形控制技术合理有效。

既有城市高架桥梁桩基托换方案实用性研究

随着城市轨道交通的迅速发展,地铁隧道与公路、市政桥梁等建构物的基础交叉已经无法避免,桩基托换的技术也得到了广泛的应用与,托换技术已经非常成熟^([1-3])。根据类似的案例,桥桩托换对既有桥梁的影响也是可控的。以广州市轨道交通十三号线二期工程西松区间段广清立交进城高架桥43^(#)墩桥梁桩基托换为背景,详细论述了地铁隧道施工过程对既有高架桥的影响,同时从托换联桥梁上部结构受力、托换桩基承载力及不均匀沉降实测值对桥梁桩基托换方案合理性论证,最终确定适用于本项目的桥梁桩基托换方案。

不同埋深下小净距隧道最优净距的探讨

采用ANSYS对小净距隧道在不同埋深下的拱顶沉降、水平收敛位移、隧道中夹岩柱应力集中系数及竖向位移进行计算分析,得到小净距隧道最优净距;对隧道中夹岩柱采用锚杆加固计算得到了不同埋深的最优净距。研究结果表明:小净距隧道埋深10,30,50 m时的最优净距分别为隧道宽度的1.0,0.8,0.8倍;中夹岩柱稳定性对小净距隧道最优净距有着重要影响,对中夹岩柱用锚杆加固后,埋深10,30,50 m时的最优净距分别为隧道宽度的0.6,0.4,0.5倍。可以采用锚杆加固中夹岩柱的方法来有效缩短小净距隧道的净距。

隧道洞口浅埋偏压段位移及力学行为分析

结合老鸭岭隧道洞口段浅埋偏压段,利用ANSYS建立浅埋偏压隧道三维有限元模型进行分析。分析表明,浅埋偏压隧道开挖时在山体较高一侧地表沉降累计最大,拱顶、左侧拱腰将产生向下的位移;右侧拱腰、仰拱将产生向上的位移。为了阻止仰拱向上的位移,施工时应及时封闭仰拱,使支护结构形成整体受力,开挖完毕支护应力图显示,拱腰处所受应力最大,这也是地形偏压在拱腰处形成应力集中所致,需密切注意拱腰处受力情况。

武汉三阳路公铁合建超大直径盾构隧道设计方案研究

随着我国城市建设的迅速发展,公铁隧道合建方案逐渐成为高效利用地下空间资源的行之有效的途径。文章基于武汉三阳路越江隧道工程条件,从对规划和用地的影响、施工难度、施工组织等多方面进行了综合比较分析,推荐采用六车道公铁合建隧道方案,并对盾构隧道横断面布置、隧道结构等进行了计算分析;针对超大直径盾构越江隧道建设所遇到的装备制造、长距离掘进、小净距施工及近距离侧穿建筑物等技术难点进行了可行性论证。

新建隧道近距离上跨既有铁路隧道方案分析与研究

文章通过新建隧道近距离上跨既有铁路隧道具体工程实践,分析了外部控制因素、工程地质及既有隧道支护结构等限制条件,提出了三种不同上跨方案,并综合比较了相关数值分析、工程特点与要求,最后推荐采用更为合理可行的明挖隧道方案。

南京纬三路长江隧道总体设计的关键技术研究

文章根据南京纬三路长江隧道的建设条件,对工程总体设计中的几个难点问题及解决方案进行了研究与介绍,其中通过双管双层盾构隧道X型地下布线方案实现交叉道路的互通疏解,以及在双层盾构隧道内设置上下层共用排烟道的布置方式均为国内外首次采用。这两项新技术的应用不仅合理解决了本工程的总体设计难题,而且极大地提高了隧道逃生救援的及时性和便捷性,对类似工程有一定的借鉴作用。