钻爆法施工隧道超挖对于混凝土超耗的定量关系研究

混凝土超耗居高不下是目前钻爆法施工隧道面临的形势和现状,在影响混凝土超耗的诸多因素中,超挖是其主要因素之一。本文通过大量的样本隧道,采用3D激光扫描仪测量设备,对隧道实际超挖进行实测;采用统计分析法、误差极限值法、对比分析法等数据分析方法,分析出隧道超挖的影响因素,计算因此造成的隧道混凝土超耗情况,从而得出隧道实际超挖与现行规范允许超挖的差距对混凝土超耗的影响程度,为隧道施工超挖控制提供借鉴。

特大断面TBM拆卸洞室钻劈法施工关键技术

由于隧道断面大,支护结构在开挖过程中承受的围岩压力较大,为确保隧道施工的安全,四川都四山地轨道交通项目紫荆隧道特大TBM拆卸洞室采用钻劈法开挖。介绍了液压劈裂技术的工作原理、工作参数的确定,拆卸洞开挖支护关键技术。实践证明:在Ⅲ级及以上围岩的硬质岩中采用潜孔钻施作周边眼+掌子面劈裂相结合的形式开挖效果显著,安全、环保、可控性强。液压劈裂技术在不能进行爆破施工的隧道中具有广阔的推广前景。

我国隧道钻爆法施工技术回顾与展望

随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用,我国钻爆法隧道施工技术得到前所未有的快速发展。首先,回顾我国隧道钻爆法施工技术的发展历程,并依次阐述湿式凿眼的采用、多臂凿岩台车的引进、乳化炸药的应用、导爆管雷管起爆系统的广泛应用、工业数码电子雷管的应用与推广等5大技术突破;然后,分别介绍钻爆法建造理念与方法(新奥法)、机械化施工配套设备、超长隧道与超长距离通风技术、超大埋深与极端复杂地质隧道施工技术、超长高水压水下隧道施工技术、特大断面隧道与洞群施工技术、隧道超前地质预测预报技术的现状及发展趋势;最后,对隧道智能化建造技术、绿色低碳建造技术等未来建设和发展中亟待解决的问题进行思考,并提出,钻爆法在复杂地质长大隧道施工中具有显著优势,一定时期内仍将是隧道施工的主要方法,今后应着重发展机械化、智能化及绿色低碳建造技术,进一步提升钻爆法的施工效益和建造水平。

高速隧道数码电子雷管爆破施工技术及应用研究

文章为确保山区某高速公路隧道建设的顺利施工,进行了隧道控爆技术的研究。对数字炸药在隧洞中的应用特点进行了详细分析,并结合隧道工程概况深入探讨了数字炸药的实际应用。通过对数码雷管爆破施工进行定额测定与分析。结果表明,相较于常规的毫秒级雷管爆炸法,数字炸药爆炸法不仅能减少单声药响,还能够产生波峰重叠干扰,从而有效节省了工料设备成本。这一研究为隧道工程中的爆破施工提供了可行的技术方案,为项目的顺利推进提供了重要支持。

洞柱法施工的三柱四跨地铁站导洞施工顺序对地面沉降的影响

[目的]洞桩法车站施工时地面沉降受导洞施工顺序影响较大,为了有效控制地面沉降,需要研究导洞施工顺序的影响规律。[方法]以田村站为工程背景,建立了三柱四跨洞柱法车站导洞施工三维模型,得出了合理的导洞开挖顺序。基于此,为了缩短工期提出了导洞错距同步开挖的施工方法,并结合现场实测数据研究了该施工方法对地面沉降的控制效果。[结果及结论]先开挖下层导洞引起的地面沉降更小;当导洞相距较近时,同步开挖会产生群洞效应,实际施工中为了有效控制地面沉降,应采用单独开挖或者错距开挖的方式;导洞错距同步开挖施工方法对地面沉降控制效果较好,且显著缩短了工期。

青岛地铁大断面隧道围岩变形特性及施工方案优化

[目的]大断面隧道由于其形状扁平且跨度较大,一般采用多台阶多分步开挖,在施工过程中反复扰动围岩和临时支撑,影响围岩及支护结构稳定性,故须对其围岩变形特性进行研究,并优化施工方案。[方法]以青岛地铁4号线折返区间暗挖隧道为例,结合现场监测数据,通过有限元模拟分析现行施工方案中大断面地铁隧道三台阶九步开挖过程中的围岩变形特性,并与优化后的三台阶五步法做模拟对比。[结果及结论]模拟比较结果表明,现行施工方案横向距离隧道中心线26 m范围内的地面沉降较大,占总沉降量的89.77%;拱顶和拱肩在开挖后变形大,沉降量最大达到10.2 mm,拱顶围岩应力随开挖迅速增加,随着开挖工序推进,拱腰上部和墙角出现局部主应力集中。优化后的三台阶五步开挖法可实现快速开挖和支护,施工工序简化40%,同时减少了围岩扰动,其变形可控制在10 mm的合理范围内,改善了拱顶的应力重分布和墙角的应力集中现象。

水电站不良地质段大断面导流隧道开挖稳定性控制研究

针对水电站不良地质段大断面导流隧道开挖的稳定性控制,以某大型水电站为例,提出了该工程的分层分区开挖方式,并对不同分层的开挖方法进行了稳定性验证。结果表明,在III层开挖成功后,左右两幅法的左侧边墙内鼓变形降低了1.5 mm,右侧减少了2.7 mm。采用中隔壁法开挖后,拱顶沉降和水平收敛值最终均稳定在8~10 mm。同时,所提出的施工方法使得不良地质段隧道竖向位移保持在15.0 mm左右,明显提高了开挖稳定性,为同类工程提供了稳定性控制方案参考。

隧道全断面带仰拱一次性开挖技术应用——以某高原铁路项目为例

以高原铁路某单线隧道为研究背景,通过在软弱围岩段开展全断面带仰拱一次开挖技术研究,节约了资源,避免了传统仰拱二次爆破带来的诸多问题,初支可以尽早封闭成环,相对于二次开挖仰拱,初支沉降量明显减小;仰拱施工进度加快,安全步距可控,保障了掌子面施工进度,安全高效;优化了隧道施工工序,缩短了隧道整体工期。为同类隧道施工提供了技术参考和实践经验,对隧道行业内的科技创新起到了借鉴作用,推动施工领域高质量发展。

大断面隧道成套设备机械化快速作业研究

为实现阿联酋铁路二期D标段隧道安全、快速、高质量修建,开展成套设备机械化快速作业系统化研究。通过调研国内外已有资料,对隧道单作业面机械化施工人机资源进行科学合理的配备;基于掌子面力学平衡稳定性分析,研究得到S3级围岩采用全断面法开挖和S4、S6级围岩采用台阶法开挖可保证掌子面稳定性,满足规范要求;基于各级围岩适配的快速作业施工工法,通过建立数值软件计算模型,得到S3、S4、S6级围岩最大开挖进尺分别为4.5、2、1.5 m;总结阿联酋铁路隧道机械化施工工艺,对比分析机械化配套施工与传统方法施工的工序时间和施工工效。

城市地下通道交叉中隔墙法超前支护小导管的参数优化分析

目的:隧道开挖前的超前支护是采用交叉中隔墙法施工的关键一环,研究交叉中隔墙法超前支护的小导管在不同支护参数下施工对围岩产生的变形和应力影响,能根据现场实际更好地调整超前支护的效果。方法:以连接大连恒隆广场与大连地铁2号线人民广场站的地下通道为工程背景,将施工现场数据结合理论分析和MIDAS GTS有限元软件数值模拟试验;将地下通道开挖过程中产生的拱顶下沉、水平收敛、地面沉降作为分析指标,以小导管的外插角、导管长度、环向间距作为研究对象。对比分析多种小导管参数组合对围岩的支护效果,从中选取优化后的小导管参数进行数值模拟分析。结果及结论:现场监测的数据与数值模拟的结果拟合表明,超前支护效果主要与小导管的管长和外插角相关,通过调整小导管的长度和外墙角可以有效增强支护效果;环向间距对超前支护的效果不明显,应根据小导管的注浆半径来确认环形间距。通过对小导管参数的调整可以有效地提高对围岩的支护效力,保障地下人行通道的运营安全和施工效率。

高风险地段特大断面矿山法隧道下穿地铁线案例分析

在地铁建设中,为满足越行线的设置要求,变断面甚至超大断面隧道越来越常见。城市中心区受限的周边环境和复杂的地质条件,也使得隧道结构的建设难度大大增加。以广州地铁某新线大断面矿山法隧道近距离穿越运营地铁线为例,施工前对高风险地段下穿施工风险源进行了辨识与分析,提出了适应性的设计方案;施工中为解决工期收紧、地层条件恶劣、地下水位持续下降引发的既有地铁隧道持续下沉问题,通过数值模拟、实时监测信息化施工等多重手段形成了针对性控制思路与措施,提出“风险全方位辩识、措施信息化调整、平衡动态性维持”的控制理念,保证了特大断面矿山法隧道的快速施工与既有地铁线路的安全运营。

钻爆法施工铁路隧道允许超挖值研究

长期以来,钻爆法施工铁路隧道超欠挖是铁路建设各方重点关注的问题,合理的超欠挖允许值对铁路隧道工程造价有着重大影响。本文通过采集正常条件下钻爆法施工铁路隧道超欠挖数据,运用误差极限值法进行分析研究,揭示了目前施工技术与装备条件下客观的超欠挖水平,提出超挖允许值建议,为科学确定类似铁路工程隧道超欠挖和工程造价提供借鉴。

浅埋暗挖法隧道中临时仰拱对支护体系的作用机理分析

目的:大跨度隧道通常需要采用分部开挖和临时支撑的支护结构协同作用以控制围岩稳定性。临时仰拱为临时支撑结构中最为常用的,研究临时仰拱在隧道开挖过程对支护体系产生的力学作用,以便更深入地了解临时支护结构对围岩的作用机理。方法:以连接大连恒隆广场与大连地铁2号线的人民广场站地下通道为工程背景。该工程采用CRD(交叉中隔壁)法施工,其地下通道具有跨度大、埋深浅和围岩力学性质较差等特点。通过对现场监测的数据与MIDAS/GTS有限元软件数值模拟的结果进行对比,验证了模型的正确性。在此模型基础上,通过设置有、无临时仰拱介入2种施工组,以位移、内力和弯矩三方面为研究方向,分析在有、无临时仰拱介入条件下的支护体系承受围岩压力的作用规律。结果及结论:隧道的支护体系由于受到临时仰拱横向支撑反力的作用,其对地面沉降量和中隔壁的位移控制效果显著;通过将隧道拱底的隆起变形向拱底两侧分散可减少对中隔壁的压力,保护隧道整体不出现过大的单一方向变形,以免损坏支护体系。临时仰拱可有效地优化支护体系的受力形式,控制了围岩的变形。

浅埋大断面隧道矿山法施工方案比选

为保证大断面隧道施工期间的安全性和高效性,以实际工程为依托,利用ANSYS数值模拟软件,研究了某地铁隧道出入场线分别采用双中隔壁台阶法和中隔壁法(CD法)开挖的施工过程,分析隧道开挖过程中围岩的位移和衬砌结构的应力变化情况。研究结果表明:大跨度隧道在软岩中的开挖采用中隔墙法产生的位移和衬砌结构应力都在安全范围内。双中隔壁台阶法采用三台阶施工每个台阶均可使用机械施工提高了开挖效率,与中隔墙法相比产生的位移和衬砌结构应力更小,拱顶处竖向位移最大不超过16.2mm,开挖10m即DK45+868处衬砌结构的等效应力最大值不超过19.9MPa,因此控制位移变形能力和衬砌结构应力效果更好,可优先考虑双中隔壁台阶法。同时在实际工程中监测位移与模拟值差距在1mm以内,验证了模拟结果的可行性。

富水卵砾石泥砂层浅埋隧道施工方案优化研究

以武汉市某区间地铁隧道工程实例为背景,介绍富水卵砾石泥砂层浅埋隧道施工的难点和风险。利用PLAXIS 2D/3D建立数值模型验证优化方案的可行性。研究结果表明,采用台阶法开挖引起的地表沉降较CRD法小,地表沉降槽的影响范围为隧道中心线左、右两侧的3~4倍隧道断面尺寸;采用全断面注浆搭配管棚支护相较于长短管注浆搭配超前小导管对地表沉降、衬砌结构的变形控制效果优良,前者降低了下穿地下车行通道施工段结构的最大沉降值约46.88%。

利用邻近既有铁路隧道及斜井进行施工通风情况下的运营列车稳定性分析

针对利用邻近既有隧道及斜井进行新建隧道施工通风这种特殊情况,通过数值模拟得出了取风斜井周边风场变化规律,并对列车的稳定性进行了分析。结果表明:(1)斜井取风时靠近斜井一侧范围内风速明显增大,周边区域一定范围内风场受到影响;(2)列车在斜井取风的风场影响范围内运行时承受一定的横向力,但发生倾覆的可能性很小,基本上不影响列车安全运营;(3)相关成果可为类似工程设计和施工提供借鉴。

互层岩体隧道超欠挖机理及围岩稳定性控制

针对互层岩体隧道钻爆法开挖过程中出现的严重超欠挖问题,依托康定2号隧道,基于Voronoi随机裂隙块体模型和等效爆破荷载时程建立互层岩体隧道爆破计算模型,通过现场超欠挖监测结果验证数值模拟方法的合理性,在此基础上探讨互层倾角对隧道超欠挖的影响规律,最后分析了炮孔周边眼间距优化和增设“预留层”爆破的超欠挖控制效果。结果表明:互层水平时,两侧拱肩超挖严重,顶部出现“门框形”的平顶、离层破坏;互层倾角接近垂直时隧道超挖量较小;隧道拱顶在互层倾角30°时的线性超挖值最大达到0.712 m。现场采用设置“预留层”爆破的优化方案后,最大线性超挖值控制在8 cm以内,满足Ⅴ级围岩光面爆破最大线性超挖值不超过15 cm的要求,且隧道周边位移量减小,围岩无明显变形突变现象。建议对于超欠挖和稳定性要求较高的隧道,采用设置“预留层”爆破的优化方案。

水利工程大断面输水隧洞机械化钻爆工艺应用

随着我国隧洞施工机械化水平不断提高,机械化钻爆工艺逐渐代替了人工钻爆。本文依托引江补汉输水总干线出口段工程,从设计参数、施工方法、资源配置及施工工效方面介绍了输水隧洞和检修交通洞的机械化钻爆工艺;针对施工工效、超欠挖控制情况,剖析了该工程大断面输水隧洞机械化钻爆施工工艺的超欠挖原因,总结了机械化钻爆工艺优缺点和改进建议。

复杂地质条件隧道光面爆破及超挖控制技术研究

依托华东最长的杭绍台高铁东茗隧道工程,提出复杂地质条件下的隧道光面爆破和超挖控制技术。隧道原方案爆破后,围岩壁面粗糙、不规则,受力性能较差,半眼痕率较低,周边超挖较大。通过分析原方案爆破效果差及隧道超挖大的原因,提出减小周边眼间距,减少周边眼药量和装药系数,优化周边眼装药结构,提高钻孔精度,减少外插角等技术优化措施。优化后爆破方案的壁面光滑、规则,半孔保留率及炮孔利用率大幅提升,超挖现象得到明显改善,可为后续施工及类似工程提供科学指导,极大提高施工效率,综合经济效益显著。

暗挖隧道超欠挖原因分析及控制措施

依托西安市某地铁暗挖隧道工程,通过确保测量基础数据的正确性、5点放样、选择合理预留变形量、加强钢筋格栅的制作与安装、强化现场管控等手段,使得工程的超欠挖问题得到有效解决。