Pressure from surrounding rock of three shallow tunnels with large section and small spacing

With the increasing traffic demand, the closely built three or more tunnels with large section play a significant role in the tunnel construction. However, the interaction among tunnels has important influences on the security and economy of tunnel engineering, and the calculation of pressure from the surrounding rock during the excavation is one of the problems that need to be solved urgently. Based on the practical engineering of three tunnels, the load model of three tunnels was proposed in consideration of the interaction and excavation sequence between tunnels. In comparison with the load model of single tunnel, the construction mechanical characteristics of the three tunnels were analyzed. The results show that the rock pressure of three tunnels calculated by the current tunnel design code is not reliable, and the interaction force increases with the spacing between tunnels.

大断面小间距矩形顶管隧道微扰动施工控制技术研究——以淞沪路—三门路下立交工程为例

为满足城市核心区浅覆土大断面矩形顶管隧道施工过程中对地表沉降和邻近既有结构变形控制要求,以淞沪路—三门路下立交工程项目为背景,采用MJS对近距离穿越既有箱涵结构进行加固保护、设计应用新型压力自补偿自锁式管节止退系统、科学合理地设置顶管推进施工参数、研发新型减摩触变泥浆及压注工艺体系,实现大断面小间距矩形顶管隧道施工对周边环境的微扰动。结果表明:MJS加固技术对被顶管穿越的既有结构有着良好的保护效果;新型的管节止退装置将管节的平均累计后退变形量控制在20 mm以内,推进过程中主要参数控制在设定范围内;新型减摩触变泥浆能有效填充建筑间隙、降低摩擦作用。基于现场实测变形数据分析可知,地表累计沉降控制在-19.74~6.92 mm,下穿合流污水箱涵结构周边土体沉降控制在-3.67~3.01 mm,结构本体垂直位移控制在-4.54~4.26 mm。

大断面小净距公路隧道现场监测分析研究

针对大断面小净距隧道的特点,对福建省鹤上隧道进行地表下沉、围岩内部位移、洞周收敛、拱顶下沉、围岩压力、衬砌内力等项目的监测工作。基于监测结果,分析该隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出小净距隧道开挖影响的时空范围和隧道衬砌支护的最佳时机,并为支护体系的优化提供依据。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供借鉴。

鹤上大断面小净距隧道施工方案优化分析

结合福州国际机场高速公路鹤上大断面小净距隧道工程实际,建立了大断面小净距隧道施工动态有限元分析程序,对隧道施工方案的优化进行了数值模拟分析。分析中模拟了双侧壁导坑法、中隔壁法和上下台阶法3种施工方案,对拱顶下沉、地表沉降、中间岩柱应力、围岩稳定性等进行了对比分析,并结合鹤上隧道围岩实际情况,在隧道出口Ⅴ级围岩段,改双侧壁导坑法为中隔壁法,顺利完成了施工,对降低施工成本、加快施工进度均起到了较好的作用,研究结果可为类似条件下大断面小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。

浅埋大跨小净距隧道断面形态及合理间距的优化研究

对于大跨度小净距隧道而言,合理扁平率及双洞间距的设计对于节约成本,提高隧道线型规划具有至关重要的作用,因此,优化大跨度小净距隧道的扁平率及其间距是隧道设计施工面临的关键问题。利用大型有限元分析软件ABAQUS的标准设计语言Python编程,对某拟建大跨度小净距隧道不同扁平率及其间距进行参数化设计;采用精确罚函数法以及Nelder-Mead优化算法相结合的有限元优化分析计算程序,以隧道开挖面积、围岩塑性区、地表沉降和拱顶下沉等作为优化目标值,对建立的参数化模型进行计算,提出依托工程条件下扁平率及间距的最优组合。研究方法和成果对推动大断面小净距隧道的发展和应用具有重要的现实意义。

富水砂卵石条件下大断面市政隧道浅埋暗挖法研究

文章以成都市人民北路北延线隧道为工程背景,在深入分析富水砂卵石地层特性的基础上,以洞口小净距段为重点,采用有限元法对大断面浅埋暗挖法隧道各区段进行数值模拟分析,获得了地层、初期支护和二次衬砌的受力特征以及一些可供类似工程参考的有价值的结论。

节理岩体中双向八车道小净距隧道施工方案优化分析

结合福州国际机场高速公路2期工程魁岐2号双洞八车道特大断面小净距隧道工程,建立了离散元数值模拟分析模型,针对节理岩体中特大断面小净距隧道施工方案进行了优化分析。分别研究了双侧壁导坑法、CRD法和CD法3种施工方案下隧道拱顶下沉、中间岩柱水平位移、围岩水平位移和围岩塑性区的变化规律。基于研究成果,并结合魁岐2号特大断面小净距隧道现场实际情况,在该隧道进口Ⅴ级围岩段,将双侧壁导坑法变更为CRD法,顺利完成了施工,此施工方案的变更对降低施工成本、加快施工进度、缩短施工工期均起到了较好的作用。研究结果可为类似条件下特大断面小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。

大断面小净距隧道围岩稳定性数值分析

结合小净距隧道工程特点,分别建立不同跨度小净距隧道有限元计算模型,对隧道施工过程力学特征及围岩稳定性进行对比分析,以研究三车道大断面小净距隧道区别于两车道小净距隧道的基本力学特征。分析结果表明,对应不同隧道跨度、隧道净距和围岩级别对隧道施工过程中围岩稳定性的影响有显著差别,相同隧道净距条件下,三车道小净距隧道围岩应力状态比两车道隧道差,净距越小,差别越大,而围岩质量越低,差别也越显著;另外,在质量较差的围岩中,大断面小净距隧道围岩受力最薄弱部位主要集中在岩柱雁形部,而两车道小净距隧道则为岩柱中部。研究结果可为大断面小净距隧道的设计、施工提供有益的参考。

双向八车道小净距公路隧道监控量测分析

为保证安全、顺利地进行隧道施工以及便于研究施工期间围岩的稳定情况,对魁岐2#隧道进行大量现场监控量测。通过分析监测数据,研究地表沉降、拱顶下沉及洞周收敛、围岩内部位移、锚杆轴力、围岩与初期支护压力的分布特征及其变化规律。研究结果可为隧道后续施工和设计方案优化调整提供依据,也可为类似条件下隧道工程的设计、施工和监测提供借鉴。

裂隙岩体小净距超大断面隧道围岩非连续变形分析

由于现有隧道规范不足与设计、施工经验匮乏,裂隙岩体中小净距超大断面隧道的围岩稳定性分析与中夹岩柱变形破坏特征及其支护方案优化仍是大型隧道工程建设中遇到的棘手难题。以济南市东南二环绕城高速大岭超大断面隧道为工程依托,通过对掌子面岩体结构信息的精细化描述,获取各评定指标分布概型,并应用Monte Carlo法生成符合围岩等级评价指标分布概型的大量随机数,通过归纳统计获得隶属各围岩亚级分级的概率分布,由此对岩体质量进行了稳健评估。此外,用改进的非连续变形分析（DDARF）法对大岭隧道浅埋小净距段围岩的变形破坏规律及裂隙演化过程进行了数值模拟;以裂隙扩展破碎区贯通与否作为中夹岩柱稳定性的评定依据,分别针对无锚、有锚支护条件下的围岩稳定性状况及变形特征进行了对比分析。结果表明：无锚支护条件下,隧道后行洞开挖对先行洞的裂隙扩展及变形有一定影响,但不明显;而锚杆支护则可显著约束围岩尤其是中夹岩柱的裂隙扩展及贯通,锚杆支护条件下二次扰动后先行洞围岩的裂隙扩展情况、变形破坏特征与单洞开挖无异,且系统锚杆支护与中夹岩柱水平加长锚杆支护对裂隙演化的控制效应无较大区别。研究结果对裂隙岩体中小净距超大断面隧道围岩的支护方案优化有实际指导意义。

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。

城市超小净距大断而叠层隧道群施工过程动态模拟与分析

为解决超小净距大断面叠层隧道群施工技术难题,文章依托重庆红岩村隧道群工程,通过建立有限元模型对当前设计施工方案下隧道群全施工过程进行动态模拟,并重点分析了下部地铁车站位移及衬砌内力变化情况。结果表明:隧道群施工过程中围岩无贯通塑性区分布,隧道群始终处于整体稳定状态;车站二次衬砌施作后随上部红岩村隧道开挖变形明显且内力变化数值较大,建议复核其结构设计;红岩村右线隧道左侧两部与左线隧道右侧两部施工为隧道群施工关键步序,建议采用机械开挖,避免爆破带来的不利影响。

地层变位分配控制原理在小间距偏压突变大断面隧道中的应用研究

利用分步变位控制原理研究复杂地质浅埋暗挖小间距偏压突变隧道施工过程中地层变形规律,对限制周边环境及结构本身复杂的隧道工程地表变形具有指导意义。依托深圳地铁7号线工程实例,分析地表在多种复杂条件下的变形规律,结果表明,数值模拟过程中,注浆体充分发挥了作用,地表竖向沉降量(最大为14.82 mm)满足标准要求,但实际监测得到的地表沉降位移明显超过标准值,因为地表变形不仅受注浆措施的控制,还会受到多种不确定因素的影响,但从现场观测结果来看,同时经相关单位论证后,表明并没有因为隧道施工影响周边建筑物的正常运行。因此保障隧道结构及周围环境安全才是最重要的,用统一标准进行地表沉降控制是不尽合理的,对处于复杂地质环境中,且结构本身复杂的隧道工程来说,日常沿用标准几乎不适用。

城市超小净距大断面叠层隧道群施工方案比选研究

为解决超小净距大断面叠层隧道群施工技术难题,文章依托重庆红岩村隧道群工程特点,提出了三种施工方案并进行了优缺点分析,通过建立有限元模型对不同施工方案下下层暗挖车站隧道的拱顶沉降、衬砌受力及夹岩受力情况进行了对比研究。结果表明:方案一在暗挖车站拱顶沉降、初期支护受力及夹岩受力方面最小,方案二次之,而方案三最大;对于暗挖车站二次衬砌受力,方案三则远小于其它两个方案;由于方案二整体受力变形情况与方案一接近,但施工复杂程度增加,故不建议选取;而方案三的工期与造价优势突出,因此隧道群施工方案应综合各方面因素在方案一与方案三中选取。

大断面小净距三孔隧道群施工顺序研究

近年来以地铁建设为主的地下交通和地下空间的综合利用得到了大力发展,地铁隧道之间的净距越来越小、断面越来越大。大连地铁河口站站后折返线隧道与高河区间地铁正线隧道三线并行段,因受线路及地形地貌的限制,设计为大断面小净距隧道。为确保大连一期地铁工程按期完工并考虑到隧道群开挖对围岩稳定及周围环境的影响,最后选取CRD法施工。对这种大断面小净距隧道群的开挖提出了四种施工顺序,并采用Soil-works有限元数值分析软件分别对四种施工顺序进行施工过程模拟,以围岩变形、洞周应力、影响范围分布为主要优化指标。模拟结果表明:以第三种施工顺序为最优,其中地表最大沉降量为4.5 mm,地表影响范围为15.461 m,拱顶下沉值为24.96 mm等。该结果为高河区间地铁隧道施工顺序的选择提供了科学依据,并为类似的工程提供了一定的借鉴和参考。

软岩大跨小间距双洞隧道洞口处理技术

沈应线隧道工程位于较为繁华的舟山沈家门城区,长1230m,其南北出入口地质很差,多为全-强风化岩层的黏性土夹砾石,围岩稳定性差,介绍了对该工程的洞口段所进行的小导管、大管棚预支护与注浆加固处理技术。

黄土地层浅埋小净距非对称断面隧道施工方案优化

在黄土地层中进行浅埋非对称小净距地铁隧道施工时极易引起围岩变形和沉降过大等工程问题.为优化该特殊地质条件下隧道的施工方法,本文以西安地铁四号线雁南四路站——大唐芙蓉园站存车区间小净距隧道为工程背景,对右隧先行和左隧先行两种开挖方式进行了数值分析.结果显示两种开挖方式完成后地表沉降稳定值为23.5 mm、23.9 mm,右隧拱顶沉降稳定值为31.5 mm、31.7 mm,左隧拱顶沉降稳定值为22.0 mm、22.3 mm,几乎没有差别.右隧先行时1#导洞至4#导洞最大水平收敛值是左隧先行的0.80倍、0.86倍、0.79倍、0.90倍;左隧最大水平收敛值是左隧先行的0.54倍,这表明右隧先行能够有效的减小围岩水平收敛值.两种开挖方式下右隧围岩最大主应力为0.22 MPa、0.25 MPa,左隧围岩最大主应力为0.19 MPa、0.16 MPa,差别很小,两种开挖方式开挖完成后塑性区分布相似.最后对比模拟结果与监测数据发现数值差异较小且具有相同的规律性.该工法已成功应用于西安地铁4号线存车区间隧道,可为后续非对称小净距隧道施工提供参考和借鉴.

超大断面地铁隧道的设计方案研究

南京地铁4号线蒋王庙站—王家湾站区间隧道断面面积达290 m2,通过数值模拟分析对其设计方案进行了研究。结果表明:该地铁隧道断面高宽比取0. 64是合理的,可提高隧道建筑净空使用率;针对不同断面形式分别采用双侧壁导坑法、CD法和CRD法,大、小断面隧道嵌套开挖,可降低对围岩的扰动;相接部位逐步挑高扩挖,提高隧道支护设计参数,可以确保施工安全;先行开挖小洞对隧道整体安全和裂缝控制有利。

复合地层条件下大断面小净距隧道开挖工法合理性分析

以山东省济南市顺河快速路南延英雄山隧道工程为例,通过有限元软件对穿越不同地质条件下的大断面小净距隧道进行模拟,采用CD法对施工全过程中围岩位移、地表沉降、夹岩应力、初期支护结构应力进行分析,分析结果表明:初期支护结构应力和地表沉降均处在安全范围之内;拱腰处围岩位移较大且拱腰处出现应力集中现象;采用CD法施工较为合理,可为类似工程提供参考。

超大矩形断面浅覆土盾构顶管施工风险识别及风险评估

超大断面、超小净距、多孔矩形浅覆土盾构顶管施工风险包括设备风险、进出洞风险、掘进风险和环境风险等。采用R=P×C定级和模糊综合评价相结合的方法,对各风险的风险源进行排序和评价,可得设备风险、进出洞风险、掘进风险的风险等级为高度,环境风险的风险等级为中度。并以此采取相应地控制措施,对残余风险等级进行相应评价,将风险分析与合理对策相结合,提出预防或降低风险的措施。研究结果对工程建设单位和相关部门的决策提供科学、系统、综合、实用的依据,实现安全、经济、高效的管理目标。