浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

浅埋超大跨四线隧道Ⅴ级围岩开挖关键参数研究

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受力特征,通过三维数值模拟方法对多组工法进行开挖模拟,总结得出浅埋四线高铁隧道Ⅴ级围岩的开挖关键参数。结果表明,采用双侧壁导坑法的拱顶沉降主要发生在各导洞上台阶开挖阶段,中部岩柱开挖对拱顶沉降的贡献为62.2%;依托工程喷射混凝土结构和型钢拱架的安全性均满足施工要求,当前初期支护的安全富余较多;双侧壁导坑法对围岩变形控制效果较好,但三台阶法的围岩应力分布均匀,初期支护的安全系数也满足要求;考虑到原设计双侧壁导坑法存在较多临时支护,为提升施工效率,宜在保障围岩稳定的前提下减少开挖分部数量,探索将双侧壁导坑法优化为少临时支护的三台阶法。

浅埋隧道预应力锚固体承载效应模型实验研究

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程中的应用逐渐普及,对于浅埋大跨岩质隧道,其支护特性及作用机制尚未明确。为探究预应力锚杆支护体系下围岩的承载特性,以青岛地铁6号线某暗挖车站为工程背景,基于相似原理配制地层及支护结构模型实验材料,通过液压加载试验,探究了预应力锚杆及普通锚杆支护下锚固体的承载特性。结果表明:①预应力锚杆与围岩的相互作用形成了具有承载能力的锚固体,能够有效承担大部分上覆荷载。预应力锚杆的应用使得隧道失稳破坏的预警荷载值提高了42.8%,同时极限荷载值也提高了41.2%。②在上覆加载过程中,预应力锚杆经历了紧密锚固持荷阶段和脱锚卸荷阶段,衬砌经历了应变累积、应变突增和应变释放3个阶段。③较普通锚杆,主动支护下预应力锚杆与岩体间的受力协同性好,无轴力突变现象,锚杆的支护性能得到充分的利用,有效抑制了裂隙的发育,提高了隧道的整体稳定性。

浅埋大跨度隧道大变形演化特征与防治方法

为解决浅埋大跨度隧道在施工中常出现的初期支护大变形及冒顶病害等问题,本研究依托广西壮族自治区百色市某隧道工程,分析了该隧道的大变形及冒顶灾害特征。基于PFC离散元软件,分析了隧道失稳演化规律,提出了隧道初期支护大变形处治技术。研究结果表明:浅埋大跨度隧道施工时,容易受围岩条件及支护强度等影响,从而引起围岩大变形或塌方灾害。采用地表注浆加固或临时仰拱与洞内反压等技术处理后,围岩变形得到了有效控制。现场施工时,应通过建立管理体系,加强人员培训,设置安全通道,安排安全人员,强化安全意识,建立评估与预警机制等保障措施,降低安全风险。该研究成果可为浅埋大跨度隧道施工灾害防治提供参考。

大直径土压盾构机下穿超浅覆土河道施工关键技术

采用土压平衡盾构机下穿既有河道是近年来土压盾构机技术研究探索的重要方向,本文通过借助宁芜铁路改造工程盾构段的工程实际,详细阐述了大直径土压平衡盾构机在下穿极浅覆土河道时遇到的技术难题,并给出了适应性的河道加固解决方案和针对性措施。研究表明:针对河道进行分批次分步围堰加固,是保证盾构安全高效穿越河道的关键技术措施;大直径土压盾构在下穿河道时有针对性地及时调整掘进参数是超浅覆土施工的必要措施,相关处理措施可为该类工程提供参考借鉴。

大跨度混凝土楼盖舒适度分析

人行走的频率在1~3 Hz,为避免人行引起共振,所以规范规定楼盖竖向振动频率不宜小于3 Hz。案例为某钢筋混凝土框架-剪力墙结构,混凝土楼盖最大悬挑跨度9.3 m,非悬挑最大跨度24 m,存在竖向竖向振动频率小于规范限制3 Hz的情况,因此需对楼盖补充动力时程分析计算,通过对结构施加人行激励,验算楼盖振动舒适度满足了规范要求。研究结果表明,楼盖的结构设计、振动响应和隔振措施等因素对震动舒适度具有重要影响,选取楼盖振幅最大位置节点进行动力时程分析的方法可行,评价楼盖舒适度的结果可信,得出结论基于竖向加速度作为决定舒适度是否超标的本质标准,对楼盖实施合理的设计改进措施,可以有效改善和保障楼盖的振动舒适度。

邻近运营铁路浅覆土大断面矩形顶管开仓工作井设计和施工技术

以莆田市大断面矩形顶管项目邻近运营铁路莆田高铁站区开仓作业为例,介绍矩形顶管浅覆土开仓工作井设计及施工技术,包括邻近运营铁路开仓工作井位置选择依据、工作井设计要点、监控量测内容及控制指标、利用开仓工作井实施开仓工作的流程及关键技术要点等。作业期间各监测数值均在安全范围内,表明开仓工作井设计和施工作业技术是安全可行的。

浅埋不等跨隧道围岩压力计算方法与影响规律研究

为研究不等跨隧道围岩压力,构建不等跨隧道破坏模式,基于极限上限法推导不等跨隧道围岩压力,并进行验证对比;分析不等跨隧道围岩压力分布特征,最后就相关影响因素做参数分析。结果表明:两隧道内侧围岩压力比外侧大;小跨洞竖向围岩压力大于大跨洞相应侧的值;两洞不等跨时的围岩压力比等跨时的大。随着相对跨度增大,两隧道之间的围岩压力差异增大,且大跨洞将承受更多的围岩压力。在浅埋条件下,埋深对围岩压力的影响较大。大跨隧道围岩压力随着小跨隧道埋深增大而逐渐减小;小跨隧道围岩压力则随着埋深增大而增大。竖向平均围岩压力随着两洞净距的增大呈现先增大后减小。围岩压力随GSI、m_(i)、σ_(ci)值(Hoek-Brown准则相关参数)的增大而减小。不等跨隧道应结合其相对跨度大小、两洞埋深等条件,根据所受围岩压力不同而采取不对称支护。

某高烈度区大跨度复式高层体育馆结构设计与分析

以某实际工程为例,分析高烈度区大跨度复式高层体育馆设计的难度。从钢管混凝土柱长细比验算、双向钢桁架建模计算、楼盖舒适度分析、混凝土梁与钢管混凝土柱的关键节点等内容,针对分析软件和规范条文中存在的问题进行了梳理和讨论。分析结果表明,整体结构刚度布置合理,结构方案整体可行;钢桁架楼盖结构刚度大、施工便捷、易满足楼盖舒适度要求;改进后的钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点安全可靠、美观、便于施工。

泥质软岩浅埋大跨公路隧道围岩压力计算方法研究

以龙泉山一号泥质软岩浅埋大跨公路隧道为依托,采用数值计算方法和极限平衡分析方法对浅埋大跨隧道围岩破坏模式及围岩压力计算方法进行研究,进一步深入分析了跨度对破裂角β和隧道拱顶土体与两侧楔形体摩擦角θ的影响。结果表明:破裂角β随着跨度的增大呈线性增长趋势,摩擦角θ则逐渐减小。基于公路隧道设计规范,建立了破裂角β和摩擦角θ与跨度的关系,并对浅埋隧道围岩压力计算方法进行了修正,在双车道11.74m跨度隧道中围岩压力计算结果与规范一致,4车道21.25m跨度隧道中围岩压力较规范计算结果增大约6.7%。

浅埋超大跨多导洞拱盖法地铁区间导洞施工方案优化研究

目的:为了保障施工安全,有效控制地层变形,对浅埋超大跨多导洞拱盖法地铁隧道修建过程中的合理导洞施工方案进行了研究。方法:采用数值模拟结合正交试验分析的方法,研究了导洞施工顺序、施工错距及施工进尺对隧道-围岩体系受力与变形特征的影响,在兼顾对施工周边环境影响小以及满足围岩-支护系统受力安全要求的条件下,优化了导洞施工方案。结果及结论:与传统开挖方式相比,“先边后中”和“非对称开挖”的导洞施工原则更有利于施工风险管控和围岩位移控制;在上软下硬地质条件下,影响超大跨多导洞拱盖法导洞施工力学效应的施工参数,按影响显著性由大至小依次为施工进尺、施工顺序及施工错距。

浅埋超大跨隧道洞口段围岩稳定性研究

为保证浅埋超大跨高速铁路隧道洞口段施工稳定性,采用数值模拟和现场实测研究了浅埋超大跨高速铁路隧道洞口段施工时的围岩稳定性,结果表明:(1)浅埋超大跨隧道洞口段施工时中导洞核心土的开挖是控制围岩变形的关键工序,洞口段偏压会导致围岩拱脚局部应力集中;(2)施工引起的围岩沉降大致分为左右导洞开挖阶段、中导洞核心土开挖阶段和拆撑阶段,其中,中导洞核心土开挖30 d内是施工危险期;(3)洞口段采用的超前大管棚、超前小导管、超前预应力锚杆等措施,成功解决了洞口段围岩变形控制困难的问题,拱顶沉降最大值为34.5 mm,水平收敛最大值为12.5 mm。研究成果可为类似浅埋超大跨山岭隧道施工提供参考。

路县故城遗址保护展示工程——“三断”结构设计研究

根据建筑造型及遗址保护的需求,路县故城遗址保护展示工程形成“三断”式结构:因遗址需原址保护,该区域无法设置基础,基础不连续;首层长扶梯及采光通风等洞口集中一侧设置,导致首层该区域梁板不连续;2层北侧通透玻璃的柱不连续,无法延伸至2层,仅南侧单侧设柱,梁最大悬挑长度约17m。选取合理的抗震性能目标和抗震措施,并采用多种有限元软件对单侧长悬挑梁柱的计算结果进行了分析对比;研究了满足文保要求同时消除地基液化影响的基础方案;为满足大跨度覆土屋面的要求,结合建筑造型以及空间需求,分析了采用桁架、结构找坡等方式的可行性及经济性;以峰值加速度作为控制指标,研究人行大跨、长悬挑区域的舒适度。结果表明,采取以上措施可满足结构承载力及正常使用的要求。

浅埋大跨地铁隧道拱盖法导洞施工顺序优化

目前对于浅埋大跨地铁隧道拱盖法导洞施工顺序优化的研究较少,因此以广州市轨道交通11号线华景路站—华师站区间大跨暗挖段拱盖法导洞施工为研究背景,采用三维有限差分数值方法模拟不同导洞施工顺序下的施工全过程,研究围岩和支护结构的力学特征变化规律,进而优化导洞施工顺序,并通过现场监测对数值模拟分析结果加以验证。结果表明:导洞施工顺序的不同主要影响围岩和支护结构的力学特征变化过程,中间导洞的开挖对于围岩最大主应力和支护结构内力影响显著;若采用先开挖拱顶部位导洞的施工方案则围岩中会出现拉应力,影响施工安全,并且支护结构内力也会较大;而采用先开挖拱脚部位导洞的施工方案则围岩更加稳定,支护结构更加安全;不同导洞施工顺序虽然导致施工过程中围岩位移变化产生差异,但对围岩最终变形的影响不显著;“先下后上,先边后中”的原则同样适用于拱盖法的导洞开挖,对于单跨无柱结构,非对称的单导洞开挖方案相较于对称的双导洞开挖方案能更好地控制围岩位移和应力以及减小支护结构内力。

浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术研究

针对浅埋大跨度暗挖车站单层初支拱盖法技术进行研究,以实际工程案例为抓手,着重强调单层初支拱盖法施工过程中的关键技术应用,面对浅埋大跨度及复杂周边环境等难题,构建稳定可靠的拱盖结构,保证建设活动安全稳定进行。对超前支护技术、帷幕注浆技术、格栅钢架技术、预应力锚杆技术、混凝土喷射技术、二次衬砌技术等核心要点进行了详细分析,确保单层初支拱盖法技术在浅埋大跨度暗挖车站施工中运用的科学性、合理性和可行性。

浅埋黏土层大跨度隧道施工技术及塌方风险防范研究

地质条件是隧道施工需要考虑的重要因素,地质的软弱程度会直接影响到最终施工质量,尤其是在大跨度隧道工程中,浅埋黏土层地质环境下,若技术实施不当,可能会引发塌方等安全问题。为保证大跨度隧道施工质量,同时有效防范塌方风险,结合典型黏土层浅埋大断面隧道工程实例,围绕工程概况、技术难点深入分析施工工艺,根据地质雷达超前预报分析塌方风险,确立风险防范方案,以保证工程安全作业。

喀斯特地质浅埋大跨地铁车站钢管柱施工关键技术——以贵阳地铁3号线北京路站为例

为解决喀斯特地质浅埋大跨地铁车站盖拱支柱法暗挖施工中钢管柱施工问题,以贵阳地铁3号线北京路站正洞为例,介绍了拱盖支柱法施工工序,制定了岩溶地段处理,据此,提炼了地下暗挖时钢管柱的开挖、吊装、定位、浇筑、检查验收等成套施工关键技术;整个钢管柱施工过程实现高效、优质,保证了盖拱支柱法中支柱的安全建设,可为类似工程提供参考。

不同支护参数下大跨隧道变形特征对比研究

为探究不同支护参数下大跨隧道变形特征,采用FLAC3D数值模拟软件建立计算模型,研究不同支护参数对浅埋大跨隧道变形控制机制。通过分析不同预应力、不同支护密度下围岩塑性区分布、围岩变形情况,得出以下结论:①预应力数值是补偿支护的关键参数,隧道围岩塑性区基本消失,极大地改善了隧道整体的围岩应力状态。②预应力锚杆随支护密度增加,其围岩变形控制能力也逐渐增强,在一定范围内的增长趋势是近似线性增加。

特大跨度隧道洞口浅埋段超前支护效果分析与研究

以厦门某特大跨度隧道工程为例,针对洞口浅埋段围岩破碎状况的超前支护问题,采用数值分析结合现场实测的方法,研究采用大管棚及超前小导管的联合支护方法,并通过地表变形及支护结构变形特征,评价其效果。研究表明:采用超前小导管支护,拱顶沉降及两侧收敛位移值,相对未采用超前小导管分别减小29.7%和52.3%,相比未采用超前小导管进行超前支护,初支轴力和剪力分别降低50.0%和47.2%,弯矩变化不大。总的来说,联合支护方法一定程度分担了围岩的荷载,降低初支结构的内力和变形;能较好地控制围岩变形及结构受力,得到的围岩位移及初支结构内力极值都不大,处于合理范围内。

浅埋大跨公路隧道施工过程和支护优化的研究

基于沪蓉西八字岭隧道大跨段的工程特点,采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟大跨隧道的开挖和支护全过程,提出优化大拱隧道的衬砌结构形式,取消原有设计的中隔墙。同时开展隧道的现场监控量测,测试结果表明围岩的变形规律和数值分析规律基本一致,但数值分析结果量值略微偏高。本文的研究成果表明:在选择较好的施工工序下,对浅埋大跨四车道公路隧道采用无中隔墙法是可行的,研究成果还将在沪蓉西的其它几座分岔隧道的实践中得到应用。