连拱隧道无导洞后扩挖法设计参数及其影响性分析

为了研究双连拱隧道采用无导洞后扩挖法施工时的设计参数取值及其对隧道稳定性的影响,采用数值模拟方法分析连拱隧道主洞错距、台阶长度、中隔墙厚度以及二衬施作时机4个参数对隧道受力与变形的影响规律,并与现场监测结果进行对比验证。研究结果表明:主洞错距达到75 m时,既能保证先行洞隧道的变形稳定,又能缩短工期;隧道先行洞台阶长度可以按单洞隧道取值,后行洞台阶长度建议控制在5~10 m为宜;考虑施工扰动的影响,隧道中隔墙厚度在1.4~1.6 m范围内取值较为合理;先行洞二衬在后行洞掌子面前保持35 m以上距离施工有利于隧道稳定性的控制。研究结果可为隧道工程施工提供参考。

不同隧道开挖方式对连拱隧道稳定性的研究

以湖南某公路隧道为工程背景,利用FLAC 3D对不同开挖方式的施工过程进行模拟计算,研究了不同开挖方式对围岩稳定性的影响。研究表明:①隧道的拱顶及仰拱两侧极易出现裂缝,应加强支护;②隧道开挖方式对围岩稳定影响巨大,应根据工程地质条件、施工条件等因素选择合适的隧道开挖方法;③三导洞法开挖相比于全断面开挖法,能较好地控制围岩变形及变形速率,有效地限制围岩塑性区的发展.

砂泥岩地层浅埋大跨暗挖地铁车站转序落底关键技术

大断面暗挖地铁车站工程采用双侧壁导坑法施工,该方法是处理软岩地层、浅埋地段等不利条件下的常用施工技术手段。结合重庆轨道交通18号线北延工程黄沙溪站暗挖车站开挖工艺及施工步序,利用midas GTS建立的计算模型,分析车站中洞开挖对车站围岩和初期支护结构的应力、位移特征及稳定性的影响,通过现场监控量测及自动化应力监测,进一步验证了提前解除车站两端优化中洞的安全性、可靠性、经济性,有力保障了车站隧道的安全施工及毗邻既有建(构)筑物的安全,可为同类工程提供借鉴和参考。

地铁车站不同施工方案比选研究

与传统浅埋暗挖法对比,横向盖洞法对对最小覆土厚度无特殊要求,解决了超浅埋车站暗挖施工问题。为深入探讨横向洞盖法与传统PBA工法的区别,文章以济南某换乘站为研究对象,介绍了两种工艺的施工工序,通过有限元软件建立两种工艺的数值模型,对比了横向洞盖法与PBA工法施工全过程的沉降规律,并系统探讨了顶管刚度、顶进范围等参数的影响规律。研究结果表明:和PBA工法相比,横向洞盖法有着施工精度高、工作面多且大、造价低、速度快、受力合理、传力清晰等优点;两种工法在整个导洞开挖时的沉降分别占总沉降的87.4%和75.6%,是地表沉降控制的重点;横向洞盖法的地表整体沉降小于PBA工法,且当顶班覆土深度在7m以内时,横向洞盖法对控制地表沉降有明显优势,故对于本项目顶(板覆土深度约为3.9~4.4m),横向洞盖法更加合适;从整体来看,改变横向洞盖法中钢管外径不会对施工阶段的地表沉降造成较大的影响,随着钢管外径的改变,地表沉降波动范围为0~2mm;地表沉降在提高侧向顶进距离时表现出先快速增大后趋于稳定的规律。

复杂环境下地铁车站导洞开挖施工方法对比研究

为了探究不同隧道开挖方法在地铁车站结构受力和沉降方面的影响差异,本研究以长春地铁5号线工农大路车站为实际案例,运用MIDAS FEA软件对两种施工方法(一次扣拱暗挖逆作法和PBA工法)进行模拟分析。比较这两种方法在施工过程中的差异,分析结果显示,在导洞开挖支护施工阶段,一次扣拱暗挖逆作法导致的地表沉降量最大,占总沉降量的59.14%。而PBA工法在二衬扣拱施工阶段起到较为关键的作用,该阶段所引起的地表沉降量占总沉降量的42.65%。对于拱顶沉降,一次扣拱暗挖逆作法的拱顶沉降较为稳定,而PBA工法的拱顶沉降在不同的施工时间都有大幅度的变动。在其他方面,一次扣拱暗挖逆作法相较于PBA工法具有较小的影响,结构更为稳定,可进一步降低施工风险。

双洞八车道公路隧道单侧壁导坑法施工技术

为探究双洞八车道公路隧道在Ⅳ级围岩下的机械化快速施工方法,该文依托深汕西高速公路改扩建项目城仔山隧道,结合隧道钻爆法开挖,采用现场工法工艺试验、数值模拟、理论分析、现场监测等方法,提出了针对Ⅳ2级围岩的单侧壁导坑法施工步序和施工工艺;针对沉降位移及应力分析了该工法的合理性。结果表明:采用机械化单侧壁导坑法时,左导洞弃渣回填后,沉降增加最大,增加量为50%;左导洞开挖结束后,由于中隔壁具有很好的支撑作用,水平收敛有所下降,但随着右导洞的开挖又大幅增加;锁脚锚杆的最大拉应力值受隧道轮廓的影响较大,最大压应力值都是先增大后趋于平缓;喷射混凝土的最大拉应力不断增加且位于拱顶,而随着右导洞的开挖,最大拉应力不断减小;喷射混凝土最大压应力位于上台阶拱脚,随工序持续增大。

小直径管幕工法横导洞施工现场试验及参数优化

对沈阳地铁市府大路站采用的小直径管幕工法进行研究,首先通过现场监测分析了车站横导洞施工对地表沉降和拱顶变形的影响,然后利用Midas GTS NX数值软件建立车站三维模型,并与监测数据对比验证了模型的准确性,最后分析了横导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响.研究结果表明:横导洞开挖施工引起的地层损失率为0.08%,管幕结构有效地抑制了地表沉降;相比于其他开挖方案,采用先边后中的开挖顺序可有效减少地表沉降24.7%;当横导洞开挖数量为5~7时,引起的地表沉降差较小仅为8%,采用4个横导洞和3个横导洞施工时,相比于7个横导洞施工方案可分别减少地表沉降18.0%和28.3%.

顶部导洞法TBM卡机脱困技术研究与应用

研究目的:TBM已在我国地下工程建设领域中得到广泛应用,但对于复杂地质条件,TBM卡机问题仍十分突出,施工中曾多次遭遇连续卡机、长期卡机、突水涌泥、设备报废、工法改变等不同程度的困难,不但造成工期延误,还使工程建设成本大幅度增加,因此研究复杂地质条件下TBM卡机防控技术以及TBM卡机后的安全快速脱困技术十分必要。高黎贡山隧道全长34538 m,进口采用钻爆法施工,出口采用TBM法施工。TBM施工中,一般地质条件下掘进比较顺利,但遇到断层破碎带、岩性接触带、节理密集带、风化蚀变带、软岩挤压带等复杂地质条件时,仍发生了19次卡机事故,其中正洞8次、平导11次,严重影响TBM的正常掘进,特别是严重卡机时,常规的脱困方法难以奏效,需要研究安全有效的脱困技术,从而保证TBM的正常掘进。研究结论:(1)顶部导洞法是处理TBM卡机的一种有效脱困方法;(2)采用顶部导洞法处理TBM卡机时,导洞净空宽度宜为120 cm、净空高度宜为130 cm,管棚工作间宜在拱部120°范围内设置,管棚直径宜为76 mm,环向间距40 cm,仰角1°~3°,长度宜一次穿越隧道前方破碎带;(3)本研究成果可在类似隧道TBM施工中推广应用。

PBA暗挖地铁车站洞内地下连续墙施工力学响应分析

北京某地铁PBA暗挖车站采用边导洞内施工地下连续墙止水,在国内尚属首例。以该工程为依托,采用MIDAS软件模拟了PBA工法施工过程中洞内地下连续墙的力学响应规律,并与现场监测数据进行了对比分析。研究结果表明:(1)地下连续墙施工引起的地表沉降量较小,约占地表总沉降量的9%;(2)扣拱施工阶段、站厅和站台层开挖支护阶段地下连续墙水平位移变化较大,在实际工程中需对这三个施工阶段加强监测和施工控制;(3)地下连续墙竖向位移整体以隆起变形为主,沉降变形不明显,沿地连墙纵向各施工阶段中墙顶的沉降量略有波动,整体上趋近均匀分布;(4)车站主体结构施工完成后,地下连续墙墙体所受的拉、压应力均未超过混凝土抗拉、抗压强度允许值,地下连续墙结构处于安全状态。

基于模型试验的双侧壁导坑法施工过程模拟研究

为了研究双侧壁导坑法施工过程中的围岩力学特性和位移特征,以在建大罗山隧道工程为例,采用相似模型试验进行模拟分析,研究了开挖过程中围岩的应力变化和地表沉降,以及隧道开挖完成后附加荷载作用下围岩的应力特征和衬砌裂缝发展情况。试验结果表明:在隧道开挖阶段,越靠近隧道周边的围岩应力监测点,围岩应力变化越大,且围岩应力变化从大到小依次为拱肩切向应力、拱顶竖向应力、拱腰竖向应力、拱腰切向应力。

PBA地铁车站施工技术研究

暗挖洞桩(Pile Beam Arch,PBA)工法施工适应于路面空间小、车站跨度大等城市地铁修建,其施工过程非常方便和安全,可极大地降低工程施工过程中的人员安全投入,投资成本也比较经济和合理。以沈阳地铁三号线三好街站为工程背景,阐述了地铁暗挖车站PBA技术的施工过程及PBA工法在实际施工过程中的原理与工艺特点,详细介绍了小导洞开挖方法及导洞开挖顺序,为今后类似的暗挖车站工程项目施工提供了技术支持。

粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工地层变形规律

依托西安地铁8号线小白杨车站工程,针对粉质黏土与中砂互层地质条件,总结了导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响规律,分析了洞桩法车站暗挖施工全过程的地表沉降规律。研究结果表明:粉质黏土与中砂互层中洞桩法导洞施工阶段地表沉降主要受导洞数量影响,不同导洞数量下导洞开挖顺序相同时地表沉降规律一致;三导洞方案各种施工顺序下地表沉降普遍较小,三导洞方案对地表沉降的控制效果明显优于四导洞方案和六导洞方案;洞桩法施工会对地层多次扰动,地表沉降在施工过程中表现出明显阶段性,导洞开挖及扣拱施作是引发地表沉降的主要阶段,主体扩挖易引发地层隆起。经对比分析,粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工建议采用三导洞先中后边开挖方案。

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。

高速公路隧道单侧壁导坑法转三台阶法施工方案

结合深汕西高速公路改扩建TJ9合同段平安洞1号隧道工程,重点介绍了单侧壁导坑法转为三台阶法方案的实施步骤及三台阶施工工法,指出了在施工过程中,必须做好超前预报及对隧道断面的总体监测工作。包括对总沉降量和总收敛值对应的隧道进尺(埋深),以及总沉降和收敛时间对应的隧道进尺(埋深),从而确保断面累计位移值小于设计预留变形量,以确保施工顺利进行。最后提出了施工应急措施与建议。

大跨度隧道分部开挖超近距离下穿电力铁塔变形控制技术研究

大跨度隧道以超近距离分部开挖下穿电力铁塔时不可避免的对铁塔桩基产生扰动影响,依托黑白面将军山隧道工程开展了双侧壁导坑法分部开挖下穿电力铁塔数值模拟研究,分析了不同注浆加固方案下地层变形和铁塔桩基稳定性的演化规律。研究结果表明:当不采取注浆加固措施时,中导洞上断面的开挖后围岩最大累计竖向变形为5.3 mm左右,约占最终累计变形的76.8%,是地层变形发展和桩基扰动的关键阶段,电力铁塔随着断面开挖具有向隧道开挖侧偏转的趋势;当采取径向6 m范围注浆加固时,隧道最大拱顶沉降减小了约54%,铁塔桩身倾斜率由0.14‰降低至0.06‰,桩基左右两侧的差异沉降减小,采取注浆加固措施可以实现围岩及铁塔桩基的稳定性控制。

地铁车站穿地下管线沉降控制技术

洞桩施工法(Pile-Beam-Arch method,PBA)是适用于城市路面施工空间受限、跨度大等地铁车站修建中,在城市地下空间的建设中发挥重要作用。城市地铁车站暗挖施工中常常会遇到埋在地下的管线,地下管线会给地铁车站暗挖施工带来了很大的困难,因此管线沉降控制是经常面临的难题之一。该文以沈阳地铁3号线三好街站为工程实例,介绍了PBA法施工,并阐述了初支导洞、拱部超前小导管注浆、格栅架立、信息化施工等沉降控制措施。以期为同类工程施工提供参考。

浅埋黄土分岔隧道在不同施工方案下的变形规律研究

为研究浅埋黄土分岔隧道施工过程中的变形规律,该文依托甘肃省兰州市某浅埋分岔铁路隧道工程,采用数值模拟对比分析中导洞法与三导洞法的隧道拱顶沉降、水平收敛及中隔墙水平位移发展情况,优选出最合理的施工方案,以满足施工安全要求。研究结果表明:两种方法施工结束后,目标断面左右洞拱顶沉降值相差不大,但三导洞法左右洞边墙的水平收敛值远小于中导洞法,即三导洞法施工更有利于控制隧道围岩的变形。在左右洞先后施工次序产生的偏压影响下,两种方案的中隔墙均向先行洞倾斜,但中导洞法施工中隔墙偏移值较小,更能确保中隔墙的稳定性。两种方案均能满足要求,但三导洞法工序转换复杂,工期较长,在其他方面结果相差不大的情况下,三导洞法并不是最经济的施工方案,可优先考虑中导洞法。研究成果可为浅埋黄土分岔隧道的设计与施工提供参考。

超大断面暗挖车站连接板质量控制

大断面超浅埋隧道的施工技术作为一种相对较新的施工技术,在施工过程中,有必要结合施工现场的实际情况,在大断面合理应用超浅埋隧道的施工技术。提高施工的规范性和安全性,确保施工安全。文章以长沙地铁某车站大断面暗挖隧道施工为例,讨论了大断面暗挖隧道支护导洞连接板质量控制的重点和难点。隧道采用双侧壁6个导洞施工,工作面多,交叉工序多,隧道每榀型钢总长度达186m,型钢安装量大,且确保各导洞之间的型钢连接板连接质量并能有效连接是初支的一个难点和控制点。

城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究

针对我国城市地下空间开发建设存在的问题,结合国内外地下空间建设技术现状和城市化发展需求,本项目重点进行了城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究,包括:一次扣拱暗挖逆作法建造大型地下结构关键技术研究、浅埋暗挖大直径管幕法地下结构建造技术研究、地下空间建造设计过程中的地下水渗流控制技术研究等,形成了拥有自主知识产权的地下空间开发技术成果和体系,并通过一系列有代表性的城市地下空间工程示范应用,促进了科技成果的转化和应用,有效提升了我国城市地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平。

大断面隧道爆破开挖围岩损伤范围试验研究及数值计算

结合大帽山大断面隧道群的现场声波监测,研究推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法施工的大断面隧道的围岩累积损伤范围,声波监测结果表明,在推进式的多次爆炸荷载作用下,围岩将产生一定程度和范围的损伤;侧壁围岩的累计损伤范围主要由与其齐平的导洞I的开挖掌子面爆破决定;其损伤范围随着导洞I开挖掌子面的接近而逐渐增大,当两者齐平时围岩的损失范围达到最大;但当导洞I开挖掌子面逐渐远离和导洞III爆破开挖通过时,围岩的损伤范围并没有扩大,仅导致损伤围岩的损伤程度增大。基于此,在模拟推进式往复爆破荷载作用下围岩的损伤范围时,用与监测断面齐平的单次爆破近似表示推进式的多次爆破,通过DYNA软件将此决定围岩损伤范围的振动速度转化为爆炸压力,再将爆炸压力传递给用UDEC软件实现的各向异性岩体损伤模型,通过与声波监测结果对比,此方法可以较好地模拟推进式往复爆炸荷载作用下围岩的累积损伤范围,并可为类似工作提供参考和借鉴。