超大断面隧道半步CD法施工技术应用

以京沪高速济南连接线超大断面公路隧道工程为依托,对Ⅳ级围岩条件下采用的半步"CD"法隧道施工变形规律进行研究,对结构变形提出针对性控制措施。结果表明:半步"CD"法施工,拱顶沉降及收敛监测值较"CD"法开挖小,在保证施工安全及进度的前提下,大大缩短了施工周期及支护成环时间,对相似超大断面隧道施工提供了借鉴。

超大跨度隧道半步CD法拆撑安全性分析

以济南绕城高速济南连接线工程老虎山隧道为依托工程,研究半步CD工法施工过程中,中隔壁临时支撑拆除对支护结构受力及变形的影响,通过对支护结构受力及变形监测的分析,提出中隔壁临时支撑拆除过程主要影响支护结构拱部受力,对其他部位影响较小,施工中应特别注意拱部,特别是临时支撑与钢拱架拱部连接处的稳定与安全。

超大断面小净距隧道工法适用性研究

超大断面小净距隧道往往处于洞口段,具有地质条件差、工序多、干扰强等特点。施工中分部过多会影响工效、分部过少易导致失稳,所以合理的开挖工法至关重要。依托济南绕城高速连接线大岭隧道工程,采用数值分析、现场实测方法对半步CD法、CD法和双侧壁导坑法三种可能的开挖工法进行适用性比选研究。以拱顶沉降、夹岩水平位移、夹岩应力为指标对不同工法的施工力学行为进行分析,发现大岭隧道后行洞施工对先行洞产生影响,不同工法的影响程度排序:半步CD法>CD法>双侧壁导坑法。但半步CD法影响程度并未显著高于CD法和双侧壁导坑法,其增加量最大为12%,现场可采用半步CD法进行施工。最后钢架应力、位移等监测数据表明:半步CD法可以保证工程安全、缩短工期、降低成本,是三种工法中最适用的工法。半步CD法的使用产生了较好的经济效益和社会效益,可为类似地质条件下超大断面小净距隧道的设计和施工提供技术指导。

基于强度折减法的超大断面隧道开挖方法数值模拟研究

以港沟超大断面隧道为背景,应用有限元软件ABAQUS对CD法和半步CD法施工过程进行数值模拟,得出安全系数,并对比分析隧道极限状态下开挖支护后围岩的塑性区分布和位移的发展情况。数值模拟结果表明:有限元强度折减法可以进行隧道围岩稳定性分析;两种施工方法在开挖后行导坑上台阶时均为危险施工步;半步CD法可以满足该工程的施工要求,研究成果可为同类型隧道施工提供理论参考。

超大断面隧道施工围岩-支护结构稳定性研究

通过设计和实施现场监测试验,对姚家峪超大断面隧道施工过程力学进行研究。结合数学统计分析方法,研究了超大断面隧道以半步CD法施工过程中围岩-支护结构的稳定性。通过对围岩荷载、初支结构应力和锚杆轴力的时空演化规律进行分析得到以下结论:①掌子面开挖到监测断面后的第0~10天为隧道施工危险期,应加强这一施工阶段的落石、垮塌等风险的排查;②拱顶围岩荷载最大且较稳定,中线左侧围岩荷载大于右侧围岩荷载,有明显的偏压现象,应当加强对左洞左侧洞体的监控量测;③初支结构应力空间分布图表现为不规则的“M”形,其分布规律为拱顶初支结构应力最大,左右呈不对称分布;④锚杆轴力在空间上的分布差异较小,隧道整体结构稳定性较好。