大拱脚三台阶法开挖浅埋软弱红黏土隧道的力学特性及适用性研究

依托渝黔铁路青冈山隧道工程,针对软弱红黏土自稳能力差、承载能力低的特点,原设计采用CRD法进行开挖,以减小围岩变形。为进一步提高作业效率,在三台阶法的基础上采取增设管棚、大拱脚等改进措施,并通过数值模拟分析2种不同工法下软弱红黏土隧道开挖后的力学特性。研究结果表明:采用改进的大拱脚三台阶法开挖,隧道拱顶沉降比CRD法增大165.90%,与此同时,初期支护第1和第3主应力也分别增大17.99%和24.59%,但是隧道拱顶沉降以及初期支护应力均满足相关要求,施工现场沉降监测数据与数值模拟所得结果较为吻合,验证了软弱红黏土隧道采用大拱脚三台阶法开挖的合理性,同时建议隧道开挖避开雨期施工,以降低围岩失稳风险。

三台阶大拱脚临时仰拱法与微台阶法在砂质黄土隧道中的适用性对比分析

在软弱围岩隧道施工中常采用三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法。针对蒙华铁路阳城隧道上覆砂质黄土下伏软弱围岩的典型工况,采用MIDAS有限元软件对三台阶大拱脚临时仰拱法和微台阶法的施工过程进行了数值模拟。结果表明:采用大拱脚临时仰拱法施工最大拱顶沉降、最大水平收敛、最大掌子面挤出位移和最大地表累计沉降均小于采用微台阶法施工,三台阶大拱脚临时仰拱法能更好地控制围岩变形,更适合于上覆砂质黄土下伏软弱围岩隧道施工。该工法已在蒙华铁路实际工程中应用,取得了良好效果。

三台阶大拱脚临时仰拱法在软弱围岩黄土隧道中的应用

本文通过软弱围岩黄土隧道工程实践,分析了三台阶大拱脚临时仰拱法的施工特点,结合蒙华铁路车新庄1号隧道的施工,介绍了三台阶大拱脚临时仰拱法施工的工艺流程及质量控制要点。

大断面黄土隧道初期支护变形控制技术研究

大断面黄土隧道围岩应力较大段落开挖后极易发生较大变形,特别是在含水率大、围岩软弱的情况下。若围岩暴露时间过长、初期支护刚度不足或岩体渗水软化,易造成坍塌事故。为有效解决围岩应力较大段落初期支护开裂掉块、钢架扭曲等技术难题,结合蒙华铁路麻科义隧道施工,通过比较传统的三台阶大拱脚临时仰拱法和设置围岩应力释放装置两种方法,进行初期支护变形控制现场试验研究。结果表明,两种方法均能有效控制初期支护变形开裂,但设置围岩应力释放装置能更加充分发挥围岩的自承能力,实现工法的简化,具有成本低、机械化程度高、施工进度快、劳动强度小、可有效防止后期拱墙衬砌开裂等优点。