既有隧道不同扩挖宽度下锚杆参数的优化

以黄山洞隧道工程为依托,通过对现场数据的监测和利用有限元分析软件Midas GTS NX进行数值模拟,分析了不同扩挖宽度下隧道拱顶沉降值、周边收敛值和围岩有效应力变化的规律,并改变锚杆的长度和锚杆间距,分析在不同锚杆长度下围岩有效应力、衬砌应力以及锚杆应力的变化规律,确定了不同扩挖宽度下最优的锚杆长度和锚杆间距.研究结果表明:随着扩挖宽度的增加,围岩有效应力由大至小依次为拱脚处压应力、拱腰处压应力、拱顶处压应力和仰拱处拉应力;拱顶处压应力随扩挖宽度的增大而减小,拱腰处压应力随扩挖宽度的增大而增大,但增大趋势不明显;受单侧扩挖方式的影响,扩挖侧的应力大于非扩挖侧;拱脚处受到应力集中的影响,其压应力随着扩挖宽度的增大而增大;扩挖宽度为1.5~2.5 m时的最优锚杆长度和间距分别为2.5 m和1.7 m,扩挖宽度为3.5~4.5 m时二者分别为3.0 m和1.2 m.

深圳某地铁车站小盾构先行大盾构扩挖施工模拟分析

[目的]深圳地铁14号线(以下简称“14号线”)肿瘤医院站首次采用小盾构先行、大盾构扩挖的施工工法。鉴于目前根据已有成果难以预测小盾构先行开挖且回填后,大盾构在形成的人工复合地层中掘进引起的地层稳定性,需要对采用此种工艺施工的车站进行模拟分析。[方法]采用MIDAS/GTS软件,研究大盾构隧道开挖以及支护结构施作完成后,不同回填材料和不同埋深对地层沉降以及大盾构管片结构受力的影响。[结果及结论]当小盾构隧道分别采用C40混凝土、C15混凝土及渣土回填时,随着回填材料强度递减,大盾构开挖引起的地层位移递增,盾构管片结构的最大应力亦递增;当回填材料为C15混凝土和C40混凝土时,盾构掘进对围岩与地层的影响不大。建议本工程采用C15混凝土的回填方案;大盾构在小盾构隧道不回填的情况下直接掘进,存在较大的风险;埋深在21~45 m范围内,对地面沉降的影响不明显;随着埋深增加,地应力显著增加,隧道结构应力亦随之增加;14号线肿瘤医院站最终采取C15混凝土回填方案,地面沉降监测基本符合数值模拟计算的结果。

含联络通道地铁区间隧道扩挖形成新建车站施工过程的围岩变形分析

[目的]重庆轨道交通9号线邮轮母港站是将原区间隧道(含联络通道)进行扩挖施工而建成的地铁车站。该工程的地质条件、围岩初始应力场和原区间隧道结构均较为复杂,为确保施工安全,需要对施工过程中区间隧道的复杂力学行为进行分析研究。[方法]在简述该扩挖工程概况的基础上,建立了采用各向异性节理岩体弹塑性模型的三维有限元数值模型,进一步确定了该模型的几何特征、地层特征、结构特征及工序特征。选取了3条测线(联络通道中心线、左线大里程区间隧道中心线、右线小里程区间隧道中心线),分别对这3条测线上方的地面沉降,以及左线隧道、右线隧道的洞周变形进行分析,并将模拟值与实测值进行对比,以研究区间隧道扩挖施工过程中围岩和结构的变形特征。[结果及结论]对模型的模拟结果与施工实测结果进行对比后可认为所建模型具有合理性;联络通道扩挖施工会导致隧道洞周收敛变形明显增大,区间隧道原联络通道位置与施工主通道交汇处的洞周变形最大。应对联络通道内进行渣土回填,以确保隧道扩挖施工的安全、顺利实施。

地铁穿地裂缝段盾构扩挖施工临时支护方式研究

为研究采用盾构扩挖工法施工穿越地裂缝过程中,不同临时支护方式对围岩变形的影响,依托西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间工程,采用FLAC3D和Midas GTS NX软件对盾构扩挖穿越地裂缝过程中围岩变形与盾构隧道的受力进行分析,得出合理临时支护方式进行实际应用,并结合现场地表变形情况进行对比分析。研究结果表明:双竖向临时支撑对围岩变形以及隧道结构均起到良好的控制效果;首环管片破除与扩挖施工会改变隧道结构的整体性,从而导致围岩变形剧增,是盾构扩挖施工中危险环节,需要加以重视;通过现场监测,扩挖施工地表沉降均在规范允许范围内,扩挖施工影响范围主要在7环以内,施工中可结合扩挖影响范围进行超前加固。

中风化泥质砂岩隧道“缓冲爆破+机械扩挖”施工技术分析

在中风化泥质砂岩层中进行隧道爆破开挖容易造成开挖轮廓线外围岩松动,出现超挖或塌方等工程事故。为降低爆破震动效应,改善开挖效果,以陇漳高速公路十里铺隧道开挖工程为例,通过多次现场试验,提出“缓冲爆破+机械扩挖”技术,并进行该技术的效果及效益分析。研究表明,“缓冲爆破+机械扩挖”技术能够实现中风化泥质砂岩隧道开挖高效、经济、安全。

贵州沙沱水电站下游河床水下爆破扩挖工程控制爆破技术

贵州乌江干流的沙沱水电站投产后,为达到通航安全要求,需要对厂房尾水段下游左岸河床进行扩挖,并降低河床面高程,增大过水面积。文章以该河床水下开挖工程为例,介绍大量乱毛石堆积覆盖层条件下,采用经改装的钻爆船进行水上造孔+水下爆破+河床填筑道路出碴的施工技术,为周边环境复杂条件下进行水下爆破的类似工程提供参考。

山岭隧道扩挖稳定性及支护参数优化分析

文章以某山岭公路隧道为研究对象,采用数值模拟的方法研究隧道扩挖的稳定性,并重点对相关支护参数影响规律进行了分析,得到以下结论:现场监测结果和数值模拟结果曲线吻合度较高,且在隧道扩挖稳定之后二者曲线基本趋于重合,说明了该数值模拟方法的正确性;通过增大锚杆长度和减小锚杆纵向间距可以减小单根锚杆所承受的最大轴向拉力,减小扩挖隧道的变形,从而增大隧道稳定性;增大喷射混凝土厚度可以减小扩挖隧道的变形,增大隧道稳定性;建议该工程锚杆长度、环向间距、喷射混凝土厚度分别优化为3.5m、1.0m和25cm。

宁波某地区小断面隧道错车道扩挖方式对围岩影响的研究

通过数值模拟手段,对小断面隧道扩挖方式对围岩造成的影响进行研究,选取围岩应力和围岩位移作为主要研究指标,通过对围岩应力和围岩应变进行监测,分析围岩应力应变变化规律,得到开挖方式不同对围岩影响的不同。结果表明:两侧扩挖法对围岩扰动较小,围岩应力集中程度较为均匀,单侧扩挖法施工时,扩挖一侧应力集中,应注重交界面加强支护。

水电工程斜井扩挖台车的设计实践

高压管道下斜井扩挖支护按住建部安全管理规定,属于危险性较大的分部分项工程,需要编制专项施工方案,并请专家论证。扩挖台车和运输小车安全验算和设计计算是专家论证的重要部分,也是确保现场扩挖安全施工的基础。本文通过某水电工程项目的斜井扩挖台车设计实践为类似项目做了示例,根据本论文的设计和计算实践,项目方案得到专家认可,并顺利完成相关施工任务。

复杂环境下矿山法横向扩挖地铁车站的受力特性研究

目的:为避免地铁车站修建时征地拆迁导致的巨额赔偿及工期延误,需研究分析建筑物下超大断面矿山法横向扩挖地铁车站的变形规律和受力特性。方法:依托成都地铁13号线新南门站矿山法横向扩挖盾构井工程,运用MIDAS GTS有限元程序分析研究矿山法横向拓展车站期间周边建筑物及扩挖结构的变形规律及受力特征,并针对性地提出安全控制措施。结果及结论:导洞开挖支护作业引起的建筑物沉降量最大,约占总沉降值的55%;拆除临时支撑浇筑二次衬砌和破除洞口临时立柱引起的建筑物沉降量分别占总沉降值的28%和17%,且其沉降变化速率较快;建筑物基础间最大差异沉降值为1.6 mm,满足0.2%l(l为相邻基础中心距离)控制值要求;最大倾斜值为0.00013,远小于0.003的整体倾斜控制值。地面沉降呈“双漏斗”状,沉降最大值为8.5 mm,沉降槽宽度为明挖车站结构外延30.0 m;掌子面水平变形呈现出中间大、四周小的楔形分布规律,并关于掌子面中心线基本对称;二次衬砌结构弯矩极值位于洞口周边及板墙交接处,应力集中现象显著。

高地应力软岩隧道超前导洞扩挖施工过程受力变形分析

超前导洞法是开挖隧道前在所在断面提前施作小导洞从而释放应力的一种方法。本文研究导洞完成后圆孔扩挖过程中隧道内各层支护的受力变形。以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊段为研究对象,从实际工程布设测点获取数据,进行超前导洞应力释放效果分析、圆形扩挖施工各层变形分析、圆形扩挖先后行隧道施工相互影响分析,以及长锚杆和锚索受力变形分析。结果表明,超前导洞法对围岩应力和变形速率有一定控制作用;三层支护仍不足以长期控制变形发展,“三层初支+径向注浆+长锚杆+长锚索”支护系统施作完成后,满足设计施作第四层钢筋混凝土衬砌条件;木寨岭岭脊段在相同施工及支护参数条件下,施工的先后对变形的影响很小,地质条件是影响变形的主因;长锚杆形成系统承载后,整体受力明显减小,而锚索张拉后,短期锚固效果不明显。

西安地铁穿越地裂缝段隧道扩挖施工参数优化

采用正交试验设计确定数值模拟工况,研究西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间隧道扩挖施工参数对拱顶、地表沉降的影响程度和最优参数组合。结果表明:扩挖施工参数的影响程度排序为施工工法>施工进尺>加固圈厚度;微台阶法和全断面法扩挖均满足地表沉降控制要求,考虑到临时横撑的受力特性和施工干扰问题,建议采用全断面法;增大加固圈厚度对地表沉降的控制效果有限,从经济性考虑建议加固圈厚度取3.0 m;确定施工进尺须考虑盾构管片环宽,环宽1.0 m时建议施工进尺取0.50 m,环宽1.5 m时建议施工进尺取0.75 m。该区间隧道设防段未改变管片环宽(1.5 m),已采用本文建议的全断面法+加固圈厚度3.0 m+施工进尺0.75 m的参数组合施工。目前左线已完成10环扩挖,地表累计沉降与模拟结果相差不大,满足规范要求。

既有公路隧道双侧扩挖喷混支护参数优化分析

文中采用数值分析的方法,对木鱼槽隧道的扩建工程进行了力学研究,得到施工过程中的隧道的应力、应变规律,并通过对Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级围岩条件下喷射混凝土厚度参数进行有限元模拟优化研究,对优化后的拱顶沉降、周边收敛以及喷射混凝土应力的数值结果进行对比分析。结果表明,三种围岩条件下喷射混凝土最优支护参数为:Ⅲ级围岩中喷射混凝土厚度为10 cm;Ⅳ级围岩中喷射混凝土厚度为20 cm;Ⅴ级围岩中喷射混凝土厚度为25 cm。

矿山法扩挖盾构隧道施工力学分析

郑州地铁1、2号线联络线与2号线正线接岔段工程,采用矿山法扩挖既有盾构隧道新型施工技术,成功修建大断面区间隧道。通过使用MIDASGTS有限元分析软件,采用地层-结构模型,并采用不同的开挖工序及辅助措施,对矿山法扩挖盾构隧道施工过程进行数值模拟计算,分析施工引起的地面沉降及管片变形情况,并将数值计算与工程实践进行对比分析。分析结果表明,采用CRD法先横向后竖向开挖,并采取超前管棚支护、临时型钢支撑连接新旧结构以及堆填沙袋压载措施,可更好地控制地面沉降和既有隧道结构变形。

TBM中导洞+爆破法扩挖技术

抽蓄工程地质条件复杂多变、多断层破碎带、围岩变形、高地应力、岩爆、超小的转弯半径、区间坡度大、长度长、机械作业密集、施工进度缓慢、通风排水困难、施工通道不便等难点,对施工技术、施工环境要求非常高,通过对TBM中导洞+爆破法扩挖技术研究,从而解决一部分抽水蓄能水电站隧道施工关键性难题。针对浙江永嘉抽水蓄能交通洞+厂房排水廊道+通风安全洞首次运用此项技术并进行研究分析总结,可为类似工程施工提供参考依据。

浅埋扩挖隧道变形处理技术分析

以某隧道工程为例,对该工程中浅埋扩挖隧道变形处治技术展开深入研究。研究结果表明,在浅埋隧道扩建工程中,针对原隧道的变形情况,要分析成因,并对变形做应急处理,结合隧道工程的特点,选择适宜的加固措施,消除变形对围岩结构稳定性的影响。同时,为避免再次开挖引起变形,要选择适宜的开挖方法,并做好二次衬砌,保障围岩稳定性。通过对隧道变形的有效处理,顺利完成扩建开挖工程。

引水斜井全断面扩挖提升系统设计与实施

长龙山抽水蓄能电站引水上斜井长度超400m、倾角58°,开挖利用前期反井钻机施工的导井溜渣,全断面爆破开挖。通过布置井下载人运输小车、扩挖台车及其提升系统,完善了安全保障措施,实现了上斜并扩挖安全、高质量、快速施工,为同类型抽水蓄能电站斜井的全断面扩挖提供了思路,总结了工程经验,有较大的启发和借鉴意义。

城市主干道下方先盾构隧道后扩挖地铁车站施工技术研究

针对广州市某地铁车站盾构隧道扩挖施工难题,结合工程项目特点及概况,开展城市主干道下方先盾构隧道后扩挖地铁车站施工技术研究,通过盾构管片环形支撑加固装置,对待拆管片相邻结构进行加固保护;采用门架为横通道与正线隧道交叉段施工提供充足的作业空间;扩挖隧道端头加固及横通道墙体受力体系的转换施工,保证隧道扩挖施工的安全与稳定;采用二台阶法进行正线隧道扩挖施工,降低周边土体的沉降,缩短5%的施工工期,保证施工安全并提高了施工效率。

复杂环境下特大断面既有隧道原位拆除扩挖施工技术研究

与我国经济发展同步迅速增长的交通隧道交通容量要求也越来越高,与此同时也对隧道改建扩建技术有了更高的要求。双向四车道乃至双向六车道公路隧道已经不能满足在经济发展较好的地区较大的交通量需求,因此急需将公路隧道建设成双向八车道以适应发展需求。隧道的扩建主要有两种形式:新增小间距隧道和原位扩挖,新增小间距隧道是在原有隧道附近进行施工,原位扩挖是在原有隧道的基础上进行扩建,通过扩挖或改建现有隧道空间来实现扩建,因此它改变了原来隧道的结构。文中结合中开高速公路项目在粤港澳大湾区的重要地位,结合区域发展、节约土地和近远期交通组织管理需求,对在建双线六车道隧道进行改扩建施工,通过综合分析采取原位单侧扩挖法施工,本项目地质条件复杂、技术难度大、施工风险高,且目前国内尚无类似大断面隧道拆扩案例经验,故通过实施总结了在既有隧道原位扩挖施工主要技术方法,为以后类似工程施工提供参考。

并轨变断面导洞纵向爬坡挑顶反向扩挖变形控制技术研究

针对并轨变断面隧道施工中断面转换的难题,依托深圳地铁2号线新莲区间隧道的特点,本文介绍了纵向爬坡挑顶反向扩挖的工艺特点及施工方法,利用数值模拟分析纵向爬坡挑顶变断面过程的围岩力学响应和变形特点,并结合现场监测内容,验证了该工艺对隧道变断面施工变形控制的优势,为后续施工提供经验指导。