矿山法铁路隧道拱部衬砌预制及施工技术应用探析

常规矿山法铁路隧道衬砌施工拱部位置容易发生质量问题,如厚度不达标、密实度低、中空、脱落等[1]。以铁路隧道工程实例为依托,参考实际隧道空间环境、机械设备、工程质量需求等因素,建立行之有效的拱部衬砌预制结构工艺和装设方案,规范拱部预制衬砌安装施工过程,以有效避免衬砌拱部常见病害,确保铁路隧道拱部衬砌预制衬砌的施工效果和质量。

矿山法铁路隧道拱部衬砌预制及施工工艺研究

为解决传统矿山法铁路隧道衬砌拱部易出现的掉块、空洞、厚度不足、不密实等问题,以重庆铁路枢纽东环线铁路胡家沟隧道为例,对隧道拱部大尺寸预制衬砌施工工艺进行了总结,并通过对比分析,结合隧道内空间条件、设备条件、施工质量要求及施工进度要求,制定了切实可行的拱部预制衬砌安装方案,从而有效保证拱部预制衬砌平稳安装。结果表明:通过工厂化、标准化生产的大尺寸高精度拱部预制衬砌,可有效解决衬砌拱部质量病害;拱部预制衬砌设置间距4.5 m的2个吊装孔,保证了拱部预制衬砌吊装过程中结构安全性;先墙后拱,从掌子面纵向拼装方案满足现场预制衬砌安装需求,并顺利完成66片拱部预制衬砌的安装。

山体隧道拱部厚度缺陷二衬变形特性研究

山体隧道爆破时界面精准控制比较困难,会出现局部欠挖或超挖现象,由此引起的二衬厚度缺陷可能会影响隧道的正常使用。基于某处IV级围岩中厚度缺陷的隧道二衬,通过地质雷达进行了无损检测,确定二衬拱部厚度的详细数据,并用MIDAS GTS建立了“荷载-结构”计算模型,将计算结果与没有缺陷的衬砌模型计算结果进行对比分析。结果表明:该部位二衬结构安全系数能满足《铁路隧道设计规范》要求,但由于二衬拱部一侧刚度强化、一侧刚度弱化的原因,在左侧拱腰部位欠厚衬砌比正常衬砌水平位移增加明显,发生最大竖向位移的点不在拱腰中点,而是靠近中点但偏向刚度弱化的一侧。

暗挖拱盖法地铁车站拱部结构矢跨比影响分析

为研究暗挖拱盖法施工时拱部矢跨比对车站结构的影响,以青岛某地铁车站工程为例,基于有限元分析软件MIDAS GTS,对比分析站台宽度为11 m和13 m两种车站结构下,不同矢跨比对其结构受力与变形的影响。研究结果表明:当矢跨比从0.16增大至0.24时拱部施工阶段拱顶弯矩最大,弯矩先减小后增大,整体结构施工时拱部与直墙交界处弯矩最大;两种跨度的车站弯矩分别减少了42.1%和44.6%;轴力随矢跨比的增大而减小,矢跨比对拱部施工阶段的影响较大;矢跨比对结构变形的影响非常明显,拱顶沉降、拱肩沉降与拱脚净空收敛均减少了1/3左右。在考虑整体结构施工与车站结构合理跨高时,拱部矢跨比越大,结构越合理。

密集分布式应变光纤技术在运营公路隧道拱部长期实时监测中的应用研究

对威胁运营公路隧道的最大风险进行辨识需要实时监测技术的支撑。传统的公路隧道数字监测设备无法有效地对隧道拱部变形开裂掉块进行实时监测,引入的密集分布式应变光纤技术有着明显的优势,存在多种光纤布置方式。对其检测数据进行科学分析和处理,可及时反馈隧道拱部的可靠性及安全性,保障公路隧道运营安全。

锚固洞室拱部侧爆模型试验

通过室内模型试验,从洞室破坏形态、破坏过程、围岩径向应力、洞壁应变、拱顶和边墙位移、拱顶和底板加速度6个方面对直墙拱顶型锚固洞室在集中装药拱部侧爆条件下破坏情况和受力变形特点进行研究。试验结果表明:在拱部侧爆情况下,洞室破坏主要发生在迎爆侧半拱,破坏类型是在拱脚发生剪切破坏,在半拱中部发生拉伸破坏,洞室围岩径向应力是破坏的主要控制因素。洞室围岩以受压为主,变形主要表现为拱部和迎爆侧边墙向洞内发生位移。根据加速度测试数据,该类洞室设计时必需采取减震措施。

矿山法铁路隧道衬砌拱部预制拼装现场试验研究

针对矿山法施工铁路隧道衬砌拱部质量问题带来的巨大运营安全隐患,通过研究拱部预制衬砌的方式,探索一种从根本上解决矿山法施工的铁路隧道拱部质量缺陷问题,提高隧道工程质量,保证隧道内行车安全的新工艺、新技术,并依托重庆枢纽东环线胡家沟隧道工程,开展高速铁路隧道衬砌断面拱部预制拼装现场试验。研究结论:通过全纵向滑移拼装工艺,完成试验段66片拱部预制衬砌的拼装施工,表明矿山法施工铁路隧道通过拱部预制解决衬砌质量问题的思路,从理论到实践均是可行的;针对现浇边墙与拱部预制衬砌精度不匹配的问题,进行接头优化研究,提出优化L形接头和大球形接头,对比试验表明,大球形接头较L形接头更具优势。

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题,提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路,并基于时速350 km双线铁路隧道,采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有:1)提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式,综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等,确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数;2)提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数;3)为保证拱部管片的顺利安装,“L”型榫接头应考虑一定的施工误差,同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间,后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道,总体实施效果较好。

大跨度洞室拱部衬砌大体积钢筋混凝土施工技术

为实现大跨度洞室拱部大体积钢筋混凝土衬砌的顺利施工和保证良好的混凝土施工质量 ,文章针对控制高密度布筋的大塌落度混凝土施工配合比的设计、保证施工质量的施工方案的制定、大跨度混凝土拆模强度和拆模时间的确定以及控制大跨度钢筋混凝土开裂技术和混凝土施工中应采取的相应措施等进行了分析和论证 ,有效地解决了该工程混凝土施工中难度大、浇注密实性差、拆模时间长、易开裂等现场施工难题 。

矿山法铁路隧道拱部预制衬砌接头选型设计研究

铁路隧道整体现浇衬砌质量问题频发,难以满足高速度、高密度运营铁路的安全要求。结合矿山法施工与预制装配式衬砌的优势,探索一种拱部预制衬砌新技术,而接头是拱部预制衬砌的薄弱点与关键点。通过采用理论分析及数值计算对拱部预制衬砌接头选型与设计进行研究,结果表明:(1)环向L形榫接头更能适应现浇边墙与预制拱部衬砌之间施工精度差异较大的问题;(2)考虑不同受力状况、不同衬砌结构厚度、不同安全储备,提出L形榫接头最小抗压宽度与抗剪结构高度;(3)纵向斜螺栓接头能够提供一定纵向紧固力,所需纵向顶推行程小,符合拼装工艺要求;(4)综合构件环向尺寸,以预紧力需求确定需配置4套纵向斜螺栓。

公路隧道二衬拱部砼封密技术对策

公路隧道二衬普遍采用整体液压模板台车配混凝土输送泵泵送混凝土浇筑,确保隧道二衬密实的关键部位是拱部隧道二次衬砌砼的施工,因受隧道空间狭小等因素的制约影响,易造成隧道二次衬砌拱部有空腔、不密实等缺陷,本文就六武高速公路新开岭隧道施工中所采取的有针对性技术措施进行了总结,提出相应关键部位施工工艺和封密技术对策,可作为类似工程施工参考。

拱部溶洞对隧道围岩变形的影响

以广东季洞隧道为研究对象,采用数值模拟和模型试验,研究隧道拱部不同大小、距隧道不同距离的溶洞对隧道围岩变形的影响。结果表明:隧道开挖时拱部溶洞的存在会使围岩变形增大,而且变形会向着无溶洞一侧移动;拱部溶洞与隧道距离不超过1/3隧道洞径时,溶洞对围岩变形的影响很大,超过此距离影响明显减小;不同部位和不同大小的溶洞均会使隧道围岩变形不同程度地增大,隧道开挖后周边收敛和拱顶沉降均随时间呈S形变化,最终趋于稳定。

巨跨扁平洞室施工期拱部沉降分析

为解决巨跨扁平洞室工程现场监测数据匮乏和研究手段单一等现状对洞室变形特征及稳定性分析造成的困扰,以某水平地应力为主应力的巨跨洞室为例,结合洞室的地质条件、地应力及开挖步序,采取现场监测数据分析和三维数值计算的方法,得出巨跨扁平洞室拱部沉降特征。结果表明:1)巨跨洞室拱部沉降较小,最大值为22.8 mm,且受地质条件、地应力、结构面等因素影响,其变形具有一定的离散性;2)巨跨洞室中岩柱拆除步序引起的沉降占总沉降的40%~60%;3)巨跨洞室开挖过程的变形曲线呈现台阶状和锯齿状相结合的特点,其稳定机制为应力控制的整体稳定和结构面控制的局部稳定相结合;4)巨跨洞室开挖引起的拱顶扰动范围主要存在洞室周边浅层岩体,拱肩附近的扰动范围主要存在洞室周边浅中层岩体,开挖对深层岩体的影响较弱。

矿山法施工铁路隧道衬砌拱部预制拼装拱部注浆施工工艺研究

为解决矿山法施工铁路隧道衬砌拱部预制拼装中拱部管片和接头处背后空洞的问题,以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托,详细介绍隧道拱部拼装式拱部注浆施工工艺;同时对拱部径向注浆和纵缝注浆进行工艺试验,确定适用于隧道拱部拼装式拱部注浆工艺的注浆参数。雷达检测样本分析研究揭示:按照注浆工艺试验确定的注浆压力、配合比以及单孔注浆量,能够将拱部和接头处的空洞充填密实,满足铁路隧道衬砌无损检测的要求。

犀牛塘隧道拱部沉陷加固处理

介绍了隧道拱部沉陷、开裂、侵限等病害的量测。

矿山法施工铁路隧道衬砌拱部预制拼装施工工艺及单价分析研究

矿山法施工铁路隧道衬砌拱部预制拼装施工技术与传统矿山法施工工艺存在较大差异,现行铁路隧道定额未编制该施工工艺相关定额。本文依托重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道试验段,对该施工方法与工艺流程进行分析,采用写实记录法分别对高精度定位悬臂衬砌台车、边墙混凝土悬臂浇筑、拱部预制管片拼装施工工序的人工、材料、机械消耗量进行了测定,并编制了补充单价分析,可为类似项目造价确定提供参考,也可为同类项目技术经济比选提供依据。

高速公路隧道拱部溶洞内孤石柔性防治动力分析

针对高速公路隧道存在拱部溶洞内孤石在施工或运营阶段滑落产生冲击地压破坏支护结构实例,提出了采用铁丝网和中砂藕合的柔性防治措施来替代常规溶洞刚性处理方法。通过改变动载荷大小、砂层厚度、铁丝网的直径及模型平面尺寸,在大量现场模拟试验基础上,得出了孤石撞击荷载作用下的钢拱架与柔性治理层间的接触压力与上述四个因素之间的变化关系,并对比分析刚性处理时的压应力传播特征,给出了优化的溶洞处理方法。

公路连拱隧道拱部纵向裂缝原因研究讨论

我国在公路建设的过程中,对环保性的要求越来越高,在公路路线中的中短隧道数量在逐渐增多。其中连拱隧道在布线、洞口接线等方面的优点,在我国公路中短隧道的建设中得到了广泛采用。但是连拱公路隧道施工工序复杂,会导致隧道围岩遭受多次扰动,因为施工工序或者地质条件的影响,会导致衬砌裂缝的出现,对隧道的整体结构和防水能力产生了不利的影响。本文主要通过分析我国连拱公路隧道裂缝成因,探讨连拱隧道裂缝的防治措施。

铁路隧道浅埋下穿河道暗挖施工拱部加固措施研究

文章以戴云山一号隧道工程为依托,建立4个数值计算模型,分析铁路隧道浅埋下穿河道时,在不同拱部加固及支护措施下的洞周围岩及地表变形。研究得到:对河道区段,无拱部加固措施时,采用短管棚超前支护无法保证围岩的有效固结,管棚将会扭曲,威胁施工安全;采取拱部加固措施时地表沉降变化较大,且地表沉降在加固范围内呈现弯月形,隧道拱顶沉降变化较小,且若采用短管棚超前支护,拱顶沉降变化会有一定波动,采用长管棚时则变化较为平缓;拱部加固措施采用拱盖+侧梁的形式比仅采用拱盖形式更为安全但变化不大;拱部加固措施越强,则隧道向内变形越大。在施工过程中应重点关注。

高铁隧道拱部防水板切割衬砌缺陷整治技术

针对西南地区设计速度200km/h高铁线路的某双线隧道拱部存在大面积防水板切割衬砌缺陷,通过现场调查、工程类比提出了快速微创整治方案,经施工组织和工程实践,可知:基于对微创修缮的理念,提出了一种充分利用既有衬砌的承载能力,通过改造局部结构以改善隧道衬砌整体受力状态,并施作锚杆/植筋+钢筋束+双层钢筋网+喷纤维混凝土进行补强的整治方法;经工程实施验证整治方案可有效消除隧道的安全隐患,保证线路和隧道的运营安全;通过施工组织和施工过程管控,使得在高铁运营有限的天窗点时间内达到了较好的整治效果和经济效益,可为隧道类似缺陷和病害整治提供借鉴。