大断面公路隧道围岩稳定性与控制技术分析

大断面公路隧道的围岩稳定性问题是一个复杂而重要的问题。通过详细的地质调查与勘探、科学的数值模拟分析以及有效的现场监测与反馈等手段,我们能够更加准确地评估围岩的稳定性。本文围绕大断面公路隧道的围岩稳定性与控制技术展开分析,通过综合应用这些控制技术,可以有效提高大断面公路隧道的围岩稳定性确保施工安全与质量。文章阐述了围岩稳定性对于隧道安全施工的重要性,详细分析了地质条件、围岩分类与评估以及变形与破坏机制对稳定性的影响,通过深入探讨了开挖方法与工艺、支护与加固技术以及监控量测与信息化施工等控制技术的关键,更加准确地评估围岩的稳定性,并采取合理的开挖方法和支护措施来保持围岩稳定。这将为隧道施工的安全与效率以及长期运营安全提供有力保障。

等效荷载法在超大断面公路隧道爆破数值计算中的适用性

为了探究选取最优的计算方法研究超大断面公路隧道爆破施工对先后行隧道的影响,分别采用流固耦合法、初始体积分数法和等效荷载法建立单孔爆破有限元模型模拟单孔耦合装药情况下的爆破过程,从岩体破碎效果、计算效率等方面对比选定等效荷载法为最优的计算方法,并建立隧道数值模型应用等效荷载法计算研究后行隧道爆破对先后行隧道结构的影响。结果表明:①后行隧道爆破施工时先行隧道综合振速显著区域出现在隧道掘进方向上,逆隧道掘进方向隧道衬砌动力响应程度较小;②先行隧道受影响最大位置为迎爆侧右边墙,影响最小位置出现在背爆侧左拱脚;③后行隧道监测断面振速最大值出现在左拱腰位置,施工时要重点监测。

超大断面公路隧道的设计与研究

针对某城市高速公路4座八车道超大断面公路隧道进行了设计和研究。隧道沿线范围内的地层为:人工填土层(Qml)、第四系坡洪积层(Qdl+pl)、第四系残积层(Qel)、燕山期粗粒花岗岩(γ53)及震旦系混合花岗岩(Z)。地质条件差,隧道覆被厚度较浅。隧道内轮廓净宽为18.65m,净高为9.16m,高宽比为0.48,隧道净空面积136.42m2,为宽大断面隧道,设计与施工难度大。经结构计算和工程类比并多方案比选,推荐采用三心圆曲墙断面;通过研究和设计,确定了支护与衬砌参数、开挖步骤等。

大断面公路隧道的过程设计方法研究

通过龙头山隧道、岚峰隧道的现场试验研究和数值分析,提出大断面公路隧道的过程设计方法,并建立应用模型。过程设计方法以荷载–结构法为基础,并以极限拉应变值来确定围岩松动区范围。与传统的公路隧道设计规范、普氏理论等方法相比,设计荷载中重点考虑施工过程的影响,从而在保证隧道安全性的同时优化偏于保守的支护参数。通过双侧壁导坑开挖方法和单侧壁导坑开挖方法这2个应用实例表明:过程设计方法比状态设计方法更为可靠和实用,更符合大断面隧道的实际情况。研究结果将有助于为大断面公路隧道寻求更为有效、合理的设计方法,提高大断面隧道的设计水平。

大断面公路隧道二次衬砌受力特性模型试验

为研究大断面公路隧道运营期二次衬砌受力特征,开展室内相似模型试验,采用主动加载方式模拟隧道在运营过程中承受的围岩压力,对3车道和加宽带2种断面二次衬砌受力、变形及破坏规律进行研究。试验结果表明:1)按规范设计的大断面隧道衬砌结构在设计荷载作用下内力和变形均较小,结构具有较高的安全储备;2)衬砌各截面内力(弯矩、轴力)随围岩压力的增加呈现先慢后快的增加趋势,偏心距则呈现逐渐减小的变化趋势;3)开挖断面越大,内力控制截面越多;4)开挖断面大小对衬砌变形及破坏形态也有一定影响,断面越大,拱顶、边墙变形越大,衬砌各部位开裂荷载差异越明显,且衬砌开裂过程持续时间越长。

预留光爆层水压爆破在大断面公路隧道施工中降低爆破危害的应用

针对光面爆破技术开挖大断面公路隧道时普遍存在的线性超挖量大、光面爆破效果差、爆破振动大以及粉尘与爆生有害气体浓度高等一系列问题,采用预留光爆层水压爆破技术对新疆东天山特长公路隧道Ⅳ级大断面进行了开挖试验。结果表明,采用预留光爆层水压爆破能有效控制爆破危害,平均线性超挖量由0.924 m减至0.205 m,炮孔痕迹率由49.3%提高至91.1%,炸药单耗由1.348 kg/m3降至1.261 kg/m3,爆破振动幅值由5.057 cm/s降至3.249 cm/s,粉尘和各种有毒有害气体浓度随时间变化显著降低。试验结果证明预留光爆层水压爆破技术对大断面特长公路隧道掘进爆破危害控制的可行性,达到了隧道安全开挖、快速掘进、绿色钻爆等效果,对类似工程具有指导和借鉴意义。

对3车道大断面公路隧道问题的思考

从设计、施工与围岩稳定性、动态施工过程、仿真物理模拟和数值模拟技术等方面详细地阐述了国内外3车道大断面公路隧道的现状,并就大家关心的问题作了分析。

大断面公路隧道穿越构造煤层瓦斯抽放技术研究

为有效降低隧道煤层的瓦斯含量,消除隧道揭煤施工的突出危险,以兰海国家高速公路重庆至遵义段某公路隧道为工程依托,采用超前钻探的方法准确探测煤层的赋存情况与隧道揭煤掌子面前方的局部地质构造特征;在此基础上确定钻孔的有效抽放半径与瓦斯抽放控制范围,并对局部构造煤层抽放钻孔进行加密布置;最后采用顶板穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术进行瓦斯抽放,并对抽放效果和区域防突措施进行检验。结果表明:该隧道瓦斯抽放效果良好,区域防突措施效果显著。

特大断面公路隧道线型感温火灾探测系统适用性研究

随着我国公路交通量日益增多,大断面、特大断面公路隧道不断涌现,可靠、有效的隧道火灾探测越来越重要。选取了6种典型的隧道断面,综合考虑探测器类型、纵向风速、火源功率、火源位置等因素,运用火灾动力学模拟软件FDS分析了系列火灾场景下温度、烟气分布、探测器报警时间、报警位置偏移量等特性。研究结果表明:隧道断面尺寸、纵向风速越大,感温探测器报警时间越长。通过对顶棚烟气温度的分析,发现特大断面隧道中线型感温探测系统采用差温报警较定温报警更有效。在使用差温报警时,纵向通风会使报警位置发生偏移,报警位置偏移量d与隧道纵向风速v、火源到隧道顶棚距离Hd满足线性关系式:d=6.404v+0.923Hd-6.762。随着隧道断面尺寸的增大,需要敷设更多的感温光纤以在规定时间(60 s)内探测到火灾。对于高度H≥12 m的隧道,即使增设多条感温光纤,也无法在60 s内有效报警,需补充设置基于火焰和烟气特征的非接触式火灾探测器。

大断面公路隧道火灾烟气分布与通风风速特性研究

采用CFD模拟分析方法对大断面公路隧道火灾烟气分布特性进行了初步研究,着重分析了通风风速以及烟道板设置对火灾烟气分布的影响,从而为隧道火灾的报警、人员逃生以及灭火救援和通风方案等消防策略的制定提供参考。

细水雾灭火系统作用下特大断面公路隧道火灾特性数值模拟研究

细水雾灭火系统在公路隧道中的应用引发了较多关注,但是针对特大断面公路隧道的研究仍然不足。以2种大断面及4种特大断面公路隧道为研究对象,选取额定流量35 L/min、额定压力10 MPa的高压细水雾喷头,选择4种喷头布置形式,考虑火源功率、位置、遮挡物等影响因素,以隧道顶棚达到耐火极限的临界温度和相邻车辆被引燃的临界热辐射强度为判据,利用FDS模拟软件分析得到适用于隧道的细水雾喷头布置方案。结果表明对于特大断面隧道,细水雾单排顶喷布置不能有效抑制30 MW的大货车火灾,应采用增加顶喷或侧喷喷头的布置形式,从而保护隧道结构安全,防止相邻车辆被引燃。

大断面公路隧道岩溶探测及施工处治技术探讨

广西某三车道高速公路隧道在施工过程中遭遇了丰富的岩溶地质灾害,利用地质雷达进行连续剖面探测对岩溶构造的前端进行精准定位,并确定超前钻探布孔方案;采用地质雷达及超前钻探的组合方式,同时利用无人机探测技术对地质雷达预报异常区附近地表区域地质情况进行详细探测,能够准确的探明岩溶构造的位置、规模、填充物特征等,为隧道顺利施工跨越岩溶区提供指导,并能达到防灾、减灾的作用。

世界最大断面公路隧道全面建成

从中国铁建股份有限公司获悉:港珠澳大桥珠海连接线的核心控制性工程、世界最大断面公路隧道——拱北隧道全面建成。由中铁十八局集团承建的全长2741米的拱北隧道是港珠澳大桥主体工程与珠海连接的唯一通道,隧道下穿国内最大的陆路出入境口岸——珠海拱北口岸,其中2 55米暗挖地段的开挖断面达336.8平方米,相当于一个篮球场大小,高21米,相当于七八层楼房的高度。中铁十八局集团副总工程师潘建立介绍。

中国四车道及以上超大断面公路隧道修建技术的发展

伴随经济的迅猛发展,对公路交通提出了更高的通行要求,新建、扩建的四车道及以上超大断面公路隧道频频出现,但却几乎没有学者对此方面的研究做出系统的归纳总结,诸多研究在类比引用时忽略工程案例更为细致的类别而存在些许不合理。基于此,通过广泛深入的调研,依据成因和特征将四车道及以上超大断面公路隧道分成3类:常规新建四车道公路隧道、原位扩建四车道公路隧道和分岔四车道及以上公路隧道;在此基础上,归纳总结分析了四车道及以上超大断面公路隧道断面形状、施工工法、施工力学和支护参数等的技术现状以及研究中存在的不足。在断面形状的研究上,实际工程采用的扁平率波动范围较大,并且大于目前理论研究得到的扁平率和国外大部分隧道采用的扁平率,更为合理的扁平率需要深入研究;在施工工法的研究上,有逐渐减少开挖分部,扩大施工空间,增强机械化施工的趋势,与之配套的自动化程度更高的施工机械急需研发;在施工力学的研究上,对围岩的荷载释放和渐进性破坏过程有了更加深入的认识,但是对深埋段围岩压力的计算方法仍没有统一的有说服力的计算理论;在支护参数的研究上,不同的工程呈现较大的差异,需对超大扁平隧道的支护参数进一步研究和优化,为完善相应的指南或规范奠定理论基础。最后对四车道及以上超大断面公路隧道的建造技术进行了展望,指出设计标准化、施工机械化、结构轻型化等是今后重点研究的内容。

大断面高速公路隧道复合式衬砌结构受力监测分析

以云南昆石高速公路某3车道大断面隧道为实例,对其典型断面洞室复合式衬砌结构各施工阶段的受力特性进行跟踪监测,详细分析了锚杆轴力、围岩压力、钢拱架内力、二次衬砌混凝土结构的受力状况,研究结果表明:受围岩体结构不均匀性的影响,其Ⅴ级围岩复合式衬砌结构的总体受力状况较为复杂,存在着一定的偏压现象,实测围岩压力远小于理论计算值,原施工图预设计的部分支护结构参数可以再作适当的优化调整。

大断面小高跨比公路隧道施工力学研究

大断面小高跨比的公路隧道，受力十分复杂，经常出现坍方等灾难性事故，因此现场工程师对该类隧道的施工力学问题一直都委关注，为了对该类隧道的施工力学问题有一个比较深入的了解，本文给合实际隧道，进行了认真研究，获得了一些有意义的结论。

超大断面4车道公路隧道二次衬砌厚度优化研究

京沪高速济南连接线工程与济南绕城高速济南连接线工程共设置了6座双向8车道隧道,隧道比重高、里程长、断面大、地质条件复杂,是整个项目的控制性工程,其二次衬砌厚度对整个项目隧道工程的安全性与经济性具有重要的影响。鉴于目前国内尚缺少4车道公路隧道支护参数的技术标准,为得到合理的二次衬砌支护参数,选取典型小净距Ⅴ级围岩浅埋段,采用数值计算的方法,研究了不同混凝土强度等级、不同厚度条件下的二次衬砌力学性能。结果表明:1)超大断面4车道隧道二次衬砌厚度存在一个合理范围,在该范围内二次衬砌的最大裂缝与最小安全系数均在限值范围之内,超过合理厚度不利于结构安全;2)提高二次衬砌混凝土强度等级对结构安全有利,但随着等级的提高其有利作用在逐步减弱。

大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术

本文主要通过对大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术进行总结,通过采用“锚杆悬吊 + 人工机械配合”的方法进行洞内台车组拼,实现了陡峻峭壁位置隧道无法直接进洞且无洞前平台的台车拼装,保证了施工安全、进度、经济的目标。

超大断面黄土公路隧道围岩压力计算方法分析

文章基于唐家塬超大断面黄土隧道工程实例,采用常用的五种围岩压力计算方法分别计算了围岩压力,并与实测值进行了对比分析,得出了现场实测垂直压力与太沙基理论计算结果基本吻合的结论。在此基础上提出了太沙基理论侧压力系数修正方法,并推荐采用修正后的太沙基理论作为唐家塬隧道的围岩压力计算方法。针对现有隧道深、浅埋界定标准的问题,提出了以中心线土体侧压力系数变化规律为依据的深、浅埋界定数值模拟方法。由此认为,唐家塬隧道为浅埋隧道,隧道深浅埋界限为90 m。

隧道湿喷技术在大断面特长公路隧道的运用与发展前景

现阶段国内公路隧道初支砼主要采用潮喷工艺施工。潮喷施工工艺存在回弹量大、粉尘污染严重、砼强度难以控制及外观质量差等不足。采用湿喷技术可极大的改善常规干喷技术的不足,非常适合在大断面特长公路隧道中运用。