考虑土拱效应的超大断面隧道上覆土影响因素分析

超大断面隧道上覆荷载是隧道支护结构设计的关键参数。依托某超大断面隧道工程,建立数值模型分析不同覆土厚度与洞径之比下土层黏聚力、内摩擦角和剪胀角对隧道上覆土竖向应力的影响。结果表明:随着覆土厚度与洞径之比增加,土拱效应逐渐显现;各地层参数对隧道上覆土竖向应力的影响程度由大到小依次为内摩擦角、黏聚力、剪胀角。

波纹钢板套衬加固大断面隧道衬砌力学性能

采用有限元软件建立了江西省某座大断面隧道地层-结构数值计算模型,对波纹钢板套衬加固隧道衬砌的力学性能进行研究。结果表明:波纹钢板套衬分担了部分围岩压力,隧道衬砌的应力出现重分布;波纹钢板套衬与既有衬砌组合结构的承载力随着锚栓数量的增加而增强,建议拱顶至拱肩区间的锚栓间距为2~3 m、拱肩至拱脚位置锚栓间距为1 m;既有衬砌和波纹钢板套衬对围岩压力的承担比呈负相关;考虑经济性和波纹钢板厚度对锚栓受力的影响,建议波纹钢板厚度不超过6 mm。

中等断面隧道长进尺直孔掏槽爆破开挖与超欠挖控制现场试验

中等断面隧道受施工范围限制易导致爆破难度大,循环进尺短,超欠挖问题严重,长进尺开挖和超欠挖控制是降本增效的有效途径。基于某中等断面隧道工程设计了长进尺直孔掏槽爆破方案,进行了40个循环的爆破开挖现场试验,结果表明:(1)按照爆破手册设计中等断面隧道开挖爆破参数,往往大块率高,掌子面不平整,适当增加直孔掏槽孔单孔装药量(现场试验掏槽药量占比由12.8%增至18.1%),可获得较好的爆破效果;(2)在初步设计参数基础上调整了中等断面隧道周边孔单孔装药量,线装药密度最终确定为0.27 kg/m,轮廓成形效果好,半孔率达90%以上,现场40个爆破循环超挖平均值为18.6 cm,分析可知超挖量主要由轮廓线处留置错台造成,在超挖控制方面,除了周边孔参数的合理设计外,应在钻孔施工过程中尽可能减小错台宽度,从而降低超挖;(3)直孔掏槽方案能很好地匹配凿岩台车钻孔施工,实现机械化长进尺爆破开挖,但超欠挖精细控制和爆破施工成本控制是重难点问题,需从钻孔人员操作技术和现场施工管理模式方面进行优化提升。研究成果可为中等断面隧道机械化钻爆施工、长进尺爆破开挖与超欠挖精细控制设计和施工提供参考依据。

基于BIM技术的超大断面隧道深基坑工程施工分析

文章以深圳龙澜大道北延段(含樟新路)工程为例,通过对BIM技术在超大断面隧道深基坑工程施工中应用的重难点进行理论分析,包括基坑建模、三维场布优化、智能防护等全方位工程技术应用。结果表明,通过BIM技术的综合应用,可以提高深基坑工程的设计、施工和管理效率,降低风险和成本,并提供更可靠的项目交付。

大断面隧道滑坡段原位扩建关键技术研究

为了解决隧道滑坡病害段的原位扩建问题,文章以广西某公路隧道的滑坡病害为研究对象,在对隧道滑坡病害段的滑动模式、隧道开裂过程进行分析的基础上,对荷载估算方法、滑坡治理技术以及施工开挖稳定技术进行深入研究。结果表明:(1)主滑方向与隧道轴线呈大角度相交时可根据滑坡的机理,利用隧道的极限破坏模式得出满足生产实践需要的荷载估算方法;(2)隧道洞身滑坡的治理需要解决滑体荷载、位移两个方面的问题,可综合采用卸荷、结构措施、加固措施等方式进行解决;(3)施工稳定措施需要采取临时支撑、超前加固、开挖过程控制等多种措施。

超大断面隧道工程信息智能化监测应用研究

超大断面隧道的设计和施工中,隧道的变形和稳定性以及监测往往采用人工操作检测设备的方式,此方式存在人工操作错误及失误、数据准确性不足、处理滞后和无法共享等问题,导致施工难度相对增大。为解决此问题,本文以龙澜大道北延段(含樟新路)为工程背景,采用一系列智能自动监测设备,结合BIM(BuildingInformationModeling)、GIS(GeographicInformationSystem)、物联网(internetofthings)等监测技术,从原始数据的发生和收集至最终模型生成和数据可视化及后续预控的全过程,最终得到预测曲线与预警阈值。如隧道桩体水平位移随开挖进度增加而增加,随支撑道数增加而减少;监测点处地表沉降位移随隧道开挖深度增加而增加;桩体支撑轴力随隧道开挖深度增加而线性增加。本文提出的监测方案可为超大断面隧道工程信息智能化监测方案优化设计提供参考。

极破碎围岩超大断面隧道工程超前长管棚支护施工技术分析

在极破碎围岩超大断面隧道工程施工过程中,隧道穿越的地质层较多且地况复杂,严重影响了施工安全与进度,因而选取正确的支护方式和施工技术是提高施工质量、保证工期进度的关键。文章以章阁隧道工程为依托,结合超前长管棚支护的作用机理与优点,制订该工程超前长管棚支护的施工方案。同时,由于该工程施工工期紧张,而原有的双侧壁导坑法施工工序较为烦琐,因此对双侧壁导坑法进行了相应优化,将临时仰拱改为临时型钢梁,保证土方的快速挖运,并确保隧道的多个工作面能够同时进行作业,从而达到缩短工期的目的。

大断面隧道初期支护中纵向连接与拱架联合承载效应

针对大断面隧道初期支护拱架在承载时易发生平面外失稳的问题,本文通过开展单拱架全比尺试验和考虑纵向连接的拱框架结构的数值试验以及现场对比试验,对纵向连接与拱架组成的拱框架结构进行优化研究,使其横向上有足够承载能力、纵向上有较高稳定性。研究结果表明,单个拱架的破坏模式是局部面外失稳导致整体承载力丧失,考虑纵向连接的拱框架结构的平面内承载力和平面外稳定性都得到增强。通过调整纵向连接间距和拱架间距也可以调整初期支护拱框架结构和喷射混凝土的内力分担比,以充分发挥初期支护的承载能力,但纵向连接间距应小于1500 mm,拱架间距也应小于1200 mm。因而,在不改变初期支护现有结构形式的前提下,通过合理地布设纵向连接与拱架形成的具有空间承载效应的拱框架结构,不仅可以保证初期支护的承载能力,而且还提高施工效率和经济效益。研究成果可指导大断面隧道初期支护结构设计。

青岛地铁大断面隧道围岩变形特性及施工方案优化

[目的]大断面隧道由于其形状扁平且跨度较大,一般采用多台阶多分步开挖,在施工过程中反复扰动围岩和临时支撑,影响围岩及支护结构稳定性,故须对其围岩变形特性进行研究,并优化施工方案。[方法]以青岛地铁4号线折返区间暗挖隧道为例,结合现场监测数据,通过有限元模拟分析现行施工方案中大断面地铁隧道三台阶九步开挖过程中的围岩变形特性,并与优化后的三台阶五步法做模拟对比。[结果及结论]模拟比较结果表明,现行施工方案横向距离隧道中心线26 m范围内的地面沉降较大,占总沉降量的89.77%;拱顶和拱肩在开挖后变形大,沉降量最大达到10.2 mm,拱顶围岩应力随开挖迅速增加,随着开挖工序推进,拱腰上部和墙角出现局部主应力集中。优化后的三台阶五步开挖法可实现快速开挖和支护,施工工序简化40%,同时减少了围岩扰动,其变形可控制在10 mm的合理范围内,改善了拱顶的应力重分布和墙角的应力集中现象。

大断面隧道“楔形掏槽+高能孔”布设方法研究

在大断面隧道爆破中,由于掏槽孔的位置布置不合理,导致掌子面中间岩体时常出现“鼓肚”现象。为解决大断面隧道爆破“鼓肚”现象,提出了一种“楔形掏槽+高能孔”的炮孔布设新方法。以云南省鲁巧高速共和村隧道为工程背景,采用有限元软件LS-DYNA建立“楔形掏槽+高能孔”的数值模型,研究了炮孔底部有效应力和岩体动态损伤,并与现场隧道掏槽爆破方案进行对比,同时结合现场爆破试验对所提新方法进行验证。研究结果表明:现场实验验证了“楔形掏槽+高能孔”炮孔布设方法可有效消除“鼓肚”现象,减少掏槽孔和数码电子雷管数量,确定了该方法的合理性以及适用性;主掏槽孔底部测点1、2和3产生的应力值较小,当高能孔爆炸后,应力急剧上升至454.9 MPa,可对主掏槽孔爆破后遗留的中间保留岩体进行有效破除;采用改进后的爆破方法,掘进效率提升16.9%,炮孔平均利用率达到91.5%,炸药单耗降低19.7%。提出的大断面隧道“楔形掏槽+高能孔”布设方法在保障施工安全的同时,达到了降低成本提高施工效率的效果,为大断面隧道爆破方案优化设计提供借鉴。

岩溶地层大断面隧道浅埋暗挖施工对围岩稳定性的影响

以太焦铁路南坡隧道工程为基础,在岩溶地层中大断面隧道浅埋暗挖施工造成围岩失稳的判断依据基础上,设计选取围岩等级、埋置深度、溶洞与隧道的相对位置、溶洞直径4个参数进行正交试验,同时采用数值模拟与回归分析相结合的分析方法,探讨了各参数对安全厚度的影响,最终建立了溶洞与大断面浅埋隧道安全距离预测模型。研究结果表明:岩溶地层大断面隧道浅埋、暗挖施工时,溶洞与隧道的相对位置、隧道的埋置深度、溶洞直径、围岩等级4个参数对溶洞与大断面浅埋隧道安全距离的影响逐渐增大。安全距离与围岩等级呈负相关,与溶洞所在位置呈正相关,与隧道埋置深度呈正相关,与溶洞直径呈正相关。预测的可靠性通过工程实例得到验证,说明提出的安全预测在之后的工程设计中具有借鉴价值。

超大跨度变断面隧道围岩力学动态响应与开挖步序优化数值模拟研究——以苏州七子山隧道为例

保证超大跨度变断面隧道的施工安全,同时兼顾施工便利性及施工效率,具有重要意义。依托苏州长江路南延工程-七子山隧道工程,针对连拱转大跨段开挖过程中拆除或保留临时支撑,以及超大跨度段的是否调整优化开挖步序这两种工况,采用FLAC3D开展数值模拟研究,从围岩位移和围岩应力两方面进行对比分析。研究结果表明:以上两种工况下,围岩位移和围岩应力均存在明显差异;在连拱转大跨段,开挖过程中保留临时支撑围岩所受扰动更小,围岩应力变化较小;在超大跨度段,开挖步序优化方法的拱顶最终沉降值减小了8.60%,仰拱最终隆起值减小了4.01%,左边墙和右边墙最终水平收敛值分别减小了9.42%和16.70%,且优化方法的各测点围岩应力变化相对较小。根据得到的对比分析结果对现场施工提出优化建议:对连拱转大跨段,随开挖过程保留临时支撑,同时为保证施工便利性,采用门式拱架作为临时支护手段;对超大跨度段,采用优化的开挖步序进行施工,可进一步降低围岩扰动,提高施工安全。

全断面隧道掘进机主轴承受力分析及不拆解状况下的检测方法

文章主要分析了全断面隧道掘进机主轴承三列滚子的结构形式及不同工况下受力状况。并通过计算分析,阐明了全断面TBM主轴承三列滚子的磨损情况与主轴承寿命的相互关系。为隧道工程项目提出了一套具有参考价值的主轴承定期磨损检测方案。

大直径空孔双螺旋掏槽在大断面隧道开挖中的应用

在沙特NEOM隧道支洞项目中,4#支洞为全线路的关键段,前期开挖爆破中采用4空孔直线掏槽方法,掏槽效果不稳定,平均进尺为4.55 m,炮孔利用率为91%,爆破后凿欠和修整的时间较长,影响隧道掘进效率,无法满足施工进度要求,且不利于控制施工成本。为此,在综合考虑隧道围岩及钻孔条件后,设计了一种3×Ф127 mm空孔的双螺旋掏槽方案,理论开挖进尺为5.0m,经过85个开挖循环的测试统计,大直径空孔双螺旋掏槽方案的平均循环进尺为4.86 m,炮孔利用率为97.2%,循环进尺比前期采用的4空孔直线掏槽方案提高了0.31 m,实际爆破炸药及炮孔消耗均有所降低。在软弱、中硬及坚硬条件下的大断面隧道施工中,与传统的掏槽爆破方法相比,大直径空孔双螺旋掏槽方案可提高掘进效率,降低爆破成本,经济价值显著。

复杂地质大断面隧道开挖方法研究

大断面隧道开挖技术在铁路隧道工程施工中已普遍应用,其对铁路隧道工程建设起着至关重要的作用,影响着隧道工程建设的效率与质量。基于此,以新建沈阳至白河高速铁路工程辽宁段TJ-4标后安隧道为例,对其开挖方法进行研究。后安隧道主要为Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩,根据环境及地质条件、断面大小、结构形式等因素选择台阶法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、三台阶加临时横撑、临时仰拱法进行开挖施工。先分析不同地质条件下大断面隧道开挖工法及控制要点,同时,根据隧道工程特点,制定有针对性的安全保障措施,以确保隧道施工安全。

复杂地质条件下大断面隧道揭煤防突技术研究

现代隧道工程施工易遇到复杂地质,不仅增加隧道施工难度,而且还容易使工程中出现各种问题,不利于整个隧道工程的顺利建设。遇到复杂地质条件时,施工单位应采取合理的方式对施工现场进行处理,其中,大断面隧道揭煤防突技术较为常见的一种。基于此,针对复杂地质条件特点,提出了一种大断面隧道揭煤防突技术,并以某隧道工程为研究对象,对该揭煤防突技术的具体应用进行了分析,以此为现代复杂地质条件下更好地对隧道工程建设提供支持。

软弱围岩浅埋大断面隧道施工工法与变形控制技术分析

【目的】软弱围岩浅埋大断面隧道施工会增大周围环境的变形风险,寻求有效的软弱围岩大断面隧道施工开挖技术具有重要的工程实践意义。【方法】采用数值模拟和现场监测相结合的手段,分析软弱围岩浅埋大断面隧道施工工法与变形控制技术。【结果】结果表明,三台临时仰拱法能较好地控制软弱围岩浅埋大断面隧道的变形,采用该工法时隧道中心处的地表沉降值、拱顶沉降及开挖底部最大隆起值均能满足施工规范要求,且相应的数值模拟与现场监测具有相似的变化规律。【结论】研究成果可为今后类似隧道工程设计与施工提供技术支撑。

城区浅埋大断面隧道减震爆破技术

以重庆轻轨较新线临江门车站隧道为例,介绍了复杂条件下城市浅埋硬岩特大断面隧道减震爆破施工方法,由于采用了一系列综合减震措施,开挖爆破对隧道周边围岩的影响降低到最小程度;在爆破设计中,掏槽眼增加了减震孔,周边眼增加了导向孔,采取隔孔装药方式,对提高炮眼利用率起到了良好的作用。监测结果表明,爆破震速控制较好。

新建超大断面隧道与既有隧道水平净距优化研究

为了更好地研究不同水平净距下新建超大断面隧道开挖对既有隧道的影响,本文采用ABAQUS有限元分析软件模拟了水平净距为5m、10m、15m及20m下超大断面隧道开挖过程,分析不同水平净距下已建隧道围岩变形规律和支护结构力学特性,最终得出:随着新建隧道与既有隧道之间水平净距增大,既有隧道围岩竖向位移减小,水平位移增大,衬砌内力变化规律一致,衬砌拱肩及拱腰安全系数值逐渐增大,建议新建隧道与既有隧道之间水平净距不小于15m。

硬质岩浅埋大断面隧道施工技术及其应用

在岩石较为坚硬、地质条件复杂的区域进行大断面隧道施工,是一项技术难度极高的工程,而硬质岩浅埋大断面隧道施 工技术的应用便可有效克服这一问题,在促进项目施工顺利进行的同时,还能提高施工质量。基于此,文章简要分析了大断面隧 道的判定标准和施工特征,以及硬质岩浅埋大断面隧道施工的方案设计和方法选择,并以此提出了硬质岩浅埋大断面隧道施工关 键技术及其应用措施。