隧道上台阶无人化立拱纵向连接替代方案

针对新乌鞘岭隧道上台阶无人化立拱施工问题,通过定性地分析钢拱架的铆钉式连接、旋转连接及三角钢筋连接三种替代方案,选择三角钢筋连接并通过数值模拟将其与传统形式的纵向连接进行定量对比分析,验证了其力学可行性。数值模拟结果表明:两种连接方式下衬砌变形及拱架弯曲变形特征几乎一致;施作相邻两榀拱架时,下一榀需要较大的约束力,无人化立拱和传统连接方式下第二榀所需支座反力比第一榀分别提高了64.9%、59.0%;三角钢筋的应力状态较传统的连接筋更为均匀,仅拱顶局部出现应力集中现象,最大值为79.8 MPa。采用自主研发的新型钢拱架分节间卡扣连接的构造形式,根据新乌鞘岭隧道进口段断面尺寸最终将上台阶拱架形式设计为五节,拱顶拱架长7.3 m,拱腰5.7 m,拱脚1.6 m,并结合现场试验将三角钢筋优化为A形钢筋。优化后的连接方式满足喷射混凝土的回弹量与挂灰要求,现场施工效率明显提高,且具有一定的经济优势。

基于隧道“无人化”立拱动态施工的围岩变形

为了更好地服务于新乌鞘岭隧道“无人化”立拱施工的需要,确定围岩在动态施工中的变形规律具有重要意义。通过对现场监测数据进行统计回归分析,在文献的研究基础上给出了围岩拱顶沉降在动态施工中的解析解。结合FLAC^(3D)专业岩土数值分析软件,验证了数值模型的正确性,同时模拟了围岩在真实时间下的施工力学响应,得到了立拱断面中拱顶与两侧拱脚在隧道开挖、立拱以及喷射混凝土等过程中的变形规律,以期为后续的新乌鞘岭隧道“无人化”立拱专项研究提供基础。