管幕冻结法浅埋大断面隧道开挖方案对衬砌性态及地层位移的影响

经验表明,在软土、浅埋大断面隧道开挖方案中,加固方式对衬砌结构受力、隧道收敛变形和地层位移影响显著。港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道具有隧道埋深浅、结构断面尺寸大、地质条件差、地理位置政治敏感性强等特点。以该隧道为背景,利用数值模拟方法,分析大直径钢管管幕冻结法施工和隧道开挖方案对衬砌结构受力和地层变形的影响。经分析发现:不同开挖方案对衬砌受力、变形和地层位移的影响显著;在分台阶开挖过程中,台阶越小,引起的衬砌受力、隧道收敛变形和地层位移越小;管幕冻结对改善衬砌受力和地层位移效果显著,根据管幕冻土受力特性对其关键受力部位提出建议。

建筑群下超浅埋大断面隧道开挖方案的选择

青岛海底隧道团岛二路匝道与左线隧道交叉口段为变截面特大断面,隧道埋深8～21 m,隧址处工程地质复杂,地表建筑物密集,确保建筑物和施工安全至关重要。对该段隧道开挖方案的选择和采取的技术措施进行介绍。

邻近既有建筑浅埋隧道扩挖施工方案比选

依托采用中洞法扩建的某隧道工程,建立数值模型对中洞先行与双侧导坑先行两种方案的施工过程开展模拟分析,研究目标断面在不同施工工序下拱顶沉降、水平收敛以及中洞收敛随施工步的变化。结果表明:中洞先行方案早于双侧导坑先行方案形成闭合拱结构,整体承载能力较强,施工过程中拱顶沉降较小;双侧导坑方案的水平收敛及中洞收敛均优于中洞先行方案,但施工过程中存在明显偏压现象。若扩建后隧道主要承受竖向荷载时,建议采用中洞先行施工方案;若竖向荷载较小,水平应力较大时,建议采用双侧导坑先行方案。

复杂条件超浅埋超大断面双连拱隧道开挖方案比选

超浅埋大跨度双连拱隧道施工过程中围岩应力变化与衬砌荷载转化极为复杂,隧道结构安全性和围岩稳定性控制难度较大,特别是在下穿城市主干道等敏感建设环境下,选择合理的开挖方案对于保障工程顺利实施至关重要。本文依托厦门第二西通道双连拱隧道,通过数值模拟与现场监测等方法,对“对称”与“非对称”两种开挖方案下的围岩变形与结构受力进行了分析,并综合考虑围岩稳定性与结构安全性,以及施工工期等因素,确定了双连拱隧道最终开挖方案。研究表明:非对称开挖方案的围岩塑性区分布范围略大,对称与非对称开挖引起的最大地表沉降分别为20.24 mm和24.61 mm;两种方案的初支、二衬和临时支撑受力均在安全范围内,中墙最大偏压分别为2166.1 kPa和2131.2 kPa。在两种方案的围岩变形和结构受力均满足控制要求,且相差较小的前提下,考虑到施工工期和施工灵活性,双连拱隧道采用非对称开挖方案更为合理。研究结果可为城市复杂条件下双连拱隧道的设计施工提供有益参考。

浅埋砂土地层盾构带压进舱施工作业开挖面稳定性研究

[目的]解决浅埋砂土地层盾构带压进舱施工作业过程中开挖面稳定性问题。[方法]综合采用数值模拟、理论解析和工程验证的方法对盾构带压进舱施工作业过程中的极限支护压力进行研究。首先,采用数值模拟方法对浅埋砂土地层主动破坏现象进行研究,得到了相应的极限支护压力和破坏区形状;然后,基于数值模拟结果,构建了适用于浅埋砂土地层的破坏模式,并求解了相应的极限支护压力;最后,将本模型应用于杭州地铁5号线工程的盾构带压进舱施工作业,并对地面沉降情况进行了监测。[结果及结论]极限支护压力随着埋深的增大近似线性增大,随着内摩擦角的增大近似指数形式减小;失稳模式浅埋砂土地层呈现下部楔形体和上部倒圆台的形状,其中上部破坏区进一步分为破坏核心区和扰动区;通过与数值模型、文献模型对比发现,所提出的楔形体+倒圆台组合破坏模式能较好地描述因浅埋砂土地层无法成拱而导致破坏区可达地面的现象;杭州地铁5号线工程盾构带压进舱施工作业过程中,引起地面最大沉降值为9.5 mm,影响范围为隧道轴线两侧10 m范围内。

大断面浅埋隧道地表沉降Peck修正公式及其应用

针对经典Peck公式未考虑隧道断面形状、埋深对大断面浅埋隧道地表沉降影响的不足,考虑断面形状与隧道埋深修正系数改进Peck公式。利用白塔山隧道地表沉降实测数据对修正公式进行验证,两个监测断面预测值与实测值平均相对误差8.3%,最大相对误差18.4%。进而采用修正Peck公式对不同断面形状、不同埋深隧道开挖引起的地表沉降进行预测。结果表明:地表最大沉降与断面形状修正系数成正相关,地表最大沉降依次为矩形-1(Ⅰ)>马蹄形-1(Ⅱ)>圆形(Ⅴ)>矩形-2(Ⅲ)>马蹄形-2(Ⅳ);随着大断面浅埋隧道埋深增加,地表最大沉降减小而地表沉降槽宽度相应增大。地表沉降曲线形态由窄而深过渡到宽而浅,地表核心沉降区面积也逐渐减小。研究成果可为类似工程提供理论支持和技术参考。

破碎岩体浅埋大跨公路隧道开挖方案对比研究

三车道高速公路隧道通常跨度较大、高跨比较小属于大跨扁平隧道。这种结构型式对围岩稳定和结构受力均产生不利影响,因此施工中有必要通过开挖方案比选确定合理的开挖方法。江苏省宁波—常州高速公路茅山东隧道为上下行分离式双向6车道浅埋大跨扁平隧道。对于破碎的Ⅳ级围岩,针对设计阶段拟采用CRD法和实际施工采用下断面左右分部台阶法的开挖方案在设计支护条件下的三维数值模拟,从理论上分析了下断面左右分部台阶法是可行的。与实际施工过程的监控量测结果进行对比分析,进一步证实了实际开挖方案的合理性。研究成果可以为同类工程的设计与施工提供理论参考。

城市地铁上软下硬地层Ⅳ级围岩浅埋大断面隧道开挖方案优化研究

针对贵阳地铁1号线某区间暗挖隧道上软下硬地层Ⅳ级围岩浅埋大断面工程特点,采用数值模拟计算、现场监测等手段,对区间隧道的Ⅳ级围岩进行优化分析,对比介绍了该施工条件下采用两台阶左右分步开挖法与竖撑加强两台阶分步开挖法对隧道稳定性的影响。实践表明,采用竖撑加强两台阶分步开挖法可有效控制区间围岩的变形,保证隧道施工安全,可为类似工程的设计、施工提供参考。

城市浅埋超大断面隧道的开挖方法探讨

重庆市轨道交通三号线红旗河沟车站位于繁华城区中心,周边环境复杂,隧道最大断面达730m2,覆盖岩层仅8.6 m厚,覆跨比约为0.4,为典型的超浅埋超大断面隧道。根据工程类比,施工前对几种开挖方法进行了多次的对比分析与探讨,认为均有各自的优缺点,每种方法都得采取有效施工措施才能实现,几种开挖方法的探讨为大断面隧道的施工提供了借鉴。

特大断面浅埋暗挖隧道十字岩柱开挖技术模型试验研究

特大断面浅埋暗挖隧道是一种新型隧道,目前尚无相应的设计施工技术规范与标准可循。以重庆市轨道交通3号线红旗河沟车站隧道为工程背景,结合以前施工方法的优缺点,提出了一种新的施工方法十字岩柱法。为了解这种施工方法在施工过程中隧道围岩位移和应力的变化情况,采用地质力学模型试验方法进行研究。试验对监测断面的位移和应力进行系统监测,全方位地了解各开挖步隧道围岩各处的应力与位移变化情况。选取工程背景现场的地质参数,采用ABAQUS软件建立数值分析模型,将数值计算与试验实测结果进行对比,两者的位移与应力变化规律基本一致,这表明模型试验实测的数据比较准确地揭示了隧道围岩位移及应力变化规律。其研究工作可对今后类似工程的施工提供经验和指导。

特大断面超浅埋隧道预留十字岩梁岩柱开挖技术

重庆市轨道交通三号线红旗河沟车站,开挖断面面积达760 m2,具有超浅埋、覆跨比小(仅0.4)的特点,属特大断面城市地下暗挖车站,且位于城区中心,地表环境复杂。通过方案比选,在施工中提出并实施预留十字岩梁岩柱的隧道施工新方法。通过数值分析优化施工参数,确定中间岩柱宽度为8 m,岩柱开挖步距为1 m,对隧道修建引起的地表沉降、断面净空位移进行现场监测,确保围岩稳定性,并分析施工过程中围岩变形规律。预留十字岩梁岩柱开挖可为供同类工程提供经验。

浅埋隧道洞口段Ⅳ级围岩开挖方案比选数值分析

结合隧址地质特征,运用有限元数值分析方法,对比分析了北固山隧道出口段在采用不同开挖工法条件下围岩和支护结构受力与变形规律的差异,同时结合施工工序和工程特点对不同开挖方法的选取进行了分析比选,最后得出了北固山隧道出口段采用弧形导洞预留核心土法开挖是符合隧道设计规范、又满足围岩及支护稳定性要求的施工方案,且施工工艺简易,经济。研究成果将对同类地质条件下隧道的设计和施工具有指导意义。

浅埋、偏压隧道开挖施工方案的仿真分析

运用有限元数值方法对浅埋、偏压隧道的开挖施工方案进行了数值仿真研究,对比研究了两种不同开挖条件下围岩和支护结构的受力与变形规律的差异,对施工过程中可能产生的变形效应对围岩稳定性的影响展开了深入探讨,给出了既符合隧道设计规范、又满足稳定性要求的施工方案;研究结果可以为浅埋、偏压条件下的隧道设计、施工提供有意义的参考。

浅埋暗挖超大断面地铁车站隧道开挖方法研究

本文结合重庆轨道交通六号线五路口车站工程实际情况,在分析传统双侧壁导坑法存在局限性的基础上,提出了"台阶分部临时支撑法"和"台阶临时支撑+部分双侧壁法"两种改进的施工方法。通过对双侧壁导坑法和两种改进施工方法的数值模拟,分析隧道施工中位移的控制效果,确定了适合本工程浅埋暗挖超大断面隧道的开挖新方法(台阶临时支撑+部分双侧壁法),并将数值分析结果与现场监控量测结果进行对比,验证了此方法的合理性和正确性。研究成果为设计和施工提供理论依据,丰富和完善了浅埋暗挖超大断面隧道施工技术,并为类似工程提供借鉴。

大断面浅埋隧道开挖施工技术及其数值模拟

京新高速苏木山隧道进洞浅埋段,开挖断面大,围岩软弱破碎,为V级围岩。为确保隧道开挖施工安全性和稳定性,选择合理的工法施工显得很有必要。针对该隧道的工程地质条件,提出采用双侧壁导坑法开挖施工,并基于三维有限元Plaxis-3D程序,对大断面浅埋隧道开挖施工进行数值模拟。研究结果表明:从隧道周围变形的情况来看,采用双侧壁导坑法开挖修建V级围岩条件下的三车道大跨度隧道是安全的;同时,数值模拟计算结果与现场实测结果是吻合一致的。

大断面浅埋隧道开挖方案优选研究

针对某高速公路隧道工程的围岩条件差、大断面、浅埋等特点,采用数值分析方法,从围岩竖向位移、隧道净空收敛、支护结构内力、围岩塑性区四个角度对该隧道不同开挖施工方法进行模拟分析。分析结果表明:全断面法对该隧道拱顶沉降、地表沉降和拱底隆起值影响较大,且塑性区连贯具有坍塌风险,不能采用全断面法开挖。三台阶法、CD法、双侧壁导坑法均满足规范要求,但CD法、双侧壁导坑法工序复杂、施工效率。因此,确定三台阶法为该隧道工程开挖方法。本文的开挖方案优选可为同类隧道工程施工提供借鉴。

大跨度超浅埋复杂岩层隧道爆破开挖方案研究

大连石门山隧道为双幅式双向六车道隧道,隧道施工难度最大地段为北口130m超浅埋地段。针对该地段的复杂情况采用机械配合爆破的方法进行施工,下部采用微震动爆破,上部采用机械开挖,最终安全快速地通过该地段。本文介绍了该工程地质概况、开挖方案、特制挖斗、爆破参数。该法对大跨度复杂性隧道的开挖有很强的适用性。

浅埋超大跨四线隧道Ⅴ级围岩开挖关键参数研究

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受力特征,通过三维数值模拟方法对多组工法进行开挖模拟,总结得出浅埋四线高铁隧道Ⅴ级围岩的开挖关键参数。结果表明,采用双侧壁导坑法的拱顶沉降主要发生在各导洞上台阶开挖阶段,中部岩柱开挖对拱顶沉降的贡献为62.2%;依托工程喷射混凝土结构和型钢拱架的安全性均满足施工要求,当前初期支护的安全富余较多;双侧壁导坑法对围岩变形控制效果较好,但三台阶法的围岩应力分布均匀,初期支护的安全系数也满足要求;考虑到原设计双侧壁导坑法存在较多临时支护,为提升施工效率,宜在保障围岩稳定的前提下减少开挖分部数量,探索将双侧壁导坑法优化为少临时支护的三台阶法。

高速铁路大断面隧道浅埋段多台阶开挖法施工技术优化研究

三台阶七步开挖法具有施工空间大、工效高、工序转换灵活等优点。本文以广西沿海铁路花甲山隧道为工程背景,选取典型地段,利用FLAC3D建模计算,对围岩的应力和应变进行分析,并与现场监测进行对比,从而对三台阶七步开挖法控制参数进行优化,得出在安全开挖条件下上台阶开挖高度可以调整至3.6～3.8 m,提高了隧道施工进度,节约了施工成本,可为广西地区类似工程提供借鉴。

软土地层浅埋暗挖矩形大断面隧道施工力学响应特征

[目的]为探究在城市软土地层中安全有效地施工浅埋暗挖矩形大断面隧道的技术方法,以实现施工过程的安全性控制。[方法]以某地铁区间隧道工程为例,提出4导洞开挖和“中导洞”先行6导洞两种开挖方案。利用有限差分软件建立三维数值仿真模型,模拟了隧道施工过程并详细分析了隧道施工过程中的地层竖向位移和初期支护内力变化。通过与现场监测数据分析对比,验证了所提工法的合理性与有效性。[结果及结论]在导洞开挖阶段,隧道顶部和底部的地层竖向位移最为显著,且相邻导洞的开挖对位移影响有限。采用6导洞开挖方案,与4导洞开挖方案相比,底部最大位移值显著减少了21.5%,同时在施工过程中,底部的竖向位移速率也降低了6.1%。特别是在中导洞施工期间,地层竖向位移变化速率是侧导洞变化速率的1.2倍左右,这表明中导洞对地层的影响更为显著。6导洞开挖方案在控制施工期间地层变形和结构受力方面更为有效,特别是在中导洞施工阶段,需要特别关注并加强监控和支护措施。