双洞八车道特大跨度隧道Ⅴ级石质围岩开挖工法

为减小双洞八车道特大跨度隧道洞口Ⅴ级石质围岩后行导坑爆破对已完成支护结构的不利影响,该文以平潭牛寨山隧道工程为例,针对原设计双侧壁导坑法在后行的临近导坑爆破时,易将原先已施工完成的临时钢支撑震塌,提出取消临时横向支撑的变更方案1,以及带竖向支撑的上下台阶法(变更方案2),再利用有限元法计算,模拟3种不同开挖工法对隧道变形及受力的影响。计算结果表明:3种方案引起的拱顶沉降相差较小,最大相差约11.8%;变更方案2引起的围岩应力最大,但变更方案2同时取消了左右侧壁导坑的横向支撑以及左右侧壁导坑下台阶的竖向支撑,大大简化了施工工序。最后,结合监测数据进行分析,隧道结构安全稳定,变更方案2不仅合理可靠,而且加快了施工进度,节约了造价。

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工步距优化分析

大型机械在特大跨度隧道施工中易产生导坑施工步距加大等问题。以厦门机场高速公路巷东隧道工程为例,采用数值分析结合现场实测的方法,针对双侧壁导坑法施工中存在的导坑尺寸偏小、无法满足机械化施工操作空间、工效低等问题,通过扩大各导坑上下台阶的步距,增加掌子面与二衬的间距,提高了洞内机械化作业水平。数值分析表明,优化方案中初支轴力只有个别点的压应力增加较多,大部分的轴力及剪力变化幅度在4%以内,初支弯矩极值降低6%;围岩位移及初支结构内力极值变化都不大,处于合理范围内。地表沉降监测表明,最大沉降值为9.1 mm,最大变化速率为0.5 mm/d,均未超过允许范围,且沉降总体上趋于稳定。

既有连拱隧道与新建特大跨度隧道的净距研究

广州市华南快速路石门堂山隧道扩建工程,为在既有连拱隧道侧新建的特大跨度单洞四车道隧道,既有连拱隧道存在衬砌裂缝、防火涂料脱落等病害,且在新建隧道施工过程中需要保通运营,同时受周边土地资源紧张限制,因此开展新建隧道与既有连拱隧道的净距研究是十分有必要的。通过对新建隧道的爆破振动安全允许距离进行计算,最终选取36.8m的安全净距,利用MIDAS GTS NX有限元软件对爆破荷载作用下的既有连拱隧道的内力进行分析,从而验证所设计的隧道净距。结果表明:在考虑对既有隧道的变形、衬砌应力影响下,新建隧道与既有隧道净距设为36.8m对既有连拱隧道的影响是较小的,为隧道结构的设计提供参考依据。

特大跨度隧道洞口浅埋段超前支护效果分析与研究

以厦门某特大跨度隧道工程为例,针对洞口浅埋段围岩破碎状况的超前支护问题,采用数值分析结合现场实测的方法,研究采用大管棚及超前小导管的联合支护方法,并通过地表变形及支护结构变形特征,评价其效果。研究表明:采用超前小导管支护,拱顶沉降及两侧收敛位移值,相对未采用超前小导管分别减小29.7%和52.3%,相比未采用超前小导管进行超前支护,初支轴力和剪力分别降低50.0%和47.2%,弯矩变化不大。总的来说,联合支护方法一定程度分担了围岩的荷载,降低初支结构的内力和变形;能较好地控制围岩变形及结构受力,得到的围岩位移及初支结构内力极值都不大,处于合理范围内。

特大跨度隧道分部开挖爆破对既有隧道结构的影响

以平潭综合实验区牛寨山双洞八车道小净距公路隧道为例,针对采用双侧壁导坑法开挖时,双洞八车道特大跨度隧道后行隧道断面分部开挖爆破对围岩及既有隧道的影响,采用LS-DYNA建立双隧道模型,结合现场振动速度的实测数据,对影响因素和变化规律进行了分析。结果表明:(1)随着爆心距围岩监测点距离的增大,最大振速显著衰减。(2)在后行隧道爆破对既有隧道结构的影响因素中,爆源与既有隧道的距离影响最大,装药量其次;既有隧道迎爆侧与背爆侧的最大振速比值为12. 5;腰部是底部的2. 1倍;肩部是底部的1. 9倍。(3)在双侧壁导坑施工中,Ⅰ分部由于距离既有隧道较近、周边临空面最少,对既有隧道的影响也最大,施工中可作为爆破引起既有隧道振动的控制工况。

特大跨度隧道Ⅳ级围岩施工方法研究

为了解CRD工法对Ⅳ级围岩段特大跨度隧道结构的影响规律,以牛寨山隧道工程为例,借助FLAC3D程序构建精细化三维模型,全过程模拟开挖工序,分析隧道围岩应力、初期支护应力、二次衬砌应力、隧道变形规律等。计算结果表明:隧道开挖后,围岩左、右两侧边墙出现压应力集中区,施工过程中应防止拱顶围岩出现掉落塌落;先期施工的初期支护受力明显大于后期施工的初期支护;二次衬砌最大拉应力、最大压应力均出现在拱顶和左侧边墙;围岩塑性区分布在隧道周边2~8 m范围内,隧道两侧拱脚及边墙底部位置塑性区较深,约为5~8 m厚。最后结合监测数据进行分析,隧道结构安全稳定,表明采取CRD工法施工方案合理。

特大跨度隧道CD工法施工力学研究

为了解CD工法对特大跨度隧道结构的影响规律,以牛寨山隧道工程为例,借助FLAC3D程序构建精细化三维模型,全过程模拟开挖工序,分析隧道围岩应力、初期支护应力、二次衬砌应力,以及隧道竖向、水平变形规律等。结果表明:隧道开挖后,两侧围岩最大压应力逐渐增大,引起的拱顶沉降和隧道底部隆起变形最大;随着支护结构的施作,围岩压力逐渐向支护结构转移;待二次衬砌完成,最大压应力出现在左、右侧边墙,最大拉应力出现在拱顶和仰拱,围岩塑性区分布在隧道周边2~5 m内,隧道两侧拱脚及边墙底部位置塑性区较深。结合监测数据进行分析,表明后开挖的右导坑对左导坑有一定影响,隧道结构安全稳定,CD工法施工方案合理。

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工时塑性区研究

以某特大跨度隧道为背景,研究了双侧壁导坑法对隧道围岩稳定性的影响,通过有限元计算软件对隧道开挖后围岩弹塑性问题进行了模拟分析。在隧道左右导洞开挖和支护过程中,要及时对两导洞及掌子面进行临时支护,以防围岩塑性区范围过大,变形而导致失稳,影响隧道施工安全。

特大跨度隧道围岩荷载释放规律与拆撑安全性分析

以厦门市翔安机场高速公路巷东隧道为依托,采用三维数值分析方法,研究围岩的荷载释放及渐进性破坏规律,以及临时支撑体系拆除对围岩及初期支护结构受力影响。结果表明:(1)随着导坑的开挖,拱顶与拱底的围岩平均总应力p较初始值大幅度降低,左侧与右侧围岩应力水平显著提升。随着初支形成闭环,监测断面围岩应力水平峰值下降到-776.6 kN/m^(2);(2)开挖过程中隧道正上与正下两个区域偏应力q降低到较小值,隧道的左侧和右侧围岩的偏应力随着开挖显著提升,荷载集中明显,最大值达到-1 029 kN/m^(2);(3)在主洞下台阶开挖经过监测断面6 m之后,变形趋于稳定,应力基本稳定,从而确定拆除中隔墙的安全距离定为6 m。经实测分析表明,通过优化拆撑距离,可以较好地控制隧道初支变形,增量未超过1 mm。

穿越断层破碎带特大跨度铁路隧道减震技术研究

本文依托国内某特大跨度铁路隧道修建工程,针对特大跨铁路隧道穿越断层破碎带开展减震技术研究,采用数值模拟方法,设置无断层、有断层和不同注浆加固参数,以及有无减震层等多个工况,分析二次衬砌结构的加速度响应、位移,以及衬砌结构内力等指标,并进行减震效果评价。结果表明:断层破碎带的存在使隧道结构在地震作用下的峰值加速度、位移和内力显著提高,采用断层破碎带内注浆的措施可起到良好的减震作用;在围岩荷载和地震惯性力共同作用下,隧道结构拱脚位置出现了较大弯矩和剪力值,可通过优化结构截面尺寸和配筋,并在施工过程中尽早封闭成环的措施改善其工作状态;设置减震层,允许隧道结构发生一定程度的相对变形,虽然使隧道加速度和位移有所增大,但减震层的缓冲作用降低了隧道二衬结构的内力,可起到良好的减震效果。

特大跨度隧道V级围岩地段施工技术研究

单、双线隧道开挖跨度一般为小跨度、中等跨度及大跨度,特大跨度隧道较为少见。文章以实际工程为例,对特大跨度隧道V级围岩施工技术进行探讨,在三台阶七步开挖法的基础上,研究了四台阶九步开挖法,并总结了一些施工控制要点及注意事项,为今后类似工程的施工提供借鉴和参考。

特大跨度公路隧道上方卸载对隧道影响分析

为研究扁平特大跨度公路隧道上方路堑开挖卸载对隧道的影响,以厦门翔安机场高速公路内厝互通立交工程为例,建立三维数值模型结合现场实测,分析上部土方开挖对隧道的影响,以及隧道形状、上覆土方开挖重心位置等因素的敏感性。研究表明:下卧隧道与道路开挖处地表位移最大、变形最大;在开挖过程中,边坡地表和隧道最大位移是动态变化的,隧道变形指向地表最大位移位置,随之偏转;无论从变形规律还是从受力规律进行对比,扁平形隧道受上覆土体开挖影响显著,设计中应加强对扁平隧道侧壁与拱脚的验算;对于非水平地形,不能简单根据残留埋深比来判断影响度。

特大跨度隧道双侧壁导坑法施工时塑性区研究

论文以某特大跨度隧道为背景，研究了双侧壁导坑法对隧道围岩稳定性的影响，通过有限元计算软件对隧道开挖后围岩弹塑性问题进行了模拟分析．对隧道左右导洞开挖和支护过程中，要及时地对两导洞及掌子面进行临时支护，以防围岩塑性区范围过大，以至于过大变形而导致失稳。影响隧道施工安全．

特大跨度公路隧道支护结构稳定性分析

文章依托一单洞四车道公路隧道工程,采用有限元软件ANSYS,对特大跨度公路隧道施工中各个施工步骤的力学行为进行了数值模拟分析,评判围岩与支护结构在各个阶段的安全性与稳定性,并提出了设计与施工过程中应注意的问题。

特大跨度断面双侧壁导坑法施工导坑划分优化分析

为解决双洞8车道特大跨度隧道双侧壁导坑法施工中导坑尺寸偏小的问题,对导坑划分进行了优化。以厦门机场高速公路巷东隧道工程为例,针对巷东隧道V级围岩浅埋段双侧壁导坑法施工中存在的导坑尺寸偏小、无法满足机械化施工操作空间、工效低等问题,提出扩大导坑跨度、增加侧导洞及主洞的台阶步距,并借助有限元软件构建精细化三维模型,分别模拟了优化前后双侧壁导坑法施工方案,分析了导坑划分调整前后围岩的变形控制效果及支护结构内力分布情况。计算结果表明,优化方案条件下拱顶沉降及两侧收敛位移相对原方案分别减小了44.8%和57.6%;初支轴力和剪力变化幅度在4%以内;初支弯矩最大值降低了32.5%。最后,监测数据显示,隧道施工安全稳定,证明优化方案合理、可靠,而且加快了施工进度、节约了造价。

双侧壁导坑法在特大跨径隧道中的优化应用

以厦门翔安机场高速公路的前垵特大跨度隧道施工为例,对双侧壁导坑法在特大跨径的隧道开挖中的应用进行了探讨。为解决隧道施工中存在的施工工序偏多、导坑偏小、现代化机械无法得到有效应用和爆破挠动大等问题,提出了基于双侧壁导坑法的施工技术优化方案,并详细分析施工步骤、技术参数和质量安全控制措施,提高了施工的安全性和时效性,优化后的双侧壁导坑法对浅埋硬质地层特大跨径隧道施工开挖工法具有一定推广价值。