管棚预支护技术的设计参数及其在地铁区间隧道工程中的应用

本文主要探究了管棚预支护技术在某地铁区间隧道工程中的参数设计和施工方法。在参数设计方面,根据地质勘察结果和工程施工需要,合理设计钢管型号、环向间距、注浆压力、钢管仰角等参数;在施工管理方面,重点加强钻孔、插管、封口、注浆等环节的技术管理。通过应用管棚预支护技术,切实提高了隧道掌子面和两侧围岩的稳定性,为提高隧道开挖的效率与保障施工人员的安全起到了积极作用。

管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的可靠度分析

为考虑土体参数的变异性对隧道开挖面稳定性的影响,基于可靠度理论,采用三维弹塑性有限元数值模拟方法,计算管棚预支护条件下隧道开挖面极限支护力;以不同工况下地层参数及其极限支护压力比作为样本,待BP神经网络训练完毕后,即可预测大量给定地层参数工况下的开挖面极限支护压力比,对其进行统计,得到概率分布特征;在理论分析的基础上,结合工程实际,建立了管棚预支护条件下隧道开挖面稳定的极限状态方程,运用粒子群优化算法,对其进行可靠度分析。研究结果表明:采用管棚预支护的隧道,开挖面支护压力存在极限值,达到该值后,增加较小幅度的支护力,就能较大程度地提高隧道开挖面稳定的可靠度。

管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析

为研究管棚预支护条件下水下隧道开挖面稳定性,基于塑性极限分析理论,建立考虑渗流力的管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,并据此确定开挖面的极限支护压力。结合深圳地铁实际工程,采用笔者提出的方法计算得到的开挖面极限支护压力较二维极限平衡法更符合实际情况,该方法的合理性得到验证。进而研究管棚预支护、地下水位和管棚剩余长度对隧道开挖面渗流力的影响。分析结果表明,渗流力对隧道开挖面稳定性有显著影响,渗流力与地下水位呈线性关系;采用管棚预支护能显著减小隧道开挖面处的渗流力,但当开挖面前方管棚剩余长度超过2倍洞径时,再增加管棚长度对减小开挖面渗流力的效果不明显。

隧道长大管棚预支护施工放样技术——横断面投影法

长大管棚支护是隧道穿越软弱破碎围岩时的一种预加固施工方法,根据具体的施工放样实例,介绍了横断面投影法放样长大管棚的具体计算方法及操作要点。

隧道洞口段超前管棚预支护体系数值分析

依托某公路隧道的进口段,建立了考虑加固区和管棚的三维数值模型,对超前管棚预支护体系下洞口段围岩的变形规律进行了研究。在此基础上,对管棚施作角度优化方案进行了研究。研究结果表明:隧道洞口段管棚预支护体系能显著改善洞口段地层的物理力学性质,提高软弱地层的整体性,有效地抑制围岩的不利变形。管棚打设角度对管棚预支护体系作用效果的发挥影响较大。

地铁浅埋暗挖隧道管棚预支护数值模拟

浅埋暗挖隧道的开挖及支护方式对其周围地层的影响是三维空间问题,文中通过采用拉格朗日有限差分软件数值模拟管棚预支护对地层沉降的影响,对不同施工阶段下的地层位移、地表变形及管棚、初期支护的受力进行分析。结果表明,使用管棚预支护有效减少了地层在施工过程中的变形,将沉降值控制在允许范围。

软弱围岩隧道管棚预支护开挖土压分布模型试验

针对软弱围岩隧道管棚预支护体系的开挖土压分布展开研究,自主设计36组正交模型试验。得到以下结论:(1)试验体系条件下,管棚预支护体系能有效防止覆跨比H/D=1时的坍塌,采用120°布置管棚预支护能减少59.5%(H/D=2)和64.8%(H/D=3)的地表最大沉降值,采用150°布置管棚预支护能减少63.2%(H/D=2)和76.8%(H/D=3)的地表最大沉降值;(2)通过试验数据拟合给出Peck公式沉降槽宽度参数K的建议区间,区间内K值随管棚密布增大,施加120°管棚预支护的K值平均增大约0.13,施加150°管棚预支护的K值平均增大约0.19;(3)伴随隧道开挖及加载中的围岩破坏过程,受管棚系统支护力P_管作用的围岩在破坏试验中承受的极限荷载值提高约1倍,破坏形式由拱顶坍塌转变为侧壁挤扩。

隧道管棚预支护的力学行为及参数优化

基于Pasternak弹性地基梁理论对管棚预支护体系的力学行为进行分析,并与现场测试数据进行对比验证;同时,对不同管棚长度、钢管直径及搭接长度条件下管棚的加固效果进行了分析。结果表明：Pasternak模型能较好地反映管棚在隧道开挖过程中的真实力学行为;管棚的临界长度约为1.5倍开挖高度,当管棚长度超出临界长度后,其对控制开挖面稳定及地层变位的效果不太明显;当钢管直径超过159 mm时,钢管直径的增加对控制开挖面顶部围岩的变形意义不大,目前工程中采用108~159 mm的钢管直径是适宜的。

隧道管棚预支护开挖数值模拟分析

采用ANSYS有限元分析软件对采用管棚预支护全断面和台阶法两类不同开挖法不同进尺开挖4种不同工况进行数值模拟分析,研究其位移和应力情况,并进行经验总结,以便得到能直接应用于供工程实践应用与理论参考的研究成果。

不良地质条件下隧道管棚预支护技术研究

本文从实际工程出发,通过建立数值模型和pasternak弹性地基模型,分析研究管棚支护的力学行为,通过对比理论值确定隧道施工时的最不利位置,并在此基础上研究管棚支护参数对该位置的影响。

下穿道路隧道浅埋暗挖管棚支护参数及优化设计研究

以徐州地铁1号线穿越鲲鹏路至火车东站站段浅埋暗挖工程为背景,在超浅埋和复杂的地质、环境条件下,选用合理计算模型,对管棚预支护下的隧道施工过程进行数值计算,并将计算结果与实测结果进行对比分析,结果表明数值计算结果可靠。而后对管棚预支护结构参数进行分析,研究布置角度、钢管直径、管棚间距、注浆厚度对隧道开挖中地层沉降的影响,旨在为复杂地质条件下浅埋隧道施工及管棚预支护优化设计提供依据。

长管棚预注浆超前支护技术在浅埋偏压大跨隧道洞口施工中的应用

在目前的隧道施工中,如何确保顺利进洞,根据团圆山隧道的进洞施工工艺,阐述长管棚在浅埋偏压隧道洞口施工中的应用和成效。

隧道预支护对控制围岩变形的力学效果研究

研究目的:基于三维弹塑性有限元方法对隧道开挖面预支护及顶部预支护进行参数分析,研究隧道开挖过程中有无顶部预支护条件下不同开挖方式、不同核心土长度、不同台阶长度对地层沉降、管棚力学行为及开挖面稳定性的影响,总结一些规律性的认识,为复杂地质条件下隧道开挖方式的选择及顶部预支护设计提供一定参考。研究结论:(1)留设核心土可以显著改善开挖面的稳定性,核心土的最佳长度大约在D/3～2D/3范围内,施工中应尽量使核心土长度与台阶长度相等。(2)核心土抑制围岩水平位移的作用有限,在软弱地层,单纯依靠核心土的作用并不能控制水平位移,应结合管棚预支护等隧道顶部预支护措施。

长管棚预注浆超前支护技术在浅埋偏压大跨隧道洞口施工中的应用

在当前隧道施工过程中存在较多技术性难题,比如如何进洞施工技术。此次研究主要以实际案例进行分析,探讨长管棚预注浆超前支护技术在浅埋偏压大跨隧道洞口施工中的应用,希望能够对相关施工人员起到参考性价值。

隧道洞口段不同围岩刚度下管棚的支护效果分析

以某高速公路隧道为例,采用FLAC3D有限差分程序建立考虑管棚预加固效应的三维数值仿真模型,对隧道洞口段不同围岩刚度下管棚支护体系对地层稳定的控制效果进行模拟分析.结果表明:管棚可以起到较好的荷载传递作用,有效控制开挖释放荷载引起的地层位移;土体刚度越大,地层沉降越小,管棚与土体之间的刚度比就越小,管棚的骨架作用随之逐渐减弱,相应地管棚对地层沉降的控制程度也逐渐降低.

管棚支护体系与施工工法配合效果研究

依托某高速公路隧道工程,采用有限差分软件FLAC3D,以软弱破碎段围岩为研究对象,对各施工工法下(有无超前管棚预支护体系)围岩变形进行分析。研究结果表明:无论采用何种施工工法,超前管棚预支护体系均可有效抑制开挖过程中围岩破坏范围的发展。隧道拱顶沉降均始于掌子面前方一定范围,随着开挖的推进而增大,当掌子面通过目标断面2~3倍洞径后,地表沉降达到峰值并逐渐趋于稳定。在3种施工工法中,对围岩的控制效果,环形开挖留核心土法最好,单侧壁导坑法次之,三台阶临时仰拱最弱。

煤矿井下管棚施工初探

通过对管棚预支护技术在两类自然条件下的施工情况分析对比,阐述了煤矿井下管棚预支护技术的特点.这为复杂构造条件下煤矿井巷的掘进寻找出一种新的支护技术,拓展了管棚预支护技术的应用范围.

不同预加固措施在隧道加固中的数值模拟分析

以合肥市轨道交通二号线浅埋暗挖工程为背景,运用有限元分析软件MIDAS GTS对无支护、小导管注浆预支护、管棚注浆预支护、管棚串联小导管注浆预支护4种工况下,隧道施工引起的非线性变形进行了三维数值模拟,对比分析了隧道拱顶沉降、洞周收敛和地表沉降。结果表明:在控制洞周收敛和地表横向沉降方面,管棚串联小导管注浆预支护仅比管棚注浆预支护降低13%、12%,并不显著,管棚串联小导管注浆预支护中管棚支护发挥作用较高,管棚注浆法基本满足要求。

注浆与管棚加固在隧道坍塌段施工中的应用

通过对牛山隧道施工的分析,提出了采用工作面预注浆+管棚超前支护加固的施工方案,经实践证明方案满足施工需要,能够顺利通过隧道坍塌段。

顺向高边坡与偏压隧洞开挖的稳定性分析

针对顺向高边坡、偏压隧洞工程中岩土参数不确定、地质条件特殊及工况复杂等问题,以涔天河水库扩建工程(#1泄洪洞出口顺向高边坡开挖与偏压隧洞掘进、支护)为例,在描述出口边坡地形、地貌及工程地质条件的基础上,建立了相应的三维数值计算模型。即基于弹塑性理论考虑岩土体的时效特性,在FLAC3D平台上进行了二次开发与数值计算。分析结果表明,围岩和管棚的变形量较小,出口段管棚支护方案基本能维持围岩稳定,但顺向边坡的变形量较大,需预防边坡表层发生破坏;紧邻放空洞未出现贯通塑性屈服区,但管棚两侧应力分布不对称、内侧拱脚应力较大,可能会造成局部失稳,进而对原有工程开挖、支护方案进行了合理优化,可为类似边坡、洞室的施工建设提供安全判据和参考。