长河坝隧道立交段初步设计初期支护参数研究

采用隧道和岩土工程专用有限元软件MIDAS/GTS对省道S211复建公路长河坝隧道立交段加强支护段进行了施工过程三维数值模拟。得到了隧道立交段加强支护段初期支护在开挖过程中拱顶沉降、水平收敛位移和底部隆起位移,围岩和支护结构的应力等变化规律,验证了加强段初期支护参数的可靠性,为初步设计提供了有效的计算依据。

隧道立交交通工程设施设计要点探讨

隧道立交由于通行环境的特殊性,具有特殊的交通特性和交通事故特征,设置合理的交通工程设施可以提高隧道立交运行的安全性。该文针对隧道立交的交通特性和安全特性,提出了隧道立交交通管控措施及相应的交通工程设施。最后,以大连市南部滨海大道东端隧道立交为例,提出隧道立交交通工程设施的设计要点。

隧道立交施工浅述

文章结合工程实例介绍了隧道洞内立交部分开挖的施工组织、工艺、施工监控作了初步探讨。

立交隧道“先下后上”施工力学特性

立交隧道“先下后上”施工时,为了研究下方隧道变形受力特性以及安全情况,根据大横琴山一号隧道与珠机城际隧道交叉段施工实际,建立仿真模型,得出下方大横琴山一号隧道周边位移及围岩应力变化规律。结果表明:上方隧道的开挖对下方隧道影响范围大致在交叉点前后20 m区域内,下方隧道拱顶沉降及周边围岩应力均存在一定的减小,但影响较小,下方隧道较安全。

深厚软土地区城市立交隧道设计

针对深厚软土地区城市立交隧道设计关键技术方案研究,以广州市南沙区珠江大道隧道为背景,结合工程建设条件开展了隧道结构、隧道基础、基坑支护等设计方案分析和论证。分析结果表明:城市隧道推荐开口段U形槽结构侧墙和底板均采用矩形截面进行设计,闭口段采用矩形框架结构进行设计,能够最大程度地压缩基坑开挖宽度,为临时通行便道预留足够的通行宽度;在深厚软土地区隧道基础设计推荐采用预应力管桩,管桩与隧道底板连接方式可采用刚性连接或托板支撑连接,针对有抗浮要求和跨越沉降控制严格的结构物处,采用灌注桩;基坑围护形式的选择应根据基坑开挖深度、地质情况、场地条件、环境条件以及施工条件等,通过多方案比选确定,最终形成安全可靠、技术可行、施工方便、经济合理的多种支护结构型式组合方案。

互通式立交出入口与隧道洞口相距过近路段交通标志设计

通过分析G0611线川主寺至汶川段高速公路互通式立交与隧道之间的净距,将互通式立交与隧道洞口之间的净距进行分类,并针对净距的不同分类,提出分类交通标志设计方案,期望能为隧道与前方主线出口小净距的高速公路交通标志设计和运营安全改善提供参考。

深圳外环高速公路隧道立交路段运行速度预测及安全性评价

深圳外环高速公路设计方案中,长流坡隧道、红花岭隧道与临近互通立交分合流端距离较近,形成行驶风险较大的隧道立交路段。在调研珠江三角洲地区已运营高快速公路的隧道与互通立交间距的基础上,运用运行速度预测方法,对长流坡隧道、红花岭隧道与临近互通立交路段的运行车速进行预测,并进行安全性评价,以指导后续设计工作。

城市快速路隧道与立交超短连接段变道概率分析

为了给城市快速路隧道与互通立交超短连接段交通组织安全管理提供技术支撑,提出一种车辆变道概率计算方法。依据变道模型中车辆的受力状态,通过抗侧滑、抗侧翻的极限状态界定车辆变道的临界安全状态,通过理论分析与数学计算提出车辆安全变道所需最小车头时距计算公式和最小变道距离计算公式。将变道行为分为单次变道、先后2次变道2种:提出了基于最小车头时距的单次安全变道成功概率计算方法;将先后2次变道视为相互独立,提出考虑必要调整时间的先后2次变道的成功概率计算方法。以深圳某快速路隧道与互通立交超短连接段为实例进行计算分析,结果表明,变道次数对变道成功概率影响最大、交通量次之、天气影响最小,其敏感系数分别为1.25,0.45,0.17;以95%的成功概率反算连接段所需长度的计算结果表明,2次变道所需长度约为同等情况下单次变道的1.9倍,且该长度增长率约为交通量增长率的2.4倍。

新建立交隧道施工对既有隧道影响的模型试验

为分析新建立交隧道施工对既有隧道的影响,采用公路隧道结构与围岩综合试验系统对立交隧道进行三维物理模型试验。对既有隧道2个剖面的围岩压力、围岩内部位移及支护内力进行全程监测,通过分析得出:既有隧道Ⅰ剖面围岩压力受到的影响较大,Ⅱ剖面围岩压力受到的影响较小,各监测点的围岩压力基本处于减小状态,拱底围岩的稳定性降低;拱顶和拱腰围岩内部位移表现为拉伸变形,且拱顶处的变化值远大于拱腰处的变化值;既有隧道支护轴力变化的最终值基本为增加,支护弯矩变化的最终值都为减小;0.25D立交间距下既有隧道的围岩压力、内部位移及支护内力受新建隧道的影响较大,建议将立交隧道的立交间距控制在0.5D以上。

城市地下道路立交隧道合理间距及支护加强范围研究

文章围绕北京城市地下道路立交隧道设计施工中亟待解决的横纵向合理间距确定这一关键问题,以城市地下道路三车道隧道为例,基于北京城区地质条件的分层概化,采用数值模拟方法计算分析了30种工况(5种竖向间距和6种水平间距)下围岩变形规律与稳定性特点,指出竖向间距和水平间距对地表沉降、立交部位洞周位移和地层塑性区等的影响规律,提出了建议的立交隧道横纵向合理间距和结构加强范围。结果表明,水平间距对立交隧道地层变形影响显著,宜取1倍隧道洞径以上;且无论水平间距多大,受立交隧道施工影响较为显著的区域主要集中在距立交中心点3倍洞径的圆形区域。

复杂立交隧道爆破开挖参数设计及动力响应分析

针对双洞平行隧道钻爆法施工上跨多条既有隧道这一复杂施工条件,通过理论计算确定了合理的光面爆破开挖参数,结合现场监测数据对双洞新建隧道上跨爆破施工影响下临近和既有隧道支护结构的震动响应规律进行了研究。结果表明:爆破作用下隧道衬砌结构的迎爆面是最危险面,这一位置的振速较其他位置要高,施工中需要重点监测;爆破冲击荷载作用下的隧道衬砌结构三个方向的振动速度大小不同,但是变化规律基本相同;依据衬砌结构的振速判断其稳定性与安全性时,应采用节点三向振速的合速度;爆破冲击下相邻、相交隧道衬砌结构的最大振速小于规范中的允许值,支护结构处于安全状态,表明爆破施工方案合理可行的。研究成果可以为类似条件下隧道施工提供借鉴。

基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析

城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法(台阶法)、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)和双侧壁导坑法(双侧壁法)施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降;在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的"X"形区域出现了较为集中的破坏区;CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。

立交隧道地质敏感度及结构适应性研究

针对立交隧道新建隧道下穿既有隧道工程,提出采用地质敏感度方法对该复杂工程进行研究。将国内十一省市上百座已建/在建的浅埋隧道或隧道浅埋段近似为立交隧道工程进行调查研究,通过大量数值模型计算,得出了不同埋深、不同地质条件下立交隧道新建隧道下穿既有隧道不同地质敏感区的敏感度阈值及相应的层厚阈值,针对敏感度分析结果提出相应的结构适应性方案,并进行适应性效果研究,结果表明研究成果与实际相符。此外,利用隧道调研结果,制定相应的结构适应性措施,并验证了结构适应性措施的效果及其合理性。

多层立交隧道复杂节点结构地震响应特性分析

以南京某工程的多层交叉节点结构大型振动台试验为基础,基于ABAQUS有限元软件,采用一致粘弹性边界模拟土体的边界条件,建立考虑土-节点结构动力相互作用的三维有限元模型,分析各试验工况下的结构及土体的地震响应,与试验结果进行对比,验证模型的正确性,在此基础上,分析原型结构的地震响应特性。结果表明:数值模拟结果与振动台模型试验的结果基本一致;多层立交隧道节点结构的破坏程度与其埋深密切相关,埋深越大破坏程度相对减小,多层立交隧道节点结构的薄弱环节主要集中在板与侧墙、中墙的交界处,且结构的地震动特性在很大程度上受周围土体的性质的影响。

上下立交隧道施工优化与动态近接分区

为优化在建交叉隧道施工顺序,对不同近接施工影响程度进行动态分区以便于施工管理。以在建的珠海大横琴山一号隧道与珠机城际隧道交叉段为工程背景,其中珠机城际隧道(断面小)在上方,而大横琴山一号隧道(断面大)在下方,应用数值仿真软件建立“先上后下”及“先下后上”2种施工工况模型。对比分析不同施工顺序下立交隧道纵向位移、横断面位移、拱顶沉降、仰拱位移、塑性区及支护结构应力等变化规律。讨论地层围岩位移分区准则与既有结构强度分区准则。研究后行隧道掌子面施工至交叉点不同距离时,先行隧道位移以及结构强度的动态分区情况,其中红区为特危险区、黄区为危险区、白区为注意区。研究结果表明:“先下后上”施工比“先上后下”施工要好;现场采纳了此方案,先施工下方大横琴山隧道,然后再施工上方珠机城际隧道。“先下后上”施工时,上部隧道开挖至交叉点前6 m至交叉点后12 m对下部隧道影响明显;并以下部隧道距中轴线前18 m至中轴线后10 m范围内作为特危险区,同时上部隧道开挖至距中轴线前后0.25D(D为开挖隧道跨度)范围内需加强监控量测,以保证隧道安全。“先上后下”施工时,以上部隧道距中轴线前27 m至中轴线后13 m作为特危险区,同时下部隧道开挖至距中轴线前1D至距中轴线后0.25D范围内时需加强监控量测,保证隧道安全。

南京地铁某立交隧道近接施工技术

南京地铁TA1标段南延右线隧道与菊花台二号隧道立交。介绍了这两座隧道的施工方案,分析了立交隧道的施工技术难点,探索了减小后修隧道施工对先修隧道影响的主要施工技术措施。

深圳莲塘地下互通式立交隧道消防系统设计

地下互通式立交隧道的型式已逐步在一些经济发达的地区采用,其消防系统的设计相对于常规的隧道消防有其自身的特点,设计尚无专门的规范。以深圳市莲塘隧道为例,总结了莲塘隧道消防设计的方法和特点,并就隧道消防工程设计的有关问题进行探讨。

城市立交隧道通风风量分配方法研究

基于对复杂城市地下互通立交隧道特征分析,选用纵向通风方式并将复杂城市地下互通立交隧道的风流形式分为分流和合流2种,分别给出这2种形式的风流分配计算方法,提出复杂城市地下互通立交隧道通风控制标准。并将此种风流分配计算方法作为厦门海沧疏港通道-海景路隧道通风设计依据之一,量化其风机配置的标准。通过对复杂城市地下互通立交隧道风量分配计算方法进行研究,为国内城市地下互通立交隧道的通风设计提供参考,丰富国内城市地下互通立交隧道通风研究成果。

立交下穿隧道爆破振动对既有隧道影响研究

采用动力有限元建立三维模型,计算了立交下穿隧道与既有隧道最小净距为5、10、15、20和25m5种工况,每种净距下分析了1、1.5、2、2.5和3m5种不同的计划进尺,每种进尺下分析了5处不同的爆破荷载作用面,一共建立125个模型。通过对这些模型进行仿真数值模拟,得出立交下穿隧道钻爆施工在不同净距、不同进尺和不同荷载作用面下既有隧道衬砌的动力响应变化规律。结果表明:净距小于10m、进尺大于2m且荷载作用面与交叉段正下方的水平距离在1倍洞宽范围内时,既有隧道衬砌振速将会超过控制值产生破坏性后果,同时提出了施工减振措施。研究结果为立交隧道钻爆施工提供了借鉴依据。

香丽高速虎跳峡地下立交隧道设计与施工方法研究

香丽高速虎跳峡地下立交工程是香丽高速公路关键控制工程之一,为国内目前断面最大的山区地下立交隧道。该工程的超大断面隧道中间外凸处最大开挖跨度达28.96 m,拱顶呈扁平状,施工时易引起围岩松弛失稳、坍塌;有无中墙连拱隧道结构复杂、受偏压影响较大,施工时易引起初期支护开裂。为满足快速施工及安全要求,对施工方法进行研究。将连拱隧道先行洞中侧拱脚设计成扩大式拱脚,2层支护结构改为3层。针对超大断面隧道围岩加强支护,注浆后采用二台阶预留核心土法开挖,相比最初采用的双侧壁导坑法,开挖效率提高近3倍,大幅提高施工速度。通过对监测数据进行分析,表明该施工方法有效可行,能够达到施工目的及要求。