浅埋软弱围岩隧道掌子面锚杆预加固参数分析

大断面浅埋隧道在软弱围岩中全断面开挖时,隧道掌子面核心土处于短暂稳定或不稳定状态,处理不慎便会造成核心土的失稳,因此采用玻璃纤维锚杆对核心土进行预加固是有必要的。结合格鲁吉亚某隧道工程实例,采用新意法理念,运用FLAC3D有限差分软件,对浅埋软弱围岩隧道全断面开挖时掌子面玻璃纤维锚杆加固长度l(5个工况)和加固密度β(7个工况)进行优化分析,结果表明:随着l或β的增大,目标掌子面挤出位移和拱顶前方位移逐渐减小,目标掌子面拱顶前方应力逐渐趋于原始状态;当l>6 m或β>0.75时,掌子面锚杆对核心土的预加固效果不明显,综合工程的安全性和经济性,取l=8 m、β=0.75较为合理,为类似工程提供了一定的参考依据。

西延高铁长大复杂隧道建造关键技术

针对新建西延高铁隧道数量多、地质条件差、施工环境复杂等特点,采取理论分析、室内试验、现场监控量测、数值模拟以及专家咨询等手段,展开典型长大复杂隧道建造关键技术研究,形成了较为完整的西延高铁隧道建造关键技术,主要包括:浅埋软塑黄土隧道变形控制技术、全断面大型机械化配套快速掘进技术、缓倾层状围岩隧道特殊支护技术、微弱振动非爆掘进技术和机械化作业空间布设调整技术措施等,推动软弱围岩隧道机械化、信息化、智能化建造技术升级,为西延高铁安全顺利施工提供重要保障和支撑。

富水软土地层中心城区浅覆土管幕法分析研究

为解决富水软土地层中心城区浅覆土无临时支撑、无土体加固的全断面暗挖施工难题,通过对日本MMST、URT和PCR工法从浅覆土可行性、断面多样性、密封止水性等方面进行调研和对比分析,提出了适合上海地区的束合管幕工法(U-BIT工法)。该工法基于超前支护与永久结构合一的设计思路,在管幕顶进完成后,通过张拉环向预应力,使原本纵向顶进的离散型、小断面钢管群束合形成可横向承载的整体受力体系,具有断面多样性、施工高效性、环境友好性和开挖断面利用率高等特点。在上海轨道交通14号线武定路站工程首次成功应用,实现了富水软土地层中心城区浅覆土地下结构低扰动、小变形快速静默施工。

基于轨迹交叉理论的软岩浅埋双连拱隧道施工安全风险控制

公路隧道的断面形式非常多,双连拱隧道结构由于复杂的工序控制要求,施工过程中安全隐患多,安全风险控制难度大等问题,在工程实际中应用相对较少。该文以科学城新森隧道为例,结合隧道埋深浅和围岩强度低的特点,根据双连拱隧道的施工方法,采用机械凿岩与控制爆破开挖相结合的工艺技术,严格控制中导洞混凝土墙趾地锚及水平横撑施作,精心管理导坑上下台阶长度和左右洞先后行作业面的距离,以及左右洞先后行开挖支护与二衬之间距离,限制了超挖操作的人为失误轨迹运行,避免了开挖掌子面围岩裸露段无支撑的环境工况轨迹出现过长,有效解决了浅埋隧道软岩掌子面岩石的稳定性问题,确保隧道施工短进尺、控台阶和早封闭,该隧道安全顺利完成对类似隧道项目的施工有重要的参考作用。

超前地质预报在浅埋软弱围岩隧道工程中的应用研究

超前地质预报是保障隧道安全高效施工的必要环节和重要手段。浅埋软弱围岩隧道节理裂隙发育,岩体完整性差,围岩自稳能力低,隧道施工易发生坍塌等风险,探明掌子面前方地质情况对浅埋软弱围岩隧道建设具有重要意义。依托某浅埋软弱围岩隧道工程,基于地质雷达和声波反射法,对左、右线开展了超前地质预报分析,结合实际开挖情况验证了预测结果正确性。结果表明:地质雷达和HSP声波法能良好预判岩体完整性和浅埋软弱围岩隧道不良地质,多次准确预报出软弱破碎带、长大结构面等情况。隧道右线(K7+140)~(K7+220)、左线(ZK7+014)~(ZK7+094)岩性为泥岩,节理裂隙发育岩体较破碎~破碎;其中(K7+182)~(K7+192)、(ZK7+061)~(ZK7+067)段存在长大结构面。预测结果与开挖实际地质接近。

浅埋长大输水隧洞下穿省道建设施工技术研究

云南省滇中引水工程楚雄段4标段下穿S218省道,位于省道正下方的最小埋深仅为20m。为最大程度减小隧洞施工对S218省道的影响,保证隧洞施工安全、质量和进度,提出了包括采用超前固结及洞周注浆、超前支护及加强初期支护等措施在内的浅埋长大输水隧洞下穿省道施工建设技术,并结合现场量测结果,分析了该技术的现场实施效果,以及该技术的效益情况。结果表明,该技术能提高滇中红层软岩的承载能力,同时恢复或构成完整的岩体结构,进而形成连续的结构体,有利于后期系统锚杆、锁脚锚杆加固时锚固力的传递,大幅度提高加固质量和效果,有效控制隧洞变形,同时实现较小超挖,大大提高施工效率和质量,节约项目成本。

上软下硬地层浅覆土超大直径盾构扰动规律研究

为揭示上软下硬地层中浅覆土盾构施工引起的扰动规律,以深圳市妈湾超大直径海底隧道始发段为依托,建立了浅覆土段双线盾构三维数值模型,根据地表沉降数据验证模型并分析了浅覆土双线盾构的地表沉降规律。基于莫尔-库伦强度理论提出强度余量的概念,重点分析了不同掌子面支护力、注浆压力下双线盾构显著扰动范围交叠区内土体单元的强度余量变化历程。结果表明:浅覆土段双线盾构分别诱发的地表沉降交叠范围较小,地表呈现“ω”形沉降;随着后开挖线盾构掌子面支护力的提高,双线间土体单元在盾构到达前至盾构穿越过程中的强度余量下降更大,更接近塑性;随着后开挖线盾构注浆压力的下降,双线间土体单元在盾尾脱出3环内的强度余量下降更大,更接近塑性;计算结果表明,当后开挖线盾构掌子面支护力相比土压提高50kPa时或盾构注浆压力低至160kPa时,双线间土体单元已接近塑性。

红层软岩区浅埋隧洞开挖爆破及振动监测技术

十四五期间,国家大力发展水利工程,保障国民及工业用水安全,仅2022年国家确立的水利工程方面的投资目标就达8?000×108元。向家坝灌区作为国家确立的172项节水供水重大水利工程之一,灌区开发任务以灌溉为主,兼顾城乡生活、工业供水。设计灌溉面积348.85×104亩(习惯亩),并补充灌区内145个城镇(包括8座县)和443.61×104农村人口的生产生活用水,并向自贡、内江市区和隆昌县城供水。

滇中引水工程龙泉隧洞近接施工影响控制研究

软岩大变形和近接施工影响控制是隧洞工程建设的公认技术难题。滇中引水工程输水总干渠昆明段龙泉隧洞面临穿越“滇中红层”软岩、埋深总体较浅、地表存在较多敏感建(构)筑物等难题,施工期围岩失稳和近接施工影响问题突出。在地表沉降变形预测的基础上,制定了针对性开挖、支护措施,采用三维数值仿真分析,完整模拟了隧洞开挖支护过程,系统分析了围岩稳定性和地表敏感建(构)筑物基础沉降变形。结果表明:隧洞开挖支护过程中应力集中和松弛不显著,变形以顶拱下沉和底板隆起为主,支护措施施作后变形趋于平缓,最大变形91.9 mm;地表敏感建(构)筑物基础最大沉降35.8 mm,位于西北绕城高速,其他建(构)筑物基础沉降不超过10 mm。根据分析结果进一步明确、优化了开挖支护措施,为工程设计施工提供了指导,也可为类似条件下的隧洞建设提供了经验借鉴。

不同开挖步骤引起浅埋隧道地表沉降的数值分析

地铁施工扰动地层,必然造成相应的地层变形。结合沿海地区软土地区浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限元软件对分部开挖进行非线性数值模拟,分析矩形隧道初期支护在开挖过程中的地表沉降变形。分析结果表明,浅埋软土矩形大跨隧道在开挖过程中,群洞效应的作用和施工方案有密切关系,在此基础上提出了控制地层变形的技术措施,在天津地铁1期工程施工中得到了充分的利用并且取得了良好的效果。

浅埋偏压隧道软岩大变形机理及施工控制分析

文章结合谷竹高速公路寺坪隧道穿越强风化、薄层状页岩地层出现的大变形问题,在现场地质调研和监控量测的基础上,从地质条件、埋深影响、软岩特性、偏压以及施工因素等方面对隧道大变形的特点和机理进行了分析,并提出了相应的工程控制措施。在寺坪隧道施工过程中,通过采取提高支护体系刚度和受力性能、预留合理变形量、超前预支护和多重支护、超短台阶法和控制爆破、控制循环进尺等措施有效地控制了围岩变形。通过工程实践,充分验证了采取的相应施工措施对控制围岩大变形的作用。

浅埋软弱破碎围岩隧道进洞施工技术研究

进洞一直是隧道施工的关键环节,而洞口工程的顺利完成是暗洞正常施工的前提。目前,采用超前管棚支护、超前小导管注浆等超前支护方式基本能够保证隧道顺利进洞,但是大部分隧道进洞后在洞口段均会出现初期支护沉降变形较大的现象。山西省高(平)-陵(川)高速公路郭家川2#隧道洞口段围岩极其软弱破碎,在隧道采用超前管棚支护顺利进洞后,为了防止洞口段初期支护再次出现较大的沉降变形,提出在洞口段采用联合支护的方案,即将洞口段初期支护的钢拱架与护拱连接,并加强初期支护钢拱架之间的纵向连接,实践证明此方案是切实有效的。分析对比表明,对于浅埋软弱破碎围岩隧道,联合支护方案能够有效地减小洞口段初期支护的变形量,保证隧道结构的稳定性,从而保证隧道安全、快速进洞。

城市浅埋软岩隧道施工沉降分析及对策

浅埋软岩隧道施工沉降变形控制是浅埋地下工程面临的关键难题,其中最基础的内容是对开挖引起的沉降变形规律的掌握。通过对新建龙岩至厦门铁路石桥头隧道地表沉降变形观测分析,将地表沉降变形划分为三个主要阶段:初始沉降阶段、加速沉降阶段和减速沉降阶段;结合隧道拱顶沉降监测结果,得出浅埋软岩隧道地表沉降与拱顶沉降正相关的结论。隧道开挖对掌子面前后纵向地表沉降的主要影响范围分别为1.5D和3D(D为开挖跨度);横向地表沉降影响范围包括隧道中线两侧各4D的范围,地表建(构)筑物受到较大影响包括隧道中线两侧各2D的范围。针对地表和拱顶沉降过大,采取全断面超前预注浆方案进行处理,监测结果显示全断面超前预注浆能有效控制拱顶下沉和地表沉降量,收敛值减小则不显著,说明该方案达到了控制沉降变形的目的。

浅埋软岩隧道开挖围岩变形非线性模拟分析

由于隧道施工过程和开挖顺序的不同都会引起各自不同的应力和应变的非线性历程,最终导致不同的力学效应,特别是软弱围岩隧道,其力学效应表现的更加显著。结合沿海地区软弱围岩浅埋暗挖矩形隧道施工,使用有限差分软件(FLAC)对分部开挖进行非线性数值模拟,研究矩形隧道软弱围岩在开挖过程中大变形的机理。分析结果表明,围岩和初期支护的应力应变是非线性不可逆过程,其开挖方案应采用软弱围岩非线形大变形力学设计方法,以确保开挖施工安全。

一种浅埋松散围岩稳定性离散化有限元分析方法探讨

以鲁地拉水电站导流洞进出口段松散围岩稳定分析为背景,提出拟塌落拱有限元法及拟塌落拱离散化有限元法分别来模拟这一塌落机制,试图将松散介质这一塌落荷载特性与有限元法中能考虑支护结构与围岩相互作用的特点结合起来,更接近实际状态。研究结果表明:提出来的拟塌落拱离散化有限元法能够较好地模拟低地应力区浅埋松散介质地下洞室开挖的塌落机制,比较符合工程实际,对工程设计与分析有重要意义。

浅埋软弱围岩隧道快速进洞方法及稳定性控制技术研究

浅埋软弱围岩隧道一般采取CD法、CRD法和侧壁导坑法进洞,这些常规进洞方法需设置或拆除大量临时支撑,在一定程度上影响了整座隧道的工程进度。文章以某高速公路隧道为依托,建立了在超前大管棚和小导管联合预支护条件下采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法进洞的三维数值计算模型,对比分析了不同开挖方法控制围岩变形和支护受力的优劣,提出了"地表注浆+扩大拱脚+拱架Z型连接+拱脚槽钢纵梁"稳定性控制措施下的三台阶七步法快速进洞方案。数值计算和现场实测结果表明:该进洞方案更有利于发挥支护结构的棚架效应,可有效控制地层变位,减小支护应力,在保障安全进洞的同时,加快了施工的进度,可为类似工程提供参考和借鉴。

浅埋红层软岩隧洞围岩变形特征试验研究

红层软岩隧洞围岩变形破坏特征及其治理一直是工程界关心和亟待解决的问题.以某工程试验平硐为基础,利用隧洞围岩收敛变形监控量测及二次应力场测试,获取隧洞围岩动态综合信息,研究浅埋红层软岩隧洞无支护条件下,围岩的收敛变形和应力变化特征.结果显示,浅埋红层软岩隧洞收敛变形和二次应力之间有较好的对应关系,即较高应力对应较大的收敛变形,同时收敛变形和二次应力与埋深有较好的对应关系,且红层软岩在埋深较浅的条件下也具有流变性.在埋深较浅时,隧洞围岩与上覆岩层的接触关系会影响隧洞的应力状态及开挖后的收敛变形特征.

联合超前支护技术在水下浅埋软岩公路隧道中的应用

湘江大道浏阳河隧道是一座用矿山法施工的水下浅埋软岩公路隧道,应用"全断面注浆+管棚+小导管"的联合超前支护技术。首先通过数值模拟,对比分析不采取任何超前支护措施、仅采取全断面超前预注浆、采取联合超前支护措施三种情况下的初衬拱顶沉降和最大轴力;然后根据应用实践,总结联合超前支护的主要技术参数;最后通过现场观察和现场测试浏阳河水位、初衬背后的水压力、初衬的拱顶沉降和水平收敛、连接小导管的型钢拱架的应力、二衬砼的应力等,分析联合超前支护的作用机理及效果。结果表明:三种超前支护措施通过互相补充加强,可为水下爆破开挖创造良好的条件、可与围岩共同作用形成承载拱、可改善初衬的受力变形状况、可避免过早施作二衬。

软弱围岩隧道洞口浅埋段变形特征及控制措施研究

为解决洞口浅埋段软弱围岩隧道大变形控制难、施工风险高的问题。依托在建隧道工程,对洞口浅埋段初支变形及破坏特征进行分析,提出适合该隧道的变形控制措施。结果表明:洞口浅埋段围岩松散破碎受开挖扰动和地表水影响显著,隧道破坏形式多样,围岩纵向变形不规律,随埋深增大,局部渗水严重段存在拱腰挤出现象;开挖初期围岩变形速率高,最高达到86.8 mm/d,累计变形量大,其中上、中台阶围岩变形量占比为80%~90%,变形主要分为“加速增长—缓慢增长—再次增长—趋于稳定”4个变化阶段,再增长阶段持续时间较短,约6~10 d。根据围岩预留变形量建立各施工阶段的变形控制基准及超限应对处置措施,并提出工法优化,通过数值模拟验证该优化工法有利于支护结构及时封闭,可控制前期围岩变形,保证施工安全和进度。

南京纬三路过江通道超大直径泥水盾构始发关键技术研究

南京纬三路过江通道工程始发段具有覆盖土层薄、左右线间距小、始发进洞坡度大、曲线始发、始发井空间小等特点。通过相关工程经验比选,采用水泥搅拌桩加固和冻结加固,由于始发段不能在始发架上转弯,因而采用割线始发技术;始发进洞时,洞门密封钢环的密封方式与安装精度决定了始发阶段的密封效果,本文介绍了一种新型的洞门密封方式;由于始发井设计长度方向空间不够,将钢负环设计为常规管片的分块方式,采用管片拼装机进行拼装;针对南京纬三路工程地质情况,系统地介绍了始发泥水建压技术。采用以上关键技术,纬三路过江通道工程始发阶段盾构实际掘进姿态与设计姿态保持在规范允许范围内,始发架牢固可靠,钢负环拼装定位精确,密封钢环密封效果良好。