城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究

针对我国城市地下空间开发建设存在的问题,结合国内外地下空间建设技术现状和城市化发展需求,本项目重点进行了城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究,包括:一次扣拱暗挖逆作法建造大型地下结构关键技术研究、浅埋暗挖大直径管幕法地下结构建造技术研究、地下空间建造设计过程中的地下水渗流控制技术研究等,形成了拥有自主知识产权的地下空间开发技术成果和体系,并通过一系列有代表性的城市地下空间工程示范应用,促进了科技成果的转化和应用,有效提升了我国城市地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平。

浅埋大跨公路隧道施工过程和支护优化的研究

基于沪蓉西八字岭隧道大跨段的工程特点,采用大型非线性有限元软件ABAQUS模拟大跨隧道的开挖和支护全过程,提出优化大拱隧道的衬砌结构形式,取消原有设计的中隔墙。同时开展隧道的现场监控量测,测试结果表明围岩的变形规律和数值分析规律基本一致,但数值分析结果量值略微偏高。本文的研究成果表明:在选择较好的施工工序下,对浅埋大跨四车道公路隧道采用无中隔墙法是可行的,研究成果还将在沪蓉西的其它几座分岔隧道的实践中得到应用。

大跨度浅埋暗挖隧道拆撑的数值模拟

采用浅埋暗挖法修建的复合式衬砌隧道结构,初支受力最危险的时期是为修筑二衬而分段拆除初期支护的临时支撑的过程。本文采用结构-荷载模型,利用增量法,研究拆撑过程中结构内力的变化规律。以南京地铁鼓-玄区间渡线隧道为例,通过平面计算,确定合理的断面拆撑顺序;通过三维拆撑计算,确定合理的纵向拆撑长度,为工程实践提供理论指导。

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。

浅埋大跨度隧道施工过程地表沉降变形特征研究

结合青州至临沭高速公路穆陵关隧道,对浅埋三车道大跨度隧道施工引起的地表沉降变形特征进行现场监测,探讨浅埋大跨度隧道的开挖方式,分析采用三台阶七步平行线流水开挖引起的隧道地表沉降变形特征。通过现场试验研究发现,在浅埋大跨度隧道管棚施过程中和开挖到达掌子面前方时,地表已经发生先行沉降位移。采用三台阶七步开挖法,影响隧道中心附近地表变形的关键步序分别为上、中台阶开挖以及下台阶和仰拱施做,处于左右洞之间的地表变形受到左右洞两次施工干扰,大于左右洞外侧变形。掌子面施工对地表沉降变形影响范围主要集中在掌子面之后的1倍洞径(D)范围内,距掌子面1D距离之后,其变形逐渐变缓,最终地表沉降变形分布呈现整体向优先开挖一侧的偏态性。采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟隧道的施工过程,研究隧道地表沉降变形特征,其结果与现场监测所得结果具有较好的拟合性,所得结论对其他类似工程具有重要的借鉴意义。

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。

韩家岭大跨度浅埋隧道开挖方法

通过韩家岭隧道现场工程地质工作,阐述了隧道多层开挖方法以及大管棚、小导管、锚杆等超前支护措施;最后,针对现场施工提出了几点有意义的建议。

浅埋超大跨四线高铁隧道施工期初期支护体系的力学特性

以设计时速350 km、开挖跨度26.3 m的杭绍台高铁下北山2号浅埋超大跨隧道为依托,综合数值模拟和现场监测,研究Ⅴ级围岩在双侧壁导坑法开挖下的初期支护体系力学特性,推导出考虑导坑掌子面三维开挖影响的围岩压力计算方法。结果表明:初支喷射混凝土是主要承载构件,最大轴力为−6311.5 kN,此时下台阶受力范围仅为上台阶的15%~50%;拱部、墙脚的锚杆受力很小,拱腰锚杆对抑制围岩变形有一定效果,但锚杆设计有较大优化空间;分步施工过程中掌子面三维开挖影响效应明显,中导坑上台阶开挖对支护结构受力和围岩压力的影响最大,中导坑中、下台阶开挖后临时支护喷射混凝土受力趋于0,可视为拆撑导致的初支受力调整已开始,若此工况前初支受力已稳定,则提前拆撑是安全的;相比现行计算方法中基于平面应变假定和全断面法开挖的计算值,本文方法得到的监测断面围岩压力计算值与实测值最吻合。计算浅埋超大跨隧道围岩压力应考虑分步施工产生的掌子面三维开挖影响效应。

某矩形大断面地下通道超浅埋暗挖工程设计与施工

文章以通过下穿繁忙道路下的2个矩形大断面超浅埋暗挖工程为例,介绍采用锁扣管棚预加固、全断面注浆、型钢拱架支护、分大断面为小断面错位开挖等一系列超浅埋暗挖法设计与施工技术。表明在城市不宜明挖的条件下,采用超浅埋暗挖矩形大断面地下通道有较大的技术优势,并提出:1)采用锁扣管棚是本工程成功的关键,设计时应充分考虑各种工况,设计计算可采用弹性支点法,在入口1H(H为洞高)范围内,管棚内力及支反力变化较大,应仔细考虑,而其后为一般开挖段,内力及支反力均趋于稳定;2)施工前对地下管线进行详细探查尤为重要;3)长距离锁扣管棚施工难度较大,钻进工艺由原来钢管全程双线约束,改为一线一点约束,管棚施工可以顺利进行。

浅埋软岩大跨度隧道开挖工法研究

目的研究浅埋软弱围岩大跨度隧道的开挖工法,为该类隧道工程的设计和施工提供理论参考.方法采用FLAC3D有限差分软件,针对广州某大跨度隧道进口段在双侧壁导坑法、CRD法和三台阶七步法下的开挖进行数值模拟,分别对三种工法下的隧道拱顶下沉值、围岩水平位移值、塑性区以及最大和最小主应力进行对比分析.结果在控制隧道拱顶下沉和拱脚水平位移及围岩应力集中现象方面,双侧壁导坑法均优于CRD法和三台阶七步法;在控制围岩塑性区方面,双侧壁导坑法与CRD法相差不大,但均优于三台阶七步法;三台阶七步法开挖相比双侧壁导坑法和CRD法更容易发生围岩失稳现象.结论大跨度隧道浅埋软岩段的开挖不建议采用CRD法和三台阶七步法,而应优先考虑双侧壁导坑法.

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。

双侧壁导坑法不同开挖顺序对隧道施工期稳定性的影响

双侧壁导坑法不同开挖顺序对特大断面浅埋小净距隧道施工期稳定性的影响已成为研究热点。以采用双侧壁导坑法进行施工的柳州市某隧道项目为工程背景,通过ABAQUS有限元软件建立二维模型,重点分析了4种不同开挖顺序下隧道围岩的应力、位移变化规律。结果表明:先开挖浅埋侧隧道导洞,施工偏压方向由深埋侧指向浅埋侧,与地形偏压方向一致,加剧了隧道的偏压效应以及地表沉降量,即先开挖深埋侧隧道导洞更为合理;先开挖隧道侧导洞约可减少25%的拱顶、地表沉降量,即有效抑制了支护结构及围岩的位移变化量。结合现场监控量测结果可知,该隧道施工阶段监测点的位移变化规律与数值模拟结果相似,均存在位移量突变的现象,其中,后行隧道地表沉降监测点的位移突增量约占总沉降量的55.6%。

浅埋暗挖法隧道施工技术的发展

从3个方面叙述浅埋暗挖法隧道施工技术的发展,首先阐述了双侧壁导坑法、中洞法以及洞桩法等已成熟发展的大跨度地下空间暗挖技术,其次阐述了平顶直墙施工方法的应用,最后阐述了浅埋暗挖法施工辅助施工技术的发展。指出:复杂结构受力转换过程中的沉降控制、注浆技术和材料研究中的理论问题,都是浅埋暗挖法在今后发展中的重要课题,确信浅埋暗挖技术必将更趋完善,并得到更大的发展。

回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性分析

贵阳市地铁1号线望新区间隧道地质环境复杂,位于回填区,地下水丰富,埋深浅。针对此类环境,首次将三台阶七步开挖法引进到地铁区间隧道施工中,通过对隧道开挖稳定性的关键因素分析及施工方法的数值模拟,结合现场实测,研究了回填土大跨超浅埋地铁隧道开挖稳定性。结果表明:超浅埋开挖,回填土地层承载拱难以形成;开挖过程中拱顶、拱脚及仰拱部位产生拉应力,拱腰部位出现应力集中,为压应力区;地表及拱顶沉降变形主要受上台阶导洞开挖的影响,中、下台阶导洞的影响次之,核心土开挖影响较小;核心土及仰拱开挖对拱底围岩变形产生较大影响;因此在开挖过程中要对上述位置进行重点监测,可为今后类似工程提供借鉴。

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。

浅埋暗挖双联拱大跨隧道下穿既有线综合施工技术

京石客专石家庄六线隧道下穿既有石太直通线暗挖段,采用浅埋暗挖施工技术,应用扣轨加固、动态注浆、超前支护、监控量测等辅助措施采取"中洞法+CRD法"施工,对暗挖大跨隧道实施分部开挖、依次衬砌。在不封锁既有线路的情况下,浅埋暗挖大跨度隧道下穿既有铁路的综合施工技术,具有确保既有线正常运营、施工受制约干扰小、安全高效等优点,为隧道下穿既有线施工提供了有益借鉴。

板背隧道进出口段暗挖施工技术

针对浙赣铁路电气化提速改造工程板背隧道开挖断面大 ,进出口段通过第四纪强风化、浅埋岩层等特点 ,采用中壁法施工 ,挖掘机配合人工风镐开挖 ,以及大管棚、超前小导管、工字钢拱架、工字钢横撑相结合的支护加固地层技术 。

穿楼房群地段暗挖地铁隧道施工技术

介绍了深圳地铁世界之窗站后折返线区间隧道施工方法及采取的措施,成功地解决了浅埋暗挖软弱地层区间隧道施工技术难题,指出该文所采取的超长大管棚及洞内深孔预注浆等措施克服了富水软弱地层防沉降施工技术难题。

四车道大跨度浅埋黄土隧道开挖方案数值分析

为保证四车道浅埋黄土隧道的施工安全,优化施工方案,采用数值模拟手段对大断面黄土隧道开挖常用的三台阶七步开挖、中隔壁、交叉中隔壁和双侧壁4种方法进行系统的对比和分析。结果表明:(1)四车道浅埋黄土隧道与普通的两车道隧道变形存在较大差异,拱顶下沉显著增大,水平收敛较小且拱脚有向外挤出的趋势,故变形监测应以拱顶下沉为主;(2)地层竖向位移随深度的增加线性增大,距拱顶4m范围内呈指数型增大,且与洞周形成塑性区有关;(3)围岩应力均未超过其强度极限,初期支护应力较大,起到了主动承载和控制围岩松弛的作用,其与围岩共同承担大部分荷载,二次衬砌应力普遍较小,可为隧道结构提供安全储备;(4)变形控制要求严格的地区推荐使用双侧壁法,允许较大变形的情况优先采用三台阶七步开挖法。结论可为黄土隧道设计和施工方法的选择提供理论依据。

浅埋超大跨四线高铁隧道施工方法及开挖响应——以杭台高铁下北山1号隧道为例

为掌握浅埋超大跨隧道的开挖力学响应行为,以开挖跨度为26.3 m、覆土为6~35 m的四线高铁隧道为工程背景,基于数值模拟对不同施工方法的开挖力学响应进行研究,结果表明复合双侧壁导坑法和双侧壁导坑法的围岩稳定性和支护结构安全性均优于提出的其他工法。现场监测结果表明:1)双侧壁导坑法开挖时超大跨隧道围岩变形主要发生在导洞上台阶开挖初期,临时支撑拆除对围岩变形的影响较小;下台阶初期支护的受力较小,上台阶初期支护是主要的承载结构。2)初期支护的安全系数富余较大,基于经验类比得到的支护参数偏于保守,可对喷射混凝土厚度作减薄优化。3)中导洞中下台阶的开挖会导致临时支撑的作用下降,提出双侧壁导坑法取消下部临时支撑及优化开挖分部的措施,探讨采用台阶法的可行性。