砂卵石地层浅埋地铁车站暗挖施工关键技术

研究目的:针对富水砂卵石地层地铁车站明挖法施工面临的道路交通问题,本文依托成都富水砂卵石地层首次采用暗挖法施工地铁车站的成功案例,对暗挖法施工关键工艺开展研究,指明了暗挖导洞设置及其开挖时序、地层超前预加固方式、初期支护类型、永临结合钢管柱以及拱形盖板扣拱等关键工艺,明确了富水砂卵石地层浅埋大跨地铁车站首次采用暗挖法施工的可行性。研究结论:(1)基于“化整为零”的思路,借助大刚度管幕超前支护,明确了导洞设置原则,采用多导洞法实施钢立柱与盖板(顶板)后,可按盖挖法理念完成超浅覆土下的地铁车站暗挖施工;(2)浅覆土管幕打设精度与地层扰动控制是富水砂卵石地层沉降控制的关键,应遵循“精准定位、及时纠偏,欠土顶进、严控超挖,先低速后匀速”的基本原则;(3)基于初期支护主要以被动承载为主,格栅钢架经济性好、施工方便,喷混后抗弯刚度增幅将近8倍,且大于工字钢喷混后等效抗弯刚度,宜采用格栅钢架;(4)顶部预埋倒L形钢板的“蛇形”中立柱,可实现两侧衬砌结构的有效连接与水平向有效传力,液压反循环钻机可满足小净空条件下高精度永临结合钢管柱施作需要;(5)本研究结论可为类似地层暗挖法车站施工提供借鉴与参考。

浅埋超大跨四线隧道Ⅴ级围岩开挖关键参数研究

为适应城市地形及高铁选线需求,部分线路需以四线超大跨度隧道的形式面临浅埋、Ⅴ级围岩等客观条件,目前缺乏对此类隧道的规范指导,应重点关注其开挖安全。以杭台高铁下北山隧道为工程依托,采用现场测试方法研究其围岩变形、初期支护受力特征,通过三维数值模拟方法对多组工法进行开挖模拟,总结得出浅埋四线高铁隧道Ⅴ级围岩的开挖关键参数。结果表明,采用双侧壁导坑法的拱顶沉降主要发生在各导洞上台阶开挖阶段,中部岩柱开挖对拱顶沉降的贡献为62.2%;依托工程喷射混凝土结构和型钢拱架的安全性均满足施工要求,当前初期支护的安全富余较多;双侧壁导坑法对围岩变形控制效果较好,但三台阶法的围岩应力分布均匀,初期支护的安全系数也满足要求;考虑到原设计双侧壁导坑法存在较多临时支护,为提升施工效率,宜在保障围岩稳定的前提下减少开挖分部数量,探索将双侧壁导坑法优化为少临时支护的三台阶法。

大断面暗挖地铁车站交叉群洞施工顺序及关键工序研究

为探究大断面浅埋暗挖地铁车站交叉群洞施工力学特性并给出交叉风道最优施工方案,该文依托重庆地铁4号线玉带山车站隧道工程,利用三维数值模拟的方法建立车站交叉群洞的三维模型,研究了与主洞相交的两风道先后开挖顺序、风道各部全导洞开挖或挂2 m洞门处理对群洞结构稳定性的影响。研究结果表明,越靠近车站端头处隧道拱顶沉降值越大,施工过程中临时支护结构能有效控制隧道变形和受力;3号风道各部采用挂洞门处理时与全导洞开挖相比,能降低拱顶约1.3 cm的最大沉降,拱腰处结构安全系数最大增加了22%;先行施工3号风道与先施工6号风道相比6号风道周边围岩更为稳定,3号风道周边围岩塑性区延伸范围也更小;车站隧道底部两层台阶开挖、最终临时支护的拆除这两个工序引起的拱顶测点沉降增量最大,结构的安全系数也在这两个工序有较大幅度降低,为施工过程中的关键步序。

岩溶地层大断面隧道浅埋暗挖施工对围岩稳定性的影响研究

近年来,随着我国经济的不断发展,我国工程建筑行业类目不断增加,呈多样化发展,其中,岩溶地区大断面隧道的浅埋暗挖法在现代地下工程建设中占有重要地位,其经济效益与社会效益显著,直接影响着我国经济发展。然而,由于岩溶地层特殊的地质条件,其施工过程对围岩稳定性的影响一直是工程界亟待解决的难题。岩溶区地质结构复杂,力学特性不均匀,尤其是在大断面隧道浅埋暗挖施工中,其复杂性与不确定性更为突出。围岩稳定直接影响隧道的安全与应用寿命,特别是浅埋条件下,受地表荷载、地下水及施工扰动等多因素影响,易发生围岩变形,甚至垮塌。因此,开展岩溶地层中大断面隧道浅埋暗挖施工对围岩稳定性的影响机理研究具有重要意义,有助于工程建设质量的提高。

大跨度浅埋隧道软⁃硬地质交界面开挖特性分析

由于软⁃硬地质交界面两侧岩体的力学性质差异较大,当大跨度浅埋隧道穿越软硬不均地质围岩时,隧道的稳定性将面临诸多困难。以湖南省醴娄高速公路周家冲隧道为研究对象,采用三维数值模拟的方法对不同软⁃硬地质交界面倾角下围岩的变形及支护受力进行分析。结果表明:软⁃硬地质交界面倾角的改变会使得交界面附近围岩的位移曲线呈现出震荡突变性并形成拐点;随着交界面倾角的增大,围岩的受拉区面积逐渐减小,受压区面积则逐渐增大;拱侧处围岩是最容易发生塑性破坏的位置,随着开挖的推进,围岩的塑性区发生扩张,当软⁃硬地质交界面的倾角较小时,围岩塑性区的扩张现象尤为明显。

大断面铁路隧道下穿富水堰塘浅埋段施工技术研究

针对隧道施工在遇到下穿富水堰塘浅埋段采用传统盖挖法施工效率低的问题,以成自宜铁路白云山隧道为背景,结合现场实际,成功研究了大断面隧道下穿富水堰塘段暗挖施工新技术。通过施工调查,选取优先疏干堰塘积水,清除地表淤泥,再进行地表注浆加固,最后隧道施工采用加强支护参数形成劲型支护体系暗挖法的技术措施,确保施工进度和安全质量。新技术解决了传统下穿富水堰塘浅埋段盖挖法施工速度慢的难题,创新了工艺技术,可在同样施工工况隧道中推广应用。

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。