凤凰山特大断面黄土隧道五步单侧壁导坑法研究

为解决特大断面黄土隧道采用双侧壁导坑法施工进度慢、成本高的问题,以G30连霍高速公路清水驿至忠和段扩容改造工程凤凰山隧道为背景,提出五步单侧壁导坑法。通过数值模拟对比分析双侧壁导坑法、五步单侧壁导坑法、传统单侧壁导坑法和台阶法在施工过程中的围岩变形及钢拱架应力,并结合现场试验段监测数据验证特大断面凤凰山隧道采用五步单侧壁导坑法施工的可行性。结果表明:1)五步单侧壁导坑法拱顶沉降和水平收敛比传统单侧壁导坑法分别减小3.59 cm和1.31 cm,比双侧壁导坑法分别增大1.4 cm和0.59 cm;钢拱架应力除拱肩外均小于双侧壁导坑法,最大处减少了70 MPa,钢拱架应力最大值与钢材屈服强度的比值比双侧壁导坑法增大0.04,比单侧壁导坑法减小0.08。2)传统单侧壁导坑法的安全性小于五步单侧壁导坑法,改进后的五步单侧壁导坑法相比双侧壁导坑法能在控制围岩变形的同时加快施工进度,降低施工成本。3)五步单侧壁导坑法中隔壁的最优位置应结合具体工程情况进行单独优化计算,针对本工程而言,其最优位置为45%洞宽。

大断面斋堂隧道爆破近区围岩损伤研究

爆破荷载作用下隧道爆破近区围岩损伤特性研究较少.以斋堂隧道为工程背景,通过现场声波测试和数值模拟的方法,研究了隧道围岩损伤效应及毫秒延期爆破中不同段炮孔对围岩损伤的影响.研究结果表明:隧道围岩损伤范围约为2.4 m,隧道围岩累积损伤由爆炸冲击损伤和爆破振动损伤两部分组成.隧道保留岩体根据损伤分布特征情况可划分为4个不同区域,即严重破坏区、强扰动区、弱扰动区和未扰动区.其中,严重破坏区和强扰动区主要受崩落孔VI和周边孔影响;弱扰动区中的“带状损伤”则是各个段位炮孔综合作用的结果.

3车道瓦斯隧道通风流场及瓦斯运移规律研究

为有效进行大断面公路瓦斯隧道施工期通风降气,以古金高速公路大梁子隧道工程为依托,采用SCDM软件建立2台阶带仰拱的计算模型,使用Fluent软件进行数值模拟,揭示在不同台阶长度、风筒出风口距掌子面距离、双风筒布设形式下,隧道掌子面及附近区域的通风流场特征和瓦斯运移规律,并结合现场监测数据进行验证。研究结果表明:1)流场在通风20 min后基本稳定,上台阶和仰拱段会形成涡流阻碍瓦斯的运移、扩散和稀释,在风筒非对称布设情况下,掌子面风筒对侧的墙角处出现瓦斯积聚现象;2)隧道内通风降气效果的敏感性影响因素排序为双风筒及布设形式>风筒出风口距掌子面距离>台阶长度,建议优先采用双风筒同侧布设送风,其次调整风筒出风口距掌子面距离为20~25 m和台阶长度为15~20 m;3)采用双风筒同侧布设通风时,掌子面及附近区域风速提高、瓦斯体积分数大幅降低,且施工现场开展的送风试验与数值计算结果吻合度高,验证了双风筒同侧送风的可靠性。

超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面尺寸及应力峰值转移机制

在超大埋深软岩隧道中,通常地应力较高,且围岩软弱破碎,在施工过程中不可避免地会出现大变形现象,造成支护结构失效破坏。采用超前中导洞应力释放技术提前释放地应力,可以改善支护结构的受力状态,减小隧道变形量,保证支护结构的安全。依托丽香线哈巴雪山大变形隧道,采用文献调研、数值模拟及现场监测等手段对超大埋深软岩隧道超前中导洞合理断面大小进行研究,分析了中导洞不同断面大小工况下应力释放效果,最终确定中导洞合理断面大小。研究结果表明,超前中导洞断面为正洞断面面积的0.6倍时,应力释放效果较为理想,相比直接开挖正洞,采用合理超前中导洞断面时,正洞拱顶沉降及上、下台阶水平收敛值分别减小28.2%、27.64%和26.71%,且围岩中切向应力峰值向围岩深部转移了约4 m,同时,应力峰值数值有所减小,减小约5.04%。研究成果可为类似大变形隧道工程提供参考与借鉴。

超大断面矩形顶管姿态控制关键技术研究

针对深圳某地铁站矩形顶管隧道工程的超大断面、浅覆土、密贴顶进等特点,对顶管姿态控制难点进行分析,并对该工程采用的姿态测量、铰接纠偏、多螺旋机出土、多刀盘模式控制、注浆纠偏等多种技术结合的纠偏控制方案进行介绍。根据该工程实践表明:①顶管姿态偏移主要源于顶管开挖面及隧道两侧水土压力不平衡;②矩形顶管姿态控制重点是水平姿态以及垂直姿态控制;③通过采用铰接油缸控制、注浆纠偏、多螺旋机出土、多刀盘转动模式控制等技术,可有效控制顶管姿态。

隧道软岩大跨段施工方案优化研究

特大断面软岩隧道施工易引发围岩失稳塌方,为降低施工风险,一般采取短进尺、弱爆破、多步开挖并加强支护的方式,但设计多偏于保守,不经济且延误工期。文中以渝湘高铁张家山隧道为背景,从工程投资和施工工期方面,综合分析了原25 m级大跨段双侧壁导坑法施工方案及其支护体系的优缺点,并结合工程类比,对原方案进行了优化设计,优化后的月进度为原方案的2倍,可节约工期9.3个月,该研究成果可为类似工程提供参考。

大直径双孔盾构隧道下穿既有道路沉降预测

盾构隧道掘进会对地层产生一定的扰动,引起地表沉降、隆起变形。为预测双孔隧道下穿既有道路以及穿越粉细砂地层时引起的地表沉降,依托雄安至大兴国际机场快线盾构隧道工程,并结合工程监测数据,建立双孔Peck公式。研究表明:针对左右线先后下穿既有道路的工程,其断面地表沉降呈“W”形,两隧道轴向的沉降量最大;后线掘至相同断面时,会加大先行掘进的地表沉降量;基于Peck公式和实测数据,建立预测双孔下穿既有道路和穿越粉细砂地层时断面地表沉降的双孔Peck公式,为类似地层和工程的隧道工程提供理论依据。

超大跨度变断面隧道围岩力学动态响应与开挖步序优化数值模拟研究——以苏州七子山隧道为例

保证超大跨度变断面隧道的施工安全,同时兼顾施工便利性及施工效率,具有重要意义。依托苏州长江路南延工程-七子山隧道工程,针对连拱转大跨段开挖过程中拆除或保留临时支撑,以及超大跨度段的是否调整优化开挖步序这两种工况,采用FLAC3D开展数值模拟研究,从围岩位移和围岩应力两方面进行对比分析。研究结果表明:以上两种工况下,围岩位移和围岩应力均存在明显差异;在连拱转大跨段,开挖过程中保留临时支撑围岩所受扰动更小,围岩应力变化较小;在超大跨度段,开挖步序优化方法的拱顶最终沉降值减小了8.60%,仰拱最终隆起值减小了4.01%,左边墙和右边墙最终水平收敛值分别减小了9.42%和16.70%,且优化方法的各测点围岩应力变化相对较小。根据得到的对比分析结果对现场施工提出优化建议:对连拱转大跨段,随开挖过程保留临时支撑,同时为保证施工便利性,采用门式拱架作为临时支护手段;对超大跨度段,采用优化的开挖步序进行施工,可进一步降低围岩扰动,提高施工安全。

大断面偏压黄土隧道变形规律及受力特性分析

为保证隧道施工安全,采用现场实测的方法分析总结了大断面偏压黄土隧道施工变形规律及受力特性。结果表明:大断面偏压黄土隧道采用三台阶法施工过程中隧道变形大致经历了三个变化阶段:开挖初期的急剧变形、开挖中期的持续增长与开挖完成后的缓慢增长。大断面偏压黄土隧道偏压段支护结构受力沿隧道横断面空间的分布不均匀,拱顶、拱腰处的压力值较大。

浅覆土顶管近距离上跨施工对既有运营地铁隧道扰动规律与控制研究

顶管上跨施工会对既有运营地铁隧道产生扰动,开展顶管上跨施工对既有运营地铁隧道扰动规律与控制研究对于确保既有运营地铁隧道的安全与稳定具有重要意义。文章以南宁地铁5号线上跨施工为例,采用Midas-GTS进行三维数值模拟浅覆土顶管近距离上跨既有运营地铁隧道,分析顶管近距离施工引发地面沉降及临近盾构隧道变形与受力特征,探究并提出合理的变形控制措施。通过开展现场监测对比分析,验证变形控制措施的合理性,并及时采取注浆回纠等措施使地面沉降与地铁隧道变形控制在允许范围内。顶管洞通后通过顶管内预留的预应力管道将管节张拉为整体,进一步限制地铁隧道的上浮,且使顶管隧道本身的抗浮设计满足要求。相关研究可为其他类似顶管近距离上跨既有运营地铁工程施工提供参考和借鉴。

大断面软弱围岩隧道施工方法研究

为了解决大断面软弱围岩隧道的施工技术难题,以G30连霍高速公路某隧道工程实例为依托,通过现场隧道拱顶下沉、周边收敛及支护结构受力的监控量测情况,开展大断面软弱围岩隧道合理施工方法的研究。结果表明:微台阶环形开挖预留核心土法能够保证隧道施工安全、质量、进度要求,满足项目建设需要。

超大断面浅埋软弱围岩市政隧道施工分析

随着市政道路工程逐渐完善,隧道断面不断增大,常面临超大断面浅埋软弱围岩的施工工况,对隧道施工提出更高的要求。本文经过对常见施工方法的分析,结合某工程项目对隧道施工方法进行详细阐述,通过建立双侧壁导坑法模型以及交叉中隔壁法模型,对两种工法进行比对,关注围岩位移的监测,控制支护变形以及地面沉降等问题,选择最佳施工工法。

大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究

为了提升高速铁路隧道施工技术,总结了大断面浅埋隧道的判定方法,并以某铁路隧道为研究对象,利用MIDAS软件建立计算模型,对比了台阶法、留核心土法、CD法、双侧壁法的加固效果,并从隧道进洞、超前支护、塌方处治等方面探讨了大断面浅埋隧道的施工要点。同时,以双侧壁导坑法为例,计算了不同开挖高度和开挖面距离下隧道围岩的变形。

复杂地质条件下大断面隧道揭煤防突技术研究

现代隧道工程施工易遇到复杂地质,不仅增加隧道施工难度,而且还容易使工程中出现各种问题,不利于整个隧道工程的顺利建设。遇到复杂地质条件时,施工单位应采取合理的方式对施工现场进行处理,其中,大断面隧道揭煤防突技术较为常见的一种。基于此,针对复杂地质条件特点,提出了一种大断面隧道揭煤防突技术,并以某隧道工程为研究对象,对该揭煤防突技术的具体应用进行了分析,以此为现代复杂地质条件下更好地对隧道工程建设提供支持。

大断面隧道仰拱底鼓破坏模式探析

为了提升隧道的设计水平,分析了大断面隧道仰拱底鼓的影响因素,基于薄板压曲微分方程推导了仰拱底鼓临界平衡公式。随后,依托某高速公路隧道,利用ABAQUS软件建立有限元模型,探讨了大断面隧道底鼓的破坏过程和变形机理,同时提出了大断面隧道在施工和运营期间的仰拱底鼓控制措施。

分岔超大断面隧道变截面衬砌台车设计及施工技术

结合厦门海沧疏港通道工程B标段分岔超大断面隧道特性,针对分岔段隧道变截面二次衬砌施工,系统地介绍了本项目分岔超大断面变截面衬砌台车设计及施工技术,通过采用不同的设计及施工技术措施,缩短台车组装时间,提高衬砌台车的利用率,提升施工效率,降低施工成本。

大断面偏压隧道超浅埋洞口施工关键技术

隧道暗挖施工的安全影响因素较多,特别是在隧道洞口地质环境条件较差时,生产安全事故控制难度更大。该文以文峰山1#隧道急倾斜地层四车道大断面洞口超浅埋段为例,通过采取地面注浆加固,施作洞门套拱和打超长管棚作为进洞条件;洞身开挖采用双侧壁导坑七步工法,首先完成超前小导管施工,后采用大型配套机械挖掘,减少扰动,控制台阶间作业面距离及左右导坑先后行的长度,以确保大倾角超浅埋段掌子面岩石的稳定性,实现小台阶快速成环,有效解决隧道进洞难的问题,达到早进洞的目标,对该隧道安全顺利完工提供了有力保障,对类似隧道项目的施工有重要的借鉴作用。

爆破作用下隧道支护结构振动安全控制技术研究

隧道开挖采用钻爆法具有经济高效的特点。随着交通的快速发展,新建隧道断面越来越大,掏槽段起爆药量增加,爆破作用下隧道支护结构的振动显著。爆破振动传播规律、支护结构振动响应特性和振动安全控制是隧道爆破安全高效施工的热点研究问题。依托瑶里隧道开展支护结构现场爆破振动监测试验,分析掏槽爆破作用下大断面隧道支护结构的振动响应特征,优化掏槽爆破参数,提出安全合理的振速阈值,研究支护结构振动安全控制技术和高效穿越的爆破开挖方法,以指导现场工程应用。

超大断面异型隧道台阶法施工工法优选研究

为保证超大断面异型隧道的施工安全,依托某超大断面异型隧道建设工程,利用FLAC3D软件对超大断面异型隧道采用四台阶九步法、三台阶七步法、三台阶五步法的位移、应力、安全系数进行了研究。研究结果表明:(1)四台阶九步法所引起的拱顶沉降与收敛值均最小,分别为3.563 mm、0.765 mm、1.715 mm、2.785 mm、2.060 mm,位移控制效果最佳且满足工程规定值;三台阶七步法次之,而三台阶五步法各项收敛值均最大;(2)四台阶九步法最大主应力和最小主应力均小于其他两种工况应力值,且应力分布较为均匀;(3)四台阶九步法最小安全系数最大,为3.98,满足规范要求;推荐该工程使用四台阶九步法进行施工。研究成果可为类似异型隧道施工工法选取提供参考。

重庆大断面隧道施工工法比选探索

在重庆交通基础设施建设过程中,如轨道交通、市政道路,由于线路纵坡限制,多采用隧道形式下穿山体。以老房子车站为例,对大断面隧道双侧壁导坑法、拱盖法两种施工工法进行工程风险、施工技术难度、投资、工期等方面的综合比选,总结出重庆大断面隧道两种开挖工法的适用条件。