Evaluation of new Austrian tunnelling method applied to Bolu tunnel’s weak rocks

Since the development of the new Austrian tunnelling method(NATM)in the 1960s,this technique has been applied successfully in many tunnels.However,opinions of NATM principles emerged till 2000,i.e.NATM is not a tunnelling method,but an approach covering all general principles of tunnelling.To investigate the general principles of the NATM,this study focused on tunnelling practises in the Bolu tunnel,and evaluated the conditions under which the NATM practises could be effective.The Bolu tunnel project was designed following the NATM principles.It is evident that practises adopted in this tunnel are important with respect to the NATM.In addition,it shows that the solutions to the problems encountered in this tunnel are consistent with the NATM principles.Finally,the study determines the ground types of the NATM principles and proposes associated updates.

我国隧道钻爆法施工技术回顾与展望

随着经济的持续发展、综合国力的不断提升及高新技术的不断应用,我国钻爆法隧道施工技术得到前所未有的快速发展。首先,回顾我国隧道钻爆法施工技术的发展历程,并依次阐述湿式凿眼的采用、多臂凿岩台车的引进、乳化炸药的应用、导爆管雷管起爆系统的广泛应用、工业数码电子雷管的应用与推广等5大技术突破;然后,分别介绍钻爆法建造理念与方法(新奥法)、机械化施工配套设备、超长隧道与超长距离通风技术、超大埋深与极端复杂地质隧道施工技术、超长高水压水下隧道施工技术、特大断面隧道与洞群施工技术、隧道超前地质预测预报技术的现状及发展趋势;最后,对隧道智能化建造技术、绿色低碳建造技术等未来建设和发展中亟待解决的问题进行思考,并提出,钻爆法在复杂地质长大隧道施工中具有显著优势,一定时期内仍将是隧道施工的主要方法,今后应着重发展机械化、智能化及绿色低碳建造技术,进一步提升钻爆法的施工效益和建造水平。

大断面红黏土隧道围岩变形监测与预测

以江西某隧道项目为例,通过对其Ⅴ级围岩的周边收敛及拱顶、地表沉降数据进行处理、回归分析及对比,有效提高现场施工数据的准确性,优化施工设计,保证施工安全。

新奥法在铅锌矿巷道支护中的应用

本文基于塔吉克斯坦铅锌矿项目巷道掘进施工情况,阐述了如何依据新奥法的基本原理优化巷道掘进支护施工流程的过程,经过试验分析得知:新奥法适用于该项目巷道的支护施工,既能保证支护强度,又能减少过度支护。

隧道新奥法施工安全生产管理要点研究

新奥法(New Austrian Tunneling Method,NATM)指新奥地利隧道施工方法。该施工方法自20世纪70年代引入我国以来,始终将安全生产管理摆在首位。夯实隧道新奥法施工安全生产管理的理论基础,明确安全生产管理要点,加强安全生产风险预控,对确保隧道新奥法施工安全生产起着重要作用。因此,文章基于海因里希因果连锁论、安全系统理论、事故频发倾向论、能量意外释放理论,总结了隧道新奥法施工安全生产管理要点,并结合某项目实践,以BP神经网络评价模型为例,评估了隧道新奥法施工安全风险,提出了加强安全风险应对的管理措施。

南方湿热多雨区某隧道施工组织设计

为使隧道工程方案和施工计划经济、合理,使用新奥法进行施工组织设计,在工程施工中要充分利用和发挥围岩的自承能力,首先要对隧道岩体进行围岩分级,可使用围岩分级(BQ值)法、围岩分级(Q值)法、围岩分级(RMR值)法。文章主要分析了这三种方法相应的计算方法,得出相应的结论,旨在解决围岩分级繁杂、不统一的问题,为施工开挖提供有效理论依据。

近水平岩层隧道围岩变形监测及其稳定性分析

介绍了广巴高速公路某近水平岩层隧道新奥法施工过程中现场监测的项目、手段及方法,基于监测结果,分析了近水平岩层隧道围岩变形特点、变形原因,划分了围岩变形阶段。以隧道左线进口段某断面为例进行回归分析,利用位移加速度正负的判据分析评价围岩稳定性。相关监测及分析结果为采取整治措施和后续施工提供科学依据,也为日后分析研究提供参考。

压气新奥法隧道施工中的渗流分析

在各种隧道施工过程中,根据新奥法基本原理,所采用的施工方法都必须尽可能地降低对周围岩土体及地下水状态的扰动。而在城市地铁隧道、跨海及过江隧道施工过程中,出于环境保护、城市建筑和景观保护、施工安全及减少地面沉降等因素的考虑,施工排水方法受到特别重视。压气新奥法隧道施工可以有效地解决地下水问题,同时可以明显减小地面沉陷并提供一定的支持力,而造价却要比盾构法施工低廉得多。压气新奥法隧道施工的主要问题之一是如何清楚地了解渗流场(水流和气流)的分布和变化规律及其对原有地下水分布的影响,并预测施工过程中的补气量,保证气压稳定和施工安全。采用数值方法对这一问题进行分析,根据渗流场的分布,讨论压气新奥法隧道施工过程中压缩空气的影响区域、漏气量及选用合理的隧道施工工作气压等问题。

大跨度地下空间支护体系应力监测与稳定性分析

监控量测是隧道新奥法设计与施工中必不可少的环节。结合重庆市轻轨较新线大坪车站大跨度地下空间施工支护体系受力和应力监测的工程实践,分析支护体系初期支护工字钢拱应力、锚杆轴力、喷射混凝土内应力、喷射混凝土与围岩接触压力、临时工字钢支撑应力、喷射混凝土与二次衬砌接触压力、二次衬砌钢筋应力等测试结果和变化规律,阐述大跨度地下空间支护结构及参数选择、量测方法及测试手段,并确定支护体系的稳定性和结构的安全性,其结果指导该工程的信息化施工。

基于时效变形的脆性围岩最优支护时机研究

现代地下工程支护结构设计的基本指导思想是按照"新奥法"原理,强调通过适时加固围岩,使得围岩成为承载结构的主体。但是对于支护时机的掌握,目前仍然缺乏可靠的理论和公式的指导,只能根据现场监测信息和经验判断来确定。提出脆性围岩的"适时支护",是指在围岩达到弹性极限应变而破坏之前进行支护,即在时效变形作用下,围岩应力处于本构关系弹性段后段,但是还没有进入软化的非稳定段。基于这一思想以及地下工程时效变形特征,提出了最优支护时机的近似计算公式。研究表明:最优支护时机与围岩收敛时间、围岩强度应力比、开挖后应力以及支护围压相关。由于围岩应力处处不同,可以由公式计算得到顶拱、边墙等不同部位的最优支护时机,从而指导支护设计。研究对长期困扰地下工程界的脆性围岩最优支护时机问题提出了一种理论方法。

求水山隧道下穿机荷高速段新奥法施工有限元计算

结合求水山隧道的暗挖法施工方案,对软土地区浅埋隧道下穿高速公路的施工过程进行了有限元模拟,以用于评价按该施工方案施工时对其上部高速公路的影响。由于该段隧道最小埋深仅4m,且上部还有高速公路车辆荷载,因此,在设计时采用了新奥法结合管棚工法的方案。有限元建模使用平面应变单元,通过引入应力释放分析步和使用追踪单元等方法充分体现了新奥法的特点,并通过设置耦合和弹簧的方法实现了管棚工法的模拟,在计算中还考虑了开挖顺序和支护顺序的影响。研究结果表明:对于上部有荷载的浅埋暗挖隧道,控制衬砌的水平向变形能改善衬砌环的工作状态,因此,可显著减少开挖引起的隧道顶面沉降,新奥法结合管棚工法可较好地控制该类型隧道开挖引起的地表沉降变形。

京珠高速公路温泉隧道的施工监测及位移反分析

介绍京珠高速公路温泉隧道的原位量测与监控系统,先对隧道围岩收敛、拱顶下沉及其内部位移等实测数据进行分析,并根据隧道围岩收敛情况,利用位移反分析程序BMP90,进行反分析得到等效弹性模量以及侧压力系数等地层参数,对隧道围岩的稳定性进行了评价。利用反分析得到的弹性模量等地层参数进行了二维弹性有限元分析,并与实测结果进行了简单的对比分析。分析结果表明等效弹性模量应取终测时刻反分析值或较小的反分析值比较接近实际,反分析侧压力系数通常可取全程回归分析值;利用反分析得到的地层参数对隧道开挖进行二维弹性有限元分析结果与实测值相符合。

新奥法施工隧道掌子面红外照相及图像处理

施工中岩石隧道掌子面附近光照条件较差,空气中粉尘含量较高。由于可见光波长远小于粉尘颗粒,无法穿透粉尘,靠可见光成像的传统照相技术难以得到清晰的掌子面照片。红外线波长接近粉尘直径,具有较强的穿透能力,因此红外照相技术能够透过一定粉尘、烟雾,并获得清晰的掌子面照片。将红外照相技术引入新奥法隧道掌子面照相中,通过理论分析和现场试验证明了该方法的可行性和优越性;分析了掌子面红外相片的特点,并针对其特点提出"去噪–均衡化–阈值分割"的图像处理步骤;采用霍夫变换对阈值分割所得图像进行线性特征识别,得出识别结果并通过比较证明其正确性。红外照相技术能获取新奥法施工岩石隧道清晰的掌子面照片,有一定工程指导意义。对所获照片图像处理过程克服了拍照过程中所引入噪声及照度不均引起的过曝、欠曝问题。图像线性特征识别是三维隧道地质状况数字重建的基础,并能给掌子面围岩分级提供重要参数。

新建隧道超近距离穿越既有地铁隧道变形规律分析

由于城市地铁网络的快速发展,出现了新建地铁隧道交叉穿越既有地铁线的情况,既有隧道支护体系在新建隧道施工过程中的变化性状研究至关重要,对确保既有地铁隧道的安全运营具有重要意义。本文通过对某市地铁十号线安-小区间下穿既有地铁1号线进行了三维数值模拟,分析了矿山法新建隧道对既有隧道位移和应力的影响,揭示了其变化规律,指出了新建隧道开挖影响范围,并对穿越段的支护设计方法进行了评价,分析得出的结论对矿山法设计施工以及确定既有隧道的监测范围具有一定的指导意义。

钢拱架柔性支撑稳定性预测判别方法探讨

新奥法思想引入后,以型钢钢拱架锚喷支护为主的柔性支撑在大跨公路隧道中得到广泛运用,但由于缺乏柔性支撑安全性预测有效的系统方法,新奥法理念很难真正实现,事故仍时有发生。通过柔性支护钢拱架作用特点研究,在现场钢拱架上应变计监控量测数据基础上,利用力学原理,对钢拱架初支弯矩与轴力综合考虑,结合隧道开挖中事故发生过程的特点,进行分等级判别安全性,提出钢拱架锚喷支护安全性预测判别方法,该方法计算程序简单,现场操作方便,能及时准确反映围岩稳定性状态。工程实例表明,该方法能基本显示隧道开挖过程中初支作用下围岩稳定性安全性级别,并反映初支内力变化规律,可为有效控制施工安全及时提供参考信息。

新奥法在山岭隧道软岩工程中的应用及存在问题

介绍了新奥法动态信息化设计与施工技术的特性,并结合新奥法在山岭隧道工程中的应用重点从施工前工程预设计、施工与信息采集、修正预设计三个方面展开探讨,最后针对该隧道工程列举了施工中存在的问题,以期推广信息化动态设计与施工技术在山岭隧道工程中的应用。

水泥-水玻璃双液注浆在饱和动水砂层隧道施工中的应用研究

针对隧道在饱和动水砂层中自稳能力差、施工难度大的现状,通过现场注浆试验对水泥-水玻璃注浆压力、TSS管注浆工艺等进行了研究。研究表明新奥法中应用水泥-水玻璃双液注浆方法加固饱和动水砂层隧道可以取得较好的效果。

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。

基于新奥法隧道围岩变形动态监测技术及应用研究

结合隧道施工的复杂性,依据新奥法的核心理念,提出了基于新奥法隧道围岩变形动态监测方法。依据重庆地铁隧道某车站的工程实践,结合传统监控量测方法的程序,对动态内容进行了介绍。运用数据分析软件,对水平收敛位移作回归模型分析,得出围岩变形的一般模型。结果表明,基于新奥法隧道围岩变形动态监测方法,通过自身方案的不断改进,不仅可以有效地为设计、施工与支护方案的改进提供依据,而且可以用于优化隧道二次衬砌时间。为围岩分类、大变形预测、岩爆预测、岩石松动圈预测及反分析等提供依据。

应用荷载释放系数法模拟黄土隧道施工

针对新奥法施工的黄土隧道,应用大型通用有限元软件ANSYS模拟黄土隧道开挖支护的施工过程,采用荷载释放系数控制围岩的荷载释放,分析隧道施工对围岩及支护结构力学特性的影响.分析结果与工程实测结果的对比表明:采用荷载释放系数法能较为合理地模拟黄土隧道施工过程,得出围岩和支护结构连续受力变形的情况;建议在隧道施工过程中加强拱顶和拱脚处的支护结构,尽早闭合仰拱.