高瓦斯长大公路隧道施工通风优化研究

特长大断面瓦斯公路隧道风险大,施工通风是隧道建设的“生命线”。以在建贵州公路第一隧—桐梓隧道为工程背景,综合考虑瓦斯涌出量、爆破炮烟、工作最多人数、作业机械以及最小风速,分别计算压入式通风和巷道式通风需风量、风压及风机功率,分析了风管直径对通风阻力的影响规律,并对2种方案瓦斯浓度和风速进行了数值分析,最后比较2种方案的经济性。结果表明:原设计压入式通风方式未考虑非煤系地层瓦斯涌出而无法满足施工通风要求;风管直径对通风阻力影响显著,结合工程实际选用1.8 m风管直径;数值分析表明,压入式通风断面最大瓦斯浓度始终高于巷道式,巷道式通风的瓦斯浓度比压入式通风提前进入稳定区随后趋向于0,巷道式通风的速度稳定区的值比压入式通风高2~2.5倍;巷道式通风方式相比压入式通风,设备投入和运营费用均较低,经济性更优。研究成果具有典型代表性,可为隧道施工通风提供理论指导和工程参考。

高地应力特大断面隧道的适宜施工工法

为探索高地应力特大断面软岩隧道的适宜施工方法,以桐梓隧道为工程背景,通过现场监测和数值模拟,探索不同高地应力下的3种施工工法[三台阶、CD(cross diaphragm)法、双侧壁导坑法]的适宜性,从围岩变形、施工成本以及施工进度等方面评价施工方法的优劣。结果表明:Ⅴ级围岩:当隧道埋深为300、400 m时,适用三台阶法施工;当埋深为500 m时,适用CD法施工;当埋深为600 m时,适用双侧壁导坑法施工。Ⅳ级围岩:当隧道埋深为300~600 m时,都适用三台阶法施工。

单向四车道特大断面公路隧道断面优化研究

随着我国城市化进程的高速发展,传统单向两车道隧道已满足不了现有交通运输需求,特大断面隧道建设规模日渐增大。依托山东省某单向四车道特大断面隧道工程,利用ABAQUS进行数值模拟,研究并得出了8组不同扁平率下隧道围岩变形和支护结构受力变化规律,确定出隧道合理扁平率范围。研究结果得出当扁平率为0.66~0.70时,隧道断面受力较均衡,支护结构稳定性较好,并且隧道开挖费用较低。本特大断面隧道断面优化方法可为今后同等条件下公路隧道内轮廓设计提供参考。

特大断面TBM拆卸洞室钻劈法施工关键技术

由于隧道断面大,支护结构在开挖过程中承受的围岩压力较大,为确保隧道施工的安全,四川都四山地轨道交通项目紫荆隧道特大TBM拆卸洞室采用钻劈法开挖。介绍了液压劈裂技术的工作原理、工作参数的确定,拆卸洞开挖支护关键技术。实践证明:在Ⅲ级及以上围岩的硬质岩中采用潜孔钻施作周边眼+掌子面劈裂相结合的形式开挖效果显著,安全、环保、可控性强。液压劈裂技术在不能进行爆破施工的隧道中具有广阔的推广前景。

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。

巴基斯坦某特大断面导流洞台阶开挖优化研究

导流洞开挖方案设计直接关系到导流洞的施工方法、施工速度及施工安全。以巴基斯坦某特大断面导流洞为例,通过数值模拟方法,对导流洞的台阶开挖方案进行对比分析。结果表明,在Ⅳ类围岩下,不同开挖方案下的收敛均能满足规范要求;将前两步开挖合并为一步时,隧道收敛性较分步开挖有所提高,增幅为4%;合并开挖后,塑性区较分步开挖塑性半径增大1%;锚杆最大内力最大降低了5.65%。合并方案成功应用于导流洞实际开挖支护中。

邻近既有线新云居山隧道群施工设计

在既有杭深铁路福州南—福清区间并行建设福厦铁路正线、福州南动走1线和动走2线。这三条线路穿越云居山共修建五座隧道(新云居山隧道和1#—4#隧道),存在新建隧道小净距上跨既有清凉山隧道施工和新建隧道相互影响的问题。本文针对新云居山隧道与1#隧道、3#隧道直立边坡进洞并行段、新云居山隧道小净距上跨既有隧道影响段、新云居山隧道与3#隧道小净距立体交叉段三个关键区段的施工方案进行设计,提出在进洞并行段对直立边坡采用锚固桩加固,对新云居山隧道采用加强型衬砌,在上跨影响段对既有隧道施作加强型衬砌,在立体交叉段对3#隧道及中夹岩采取加强型技术参数。经数值模拟,所提设计方案能有效降低隧道开挖对围岩的扰动,明显减小衬砌结构隆起量。现场监测结果表明,进洞并行段地表、上跨影响段衬砌加强后的清凉山隧道和立体交叉段3#隧道位移均较小,结构受力状态良好,说明设计参数和施工方法合理可靠。

浅埋超大跨隧道洞口段围岩稳定性研究

为保证浅埋超大跨高速铁路隧道洞口段施工稳定性,采用数值模拟和现场实测研究了浅埋超大跨高速铁路隧道洞口段施工时的围岩稳定性,结果表明:(1)浅埋超大跨隧道洞口段施工时中导洞核心土的开挖是控制围岩变形的关键工序,洞口段偏压会导致围岩拱脚局部应力集中;(2)施工引起的围岩沉降大致分为左右导洞开挖阶段、中导洞核心土开挖阶段和拆撑阶段,其中,中导洞核心土开挖30 d内是施工危险期;(3)洞口段采用的超前大管棚、超前小导管、超前预应力锚杆等措施,成功解决了洞口段围岩变形控制困难的问题,拱顶沉降最大值为34.5 mm,水平收敛最大值为12.5 mm。研究成果可为类似浅埋超大跨山岭隧道施工提供参考。

基于模糊综合评价法的特大断面隧道风险评估

特大断面隧道相对比普通的大断面隧道断面面积更大、扁平率更低,现有的大断面隧道风险评估体系缺乏参考特大断面隧道的特性,因此需要一套新的风险评价体系对特大断面隧道进行风险评估。本文考虑特大断面隧道断面面积大、扁平率低的特点,建立了适用于特大断面隧道风险评估的指标体系和风险等级划分标准;基于模糊综合评价法,结合层次分析法、熵权法,建立了一套特大断面隧道工程安全风险评价体系。将该体系运用到浙江省杨家山特大断面隧道工程中,得出杨家山隧道项目的风险为一般风险的结论,为同类特大断面隧道的风险评估提供借鉴。

特大断面公路隧道下穿既有铁路路基变形控制研究

有限差分软件FLAC~(3D)研究特大断面公路隧道下穿既有铁路路基的地表变形。计算结果分析表明:路基地表沉降经历3个阶段,沉降主要发生在第Ⅱ阶段,其次是第Ⅲ阶段;采用“坡面注浆防护+管棚支撑梁及树根桩防护+超前预支护”联合预加固方法能有效控制路基地表变形,相比于无加固条件下地表沉降减少了72.54%,同时第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段、第Ⅲ阶段累计沉降量分别减少了45.05%、80.85%、72.54%;实测数据和数值计算数据误差在7%以内,表明采用数值计算能较准确的模拟路基地表沉降。

支洞转软岩深埋超大异形断面低瓦斯洞室施工技术研究

重庆至黔江铁路站前2标,位于重庆市渝中区、南岸区境内,线路整体跨越浅丘、河谷、低山地貌,线路长度为19.155km,重难点控制性工程为重庆长江隧道11942m(3845m盾构)。重庆长江隧道为双线特长隧道,按Ⅰ级高风险隧道管理,该隧道是渝黔公司确定的全线12项重难点工程之一。其中,盾构组装洞位于隧道关键线路上,该洞室的施工进度对本标段的工期具有重大影响;隧洞围岩控制常因工程特点不同而出现新问题,特别对于超大断面、长隧洞而言,由于其埋深变化大、穿越地层的地质条件复杂多变,其设计与施工均是一个受多因素影响的复杂过程。对于隧洞施工部位,围岩开挖和变形通常是相互制约、相互影响的耦联关系,如何能够快速、安全地进洞施工,逐步成为隧洞工程建设领域的关键问题。

施工支洞与特大断面隧洞相交三岔口采用的开挖施工方法

某水电站引水隧洞为特大断面隧洞,其施工支洞与引水隧洞主洞相交处的三岔口具有跨度大、应力集中、围岩情况不确定、自稳能力差等特点,同时,施工中需要进行挑顶扩挖导致工序转换复杂、对围岩扰动大、应力急剧变化、极易产生掉块、坍塌事故,需要根据不同的围岩类别采取相应的支护措施并加强隧洞安全监测以确保施工安全。阐述了对三岔口部位开挖采用的施工方法进行的研究。

特大断面隧道矩形竖井滑模衬砌技术

西南市政工程特大断面隧道矩形竖井内施工空间有限,为减少因混凝土分层施工造成施工缝增多及模板接缝间错台增加、接缝处理不规范产生的渗漏水风险,保障混凝土结构施工的实体质量、观感质量、结构防水要求及施工进度需求,竖井衬砌采用滑模技术,滑模系统带动模板沿着混凝土表面向上滑动而成型的现浇混凝土结构的施工方法,同时可兼顾混凝土的施工进度和浇筑质量。得出如下结论:(1)矩形滑模系统由液压操作系统、模板系统和提升系统组成,其“F”型提升架和“π”型提升架的布置,根据矩形竖井总周长初步计算得出提升架需要的千斤顶数量,与根据滑升荷载计算出所需的千斤顶数量,施工取二者较大值布置21台千斤顶,满足要求;滑模系统组装过程严格按照液压滑动模板施工安全技术规程进行,并做好防抗扭纠偏等相关措施。(2)为满足竖井防水层“零”漏水要求,在铺设固定EVA防水板时对固定点采取填充黏结剂胶囊,有效保证了防水体系完整性和结构防水质量。(3)混凝土浇筑滑升过程勤于检查垂直度,模板滑升速度依照气温、混凝土量等诸多因素而定,研发用于矩形竖井衬砌混凝土浇筑的装置及其安装方法,通过接料斗,旋转溜槽移动布料,有效解决布料不均匀、混凝土出现“冷缝”及模板移位等问题,保证了混凝土浇筑质量。

复杂环境下特大断面既有隧道原位拆除扩挖施工技术研究

与我国经济发展同步迅速增长的交通隧道交通容量要求也越来越高,与此同时也对隧道改建扩建技术有了更高的要求。双向四车道乃至双向六车道公路隧道已经不能满足在经济发展较好的地区较大的交通量需求,因此急需将公路隧道建设成双向八车道以适应发展需求。隧道的扩建主要有两种形式:新增小间距隧道和原位扩挖,新增小间距隧道是在原有隧道附近进行施工,原位扩挖是在原有隧道的基础上进行扩建,通过扩挖或改建现有隧道空间来实现扩建,因此它改变了原来隧道的结构。文中结合中开高速公路项目在粤港澳大湾区的重要地位,结合区域发展、节约土地和近远期交通组织管理需求,对在建双线六车道隧道进行改扩建施工,通过综合分析采取原位单侧扩挖法施工,本项目地质条件复杂、技术难度大、施工风险高,且目前国内尚无类似大断面隧道拆扩案例经验,故通过实施总结了在既有隧道原位扩挖施工主要技术方法,为以后类似工程施工提供参考。

液压升降台车在特大断面隧洞施工中的应用

特大断面引水隧洞施工时,采用分层开挖,由于不同围岩类别开挖尺寸不同,混凝土衬砌方式也不同。同时,隧洞轴线高程不在同一条线上,不同围岩类别开挖时,开挖台车往往只能满足一两种围岩开挖高度要求。经过现场改进优化后,升级为液压升降台车,就能适应各种围岩开挖高度,因而缩短开挖支护时间,增加工作效率,降低施工成本。

特大跨度隧道洞口浅埋段超前支护效果分析与研究

以厦门某特大跨度隧道工程为例,针对洞口浅埋段围岩破碎状况的超前支护问题,采用数值分析结合现场实测的方法,研究采用大管棚及超前小导管的联合支护方法,并通过地表变形及支护结构变形特征,评价其效果。研究表明:采用超前小导管支护,拱顶沉降及两侧收敛位移值,相对未采用超前小导管分别减小29.7%和52.3%,相比未采用超前小导管进行超前支护,初支轴力和剪力分别降低50.0%和47.2%,弯矩变化不大。总的来说,联合支护方法一定程度分担了围岩的荷载,降低初支结构的内力和变形;能较好地控制围岩变形及结构受力,得到的围岩位移及初支结构内力极值都不大,处于合理范围内。

扁平大跨度公路隧道松动荷载计算方法探讨

确定松动荷载的方法多为规范法和理论公式法,这些方法都建立在对以往隧道松动荷载统计和分析的基础上。双洞八车道扁平大跨度公路隧道是近几年发展起来的一种隧道形式。由于其跨度增加、扁平率降低,现有松动荷载的算方法是否适用于双洞八车道公路隧道,已成为隧道建设者面对的重要问题之一。以广州龙头山双洞八车道公路隧道为研究背景,概括和总结了各种松动荷载的计算方法;应用这些方法计算龙头山隧道的松动压力,分析和对比计算结果,并通过数值计算和实测围岩压力对各种方法的合理性进行了分析;根据各种方法的产生背景和内容,分析其各自的适用性;根据研究结果,对扁平大跨度公路隧道进行了适应性分析和讨论。

某超大断面交通隧道塌方处理试验设计及施工技术研究

文章以某超大断面交通隧道洞口段超大型塌方冒顶处理为工程背景,以现场试验及监控量测为手段,利用改进的自进式中空锚杆代替小导管,解决了在碎块状—巨块状架空塌碴体中成孔难的问题。通过确定合理的支护参数、注浆量和相应的施工方法,成功地处理了隧道塌方。

大断面公路板岩隧道开挖与支护数值模拟研究

为了研究上下台阶法和CD法等不同施工工法及不同开挖步距下对大断面板岩隧道开挖围岩受力及变形的影响规律,基于有限元基本原理对各隧道的施工工况进行模拟分析,得到了隧道开挖过程中软弱围岩的应力场和位移场,并对隧道围岩稳定性进行了探讨.研究结果表明:采用两台阶法模拟隧道开挖过程中整个施工过程中应力最大值为3.550 MPa,洞室周边的应力影响范围为5~20 m,在隧洞跨径的1.5倍以内;采用CD法模拟隧道施工时洞周发生的位移较小,拱顶下沉和水平收敛的位移量与两台阶法施工的位移量相比分别减少了27.8%和34.0%;模拟不同开挖步距下隧道拱顶沉降和水平收敛的位移变形大致表现出二次多项式的函数关系,为隧道施工期的安全稳定及控制技术提供数据支撑及理论依据.

特大断面隧道爆破开挖对既有隧道振动影响分析

在分析国内外爆破振动理论的基础上阐述要根据具体的工况,有针对性地引入振动速度、振动时间等多种参数进行分析,且以兰渝线关子岭特大断面隧道爆破为依托,应用数值分析方法,模拟特大断面隧道爆破振动对周边建筑物的影响。研究结果表明:既有隧道仰拱迎爆侧附近应力最大;随着时间的推移,上部既有隧道最大拉应力依次出现在迎爆侧仰拱、拱脚、拱顶及背爆墙等位置,并且其强度经历由弱变强,又由强变弱后逐渐减小消失。根据分析结果提出在特大断面爆破施工中应采取的一系列减振施工技术措施,希望为以后遇到类似特大断面爆破施工提供参考。