特大断面双线隧道CRD工法受力变形特性分析

随着中国高速公路建设的迅速发展,特大断面双洞隧道的建设成为关注焦点。该文基于ABAQUS有限元软件,对特大断面双洞隧道采用CRD工法的动态施工力学行为进行数值模拟分析。研究结果表明,右洞隧道后行开挖对左洞围岩产生二次扰动和位移叠加,导致围岩沉降量和影响范围增大;同时,右洞开挖会影响左洞拱腰区域水平应力和拱腰扩张值,以及拱肩区域水平应力和拱肩收敛值。在先行洞开挖过程中,后行洞开挖释放地下应力,影响先行洞的支撑结构。研究结果对特大断面双洞隧道的施工具有重要指导意义。

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。

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。

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。

导流隧洞施工技术在水利枢纽特大断面工程中的应用

以某水利枢纽工程的导流隧洞为例,探究爆破开挖、临时支护与混凝土衬砌等施工技术的应用。洞身以Ⅱ~Ⅲ级围岩为主,使用液压凿岩台车钻孔后进行爆破作业。钻爆结束后立即进行喷锚作业加固围岩,局部挂钢筋网,再次喷射混凝土进行二次衬砌,营造安全的施工环境。二次衬砌结束后进行养护,养护完成后回填灌浆和固结灌浆,从而保证围岩稳定。

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。

特大断面隧道断层段地震响应与断层构造关系

针对特大断面隧道(>30 m)断层破碎带地震响应强烈而导致衬砌结构更易遭受破坏的问题,采用FLAC 3D仿真计算软件,通过数值模拟,研究特大断面隧道地震与断层宽度、断层倾角的关系,分析衬砌地震响应规律,确定抗震薄弱位置及抗震设防范围。分析结果表明:断层处的衬砌横断面上的拱腰和拱脚处属于抗震薄弱位置,需要在这些位置处重点进行设防;断层上盘位置对地震响应更明显,应加强这些位置上隧道衬砌的抗减震措施;地震时,小倾角、大宽度的断层构造对特大断面隧道的影响大。在本文研究的断层构造范围内,特大断面隧道的抗震设防区域选取应为断层及断层交界面前后25~30 m的区域。这些结果可为地震区的特大断面隧道设计建设提供参考。

富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群技术研究

为确保国内首例富水砂卵石地层盾构隧道穿越铁路咽喉区道岔群工程顺利实施,通过工程类比、数值计算与现场监测数据分析相结合的手段,基于列车通过速度与道床形式,提出道岔区道床与轨道变形控制标准(≤1 mm / d),在道岔区纵横抬梁无条件实施的情况下,提出超长大管棚超前预支护、既有人行通道加固与跟踪注浆以及盾构保压与天窗期分段掘进等一系列主动控制措施。实践结果表明: 1)顶进工艺、钻头刚度与导向控制是密实砂卵石地层高精度超长大管棚施工工艺的关键技术;2)对既有铁路下方人行通道加固,可起到纵向大刚度挑梁的作用,在通道两侧设置的袖阀管跟踪注浆,可有效补偿盾构掘进引起的地层损失与施工扰动位移;3)在土舱压力与掘削面稳定得到保障时,天窗期盾构分段掘进的不利影响可以得到控制。

特大断面隧道扩建施工监控技术

结合渝州特大断面隧道扩建施工现场监控量测实例,通过对地表下沉、拱顶下沉、周边位移监测数据的分析,阐明扩建隧道与一般新建隧道的差异,并针对这些差异提出适合扩建隧道的施工方法及2次衬砌施工时间。通过对钢支撑内力、围岩压力、锚杆轴力监测数据的分析,对渝州扩建隧道现有结构设计进行验证,同时阐明扩建隧道的围岩变形规律及围岩的松动范围。研究的方法、分析和结论可为其它扩建隧道工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考。

双侧壁导坑法在繁华城区超大断面硬岩车站隧道施工中的应用

重庆临江门车站隧道地处繁华城区,周边环境复杂,隧道开挖断面为420.96m2的超大型断面,且断面尺寸变化多,而且隧道穿越地层为硬质砂岩,国内尚没有可供借鉴的经验,施工难度极大。隧道采用双侧壁导坑钻爆法组织施工,通过巧妙应用多种控制爆破技术、留核心岩台的整体式衬砌技术、监控量测技术和其他配套技术,安全、优质、快速地建成了隧道,并取得了较好的经济效益。

数据突变下隧道洞口边坡变形灰色预测研究

根据边坡位移监测信息,应用灰色系统的原理和方法,对边坡的变形发展变化进行预测是一种有效手段。但边坡变形受到某些外界因素的影响发生突变时,监测数据序列不能正确反映边坡变形规律,致使边坡变形预测结果出现强度偏差。因此,提出数据突变预处理方法,并结合四车道扁平特大断面隧道洞口边坡变形现场监测数据,建立数据突变下的时间序列灰色预测模型,对边坡的发展变化情况进行预测。研究结果表明:基于数据突变预处理方法的时间序列灰色预测变形值与边坡实际发展变化一致,提高了时间序列灰色预测的准确性。

港珠澳大桥珠海连接线工程拱北隧道设计

正在设计建设中的港珠澳大桥珠海连接线工程拱北隧道总长2741m,采用双层明挖+局部双层暗挖双向六车道的隧道形式,隧道施工采用了先岛后隧明挖法和大断面、长距离、多管节、曲线管幕顶进方法。隧道具有断面大、埋深小、地层软弱、地下水丰富、周边环境敏感等特点,是目前我国已建及在建的水下公路隧道中环境条件最复杂、施工难度最大、综合技术含量最高的隧道工程之一。

合川车站超大跨双联拱明洞设计

合川车站超大跨双联拱明洞位于遂渝铁路合川车站站场填方内,明洞全长71.5m,洞门为斜切式,单孔内轮廓净宽17.32m,双联拱结构最大宽度达45.2m,拱顶填土高约9m,为大跨度高填方公路与铁路立交明洞,主要介绍该明洞主体结构设计。

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。

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。