大断面浅埋隧道地表沉降Peck修正公式及其应用

针对经典Peck公式未考虑隧道断面形状、埋深对大断面浅埋隧道地表沉降影响的不足,考虑断面形状与隧道埋深修正系数改进Peck公式。利用白塔山隧道地表沉降实测数据对修正公式进行验证,两个监测断面预测值与实测值平均相对误差8.3%,最大相对误差18.4%。进而采用修正Peck公式对不同断面形状、不同埋深隧道开挖引起的地表沉降进行预测。结果表明:地表最大沉降与断面形状修正系数成正相关,地表最大沉降依次为矩形-1(Ⅰ)>马蹄形-1(Ⅱ)>圆形(Ⅴ)>矩形-2(Ⅲ)>马蹄形-2(Ⅳ);随着大断面浅埋隧道埋深增加,地表最大沉降减小而地表沉降槽宽度相应增大。地表沉降曲线形态由窄而深过渡到宽而浅,地表核心沉降区面积也逐渐减小。研究成果可为类似工程提供理论支持和技术参考。

浅埋超大跨隧道出口偏压段双层初期支护承载特征研究

为研究双层初期支护在开挖跨度达26.3 m、拱顶覆土约10.6 m的下北山2号浅埋超大跨4线隧道出口偏压段的工程应用效果,采用数值模拟方法比较单层初期支护和双层初期支护方案的承载特征差异,采用现场实测方法研究出口偏压段双层初期支护的受力特征。研究结果表明:1)浅埋超大跨隧道在偏压侧的右拱脚~右拱肩范围内支护结构受力偏大,存在局部应力集中,采用双层初期支护技术时的结构承载安全性和对围岩拱顶沉降的控制效果均优于单层初期支护技术;2)出口偏压段的实测水平收敛最大值为18.5 mm,荷载偏压侧的围岩沉降值达49.5 mm,二次支护施作后在拆撑施工阶段能有效稳定围岩变形;3)由双层初期支护受力的实测结果可知,传递到二次支护上的接触压力与对应位置围岩/一次支护接触压力之比为16%~33%,荷载偏压侧的右拱脚及右拱肩位置的二次支护轴力约为一次支护轴力的15%,通过二次支护的施作补强了一次支护对偏压侧的承载作用,采用双层初期支护技术提高了浅埋超大跨隧道出口偏压段支护结构的安全储备。

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。

浅埋极软地层超大直径盾构隧道施工期上浮控制措施及实测数据分析

管片上浮控制是极软地层超大直径盾构隧道施工控制的关键难题。为了研究极软地层超大直径盾构隧道施工期管片上浮特征及其影响因素,本文依托珠海隧道工程,制定4种抗浮措施,比较分析了不同措施的抗浮效果,优选了抗浮措施。本文基于实测数据,研究管片上浮过程变化特征,揭示了施工期管片上浮变化规律;利用散点图进一步分析了管片错台量、掘进总推力、隧道埋深等因素与管片上浮量的相关性。

浅埋隧道预应力锚固体承载效应模型实验研究

预应力锚杆主动支护技术在隧道工程中的应用逐渐普及,对于浅埋大跨岩质隧道,其支护特性及作用机制尚未明确。为探究预应力锚杆支护体系下围岩的承载特性,以青岛地铁6号线某暗挖车站为工程背景,基于相似原理配制地层及支护结构模型实验材料,通过液压加载试验,探究了预应力锚杆及普通锚杆支护下锚固体的承载特性。结果表明:①预应力锚杆与围岩的相互作用形成了具有承载能力的锚固体,能够有效承担大部分上覆荷载。预应力锚杆的应用使得隧道失稳破坏的预警荷载值提高了42.8%,同时极限荷载值也提高了41.2%。②在上覆加载过程中,预应力锚杆经历了紧密锚固持荷阶段和脱锚卸荷阶段,衬砌经历了应变累积、应变突增和应变释放3个阶段。③较普通锚杆,主动支护下预应力锚杆与岩体间的受力协同性好,无轴力突变现象,锚杆的支护性能得到充分的利用,有效抑制了裂隙的发育,提高了隧道的整体稳定性。

浅埋大跨度隧道大变形演化特征与防治方法

为解决浅埋大跨度隧道在施工中常出现的初期支护大变形及冒顶病害等问题,本研究依托广西壮族自治区百色市某隧道工程,分析了该隧道的大变形及冒顶灾害特征。基于PFC离散元软件,分析了隧道失稳演化规律,提出了隧道初期支护大变形处治技术。研究结果表明:浅埋大跨度隧道施工时,容易受围岩条件及支护强度等影响,从而引起围岩大变形或塌方灾害。采用地表注浆加固或临时仰拱与洞内反压等技术处理后,围岩变形得到了有效控制。现场施工时,应通过建立管理体系,加强人员培训,设置安全通道,安排安全人员,强化安全意识,建立评估与预警机制等保障措施,降低安全风险。该研究成果可为浅埋大跨度隧道施工灾害防治提供参考。

富水地层破碎围岩浅埋隧道突水涌泥段大变形处置措施

松散围岩隧道施工中发生突水涌泥危险性极大,处理不慎容易发生二次事故,造成较大的人员财产损失。以牛拦岗隧道左线Z2K219+077及右线K219+081的突水涌泥段的大变形事故为背景,深入分析了项目施工过程中的各种危险因素以及事故的产生原因,并以此提出了一种洞内拱顶环向一圈帷幕注浆加固围岩,并用临时止浆墙来稳定掌子面的方法来抑制突水涌泥以及拱顶大变形现象。根据现场的实际监控量测数据,验证了该方法能有效抑制隧道施工过程中的拱顶沉降速率,对于处置突水涌泥段的大变形问题有实际的可行性。

隧道循环进尺及台阶长度与浅埋下穿段结构变形特性关系

依托福建某城市主干道大跨径隧道浅埋下穿高速公路工程,基于新奥法,结合大跨径隧道浅埋下穿既有高速公路工程实际特点,应用Midas有限元分析软件分别建立3 m,2 m,1 m,0.5 m不同循环进尺以及20 m,15 m,10 m,6 m不同台阶长度的三台阶开挖有限元模型,分析了在同条件支护情况下采用不同开挖方式对下穿高速公路深挖路堑路面及围岩变形关系。并与工程实际监测值进行比对分析,结果表明,在15 m相同台阶长度下,采用不同循环进尺进行开挖时,3 m循环进尺水平收敛最大值为9.66 mm,0.5 m循环进尺水平收敛最大值为8.63 mm,减小循环进尺可降低10%水平收敛值,但是在路面沉降、拱顶沉降以及隧底隆起变形中4种工况结果相近,无明显变化。在下穿深挖路堑段施工过程中,路面最大变形位置发生在路肩与坡脚交汇处,该结论与工程实测结果相一致,验证了计算分析的合理性;在3 m相同循环进尺下,采用6 m~20 m不同台阶长度开挖时,路面及围岩变形随着台阶长度的减小而降低,其中路面沉降变形降低最为明显达到24.7%;在三台阶法中,路面沉降变形增量主要发生在第二台阶开挖过程中,占比最大可达59.9%,但它随着台阶长度的减小而降低,最后各阶段增量趋于平衡;随着最后一级台阶开挖完成后,隧道水平收敛值会突然减小,而且这个转变会随着台阶长度的增加而越为明显。结合研究分析结果,提出合理的台阶循环进尺和开挖步距,以指导现场施工,对关键部位和关键工序增加必要的变形控制措施,经实践证明计算研究结果是合理的,提出的开挖方法是可行的。

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。

超大跨公路隧道洞口浅埋偏压处治方案研究

超大跨公路隧道浅埋偏压洞口段围岩软弱破碎,进出洞施工时开挖扰动大,围岩应力及围岩变形具有突发性、变化快的特点,易造成隧道塌陷破坏,导致安全事故。为确保隧道洞口浅埋偏压段围岩的稳定性和安全性,结合边坡工程的处治经验,采用微型桩群桩和地表钢花管注浆支护体系加固洞口的滑塌体,提高围岩强度,减小地表的不均匀沉降,在出洞时施作护拱反压回填并设置偏压挡墙平衡偏压力。本文以圆墩隧道深圳龙岗端洞口为例提出上述支护体系,并对该支护体系进行了受力分析,通过数值模拟结合现场监测结果找到相关规律,证明该加固系统可有效改善隧道浅埋偏压情况,为后续大跨度隧道洞口加固提供一定的参考价值。

硬质岩浅埋大断面隧道施工技术应用研究

硬质岩浅埋大断面隧道施工因其地质环境的复杂性而面临诸多挑战,如垮塌、围岩变形及衬砌结构裂缝等问题,严重威胁隧道的安全与可靠性。针对硬质岩浅埋大断面隧道的特性,结合具体工程案例,提出了科学合理的施工技术方案。通过预先灌注水泥浆液、加固锚杆处理技术、加固纵向连接技术及弱爆破施工技术等措施,有效提升了隧道围岩的稳定性,保障了施工质量与过程的安全。研究表明,这些技术的应用能够显著改善隧道施工条件,降低施工风险,为类似工程项目提供了宝贵的实践经验与参考借鉴。

大断面浅埋隧道下穿公路地表沉降分析

文章通过对隧道施工过程中的地表沉降进行监测,探究了大断面暗挖隧道的地表沉降特征。结果显示,大断面浅埋隧道采用交叉中隔墙(CRD)法施工时,地表沉降现象较为明显。在不同导洞的开挖过程中,地表沉降特征各不相同,后续开挖右上导洞时,地表沉降变形及沉降速率均为施工过程中最大值。此外,相较于地表,道路路面的沉降量有所减小,沉降槽宽度增加。因此,施工过程中需采取切实有效的控制和监测措施,减少地表沉降变形。

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。

地铁暗挖车站爆破施工对既有大型建筑物结构稳定性的影响分析

为有效减少城市地铁暗挖车站爆破施工对既有大型建筑物的扰动,确保隧道施工及邻近建筑物的安全,文章采用Midas-GTS有限元软件建立了隧道-围岩-结构三维数值模型,评估了爆破振动对青岛国信体育馆稳定性的影响。同时,将现场监测数据与数值模拟结果进行对比,现场监测和数值模拟的最大振速均满足规范提出的安全允许振速范围要求,表明文章构建的三维数值模型合理,采用的设计参数符合设计要求和工程实际,可为类似工程提供借鉴。

泥质软岩浅埋大跨公路隧道围岩压力计算方法研究

以龙泉山一号泥质软岩浅埋大跨公路隧道为依托,采用数值计算方法和极限平衡分析方法对浅埋大跨隧道围岩破坏模式及围岩压力计算方法进行研究,进一步深入分析了跨度对破裂角β和隧道拱顶土体与两侧楔形体摩擦角θ的影响。结果表明:破裂角β随着跨度的增大呈线性增长趋势,摩擦角θ则逐渐减小。基于公路隧道设计规范,建立了破裂角β和摩擦角θ与跨度的关系,并对浅埋隧道围岩压力计算方法进行了修正,在双车道11.74m跨度隧道中围岩压力计算结果与规范一致,4车道21.25m跨度隧道中围岩压力较规范计算结果增大约6.7%。

粉砂质泥岩浅埋偏压隧道洞口段大变形机理及治理措施

针对大凉山^(#)2公路隧道粉砂质泥岩洞口段出现的局部大变形、坍塌、侵限等问题,通过现场监测、室内围岩膨胀性试验、三维数值模拟和理论分析,研究了初期支护大变形机理,探讨了雨水、围岩二次变形、洞口偏压等因素对大变形的影响规律,提出并采用洞外与洞内加固整治方案。结果表明,隧道上方地表粘土岩属于膨胀岩,粉砂质泥岩为非膨胀岩,隧道变形受围岩膨胀作用有限;受持续降雨影响,拱顶沉降量变化最为明显,沉降量相比降雨前增加150 mm;隧道深埋侧水平压力理论值为浅埋侧水平压力1.73倍,隧道结构承受明显偏压荷载;采用加强临时支护+大管棚超前支护+双层小导管注浆加固+洞顶明暗交界处增加抗滑桩+洞口段左洞左侧和左右洞中间各增加两排管桩的综合治理方案,隧道变形量减小87%,初支大变形得到有效控制。

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。

浅埋大偏压六车道连拱隧道初支换拱处治技术

云南省国家高速公路网G56楚雄(广通)至大理高速公路扩容工程金山隧道为六车道无中导洞连拱隧道。整座隧道位于山体斜坡上,属大偏压隧道,其中K280+400~+434段埋深浅,围岩风化严重,洞顶溶腔发育。先行洞掌子面开挖至ZK280+400时,出现地表开裂、初支变形严重且侵入二衬限界的情况。为保障隧道如期完工,从初支变形应急措施、换拱可行性论证及局部换拱施工等方面提出大变形治理方案:(1)洞内抢做二衬,补充注浆,反压回填及临时支撑等应急处治措施限制初支位移发展;(2)分析初支大变形原因,论证初支换拱的必要性及可行性。(3)现场实施局部换拱作业,对初支侵入二衬部分妥善处治。后续后行洞顺利通过换拱段,先行洞监测数据表明金山隧道初支换拱治理效果良好。

浅埋大跨地铁隧道拱盖法导洞施工顺序优化

目前对于浅埋大跨地铁隧道拱盖法导洞施工顺序优化的研究较少,因此以广州市轨道交通11号线华景路站—华师站区间大跨暗挖段拱盖法导洞施工为研究背景,采用三维有限差分数值方法模拟不同导洞施工顺序下的施工全过程,研究围岩和支护结构的力学特征变化规律,进而优化导洞施工顺序,并通过现场监测对数值模拟分析结果加以验证。结果表明:导洞施工顺序的不同主要影响围岩和支护结构的力学特征变化过程,中间导洞的开挖对于围岩最大主应力和支护结构内力影响显著;若采用先开挖拱顶部位导洞的施工方案则围岩中会出现拉应力,影响施工安全,并且支护结构内力也会较大;而采用先开挖拱脚部位导洞的施工方案则围岩更加稳定,支护结构更加安全;不同导洞施工顺序虽然导致施工过程中围岩位移变化产生差异,但对围岩最终变形的影响不显著;“先下后上,先边后中”的原则同样适用于拱盖法的导洞开挖,对于单跨无柱结构,非对称的单导洞开挖方案相较于对称的双导洞开挖方案能更好地控制围岩位移和应力以及减小支护结构内力。

浅埋偏压隧道大变形监测分析及施工处治技术研究

针对某高速公路隧道浅埋偏压特点及施工中出现的大变形问题,通过初期支护病害现场调查和变形监测,系统分析隧道发生大变形的原因,并提出相应的施工处治措施。研究结果表明:隧道发生大变形的主要原因是施工工序不当及初期支护不足,次要原因包括水文地质条件、地形地貌、围岩状况及其他因素;通过实施临时支撑加固、反压回填、地表处理、岩体注浆加固及拱架更换等施工处治措施,变形速率和变形量都明显减小,大变形得到了有效控制,确保了隧道的安全顺利施工。