软弱围岩隧道三台阶预留核心土带仰拱一次开挖工法定额测定研究

在软弱围岩隧道施工过程中,合理确定隧道开挖施工技术及投资是铁路建设者需要关注的重点问题之一。本文选取玉磨铁路立新隧道和月牙田隧道相关工点进行现场调研和数据统计,采用写实统计法和现场测定法,分析工法方案和要求,收集测定现场工料机组成及费用情况,并与正常施工条件下的数据进行对比分析,提出三台阶预留核心土带仰拱一次开挖工法定额。为铁路相关部门下一阶段造价标准修订补充、完善隧道工程的预算定额体系、促进我国铁路投资控制良性发展提供了技术支撑。

第三系富水弱胶结砂岩隧道施工方案对比

以中兰高速铁路(中卫—兰州)香山隧道为依托,开展了富水弱胶结砂岩隧道施工方案对比研究,通过数值模拟分析了三台阶预留核心土法、三台阶临时仰拱法和交叉中隔壁法施工对隧道、围岩稳定性的影响,并选取典型区段进行了隧道变形现场监测。结果表明:在富水弱胶结砂岩地层,三种工法均能保证隧道施工安全,交叉中隔壁法对隧道变形控制效果最好。为了保证施工进度,考虑到大型机械作业方便,香山隧道穿越砂岩区段采用三台阶预留核心土法施工。现场监测结果与数值模拟结果基本一致,说明数值模拟可靠。对于掌子面自稳性差的富水砂岩地层,建议采用交叉中隔壁法施工。

破碎软岩隧道施工期位移控制值的确定及其应用研究

因破碎区软岩隧道特殊的地质环境条件,在施工中建立一个合理的位移控制体系尤为重要。文章以极破碎区姚渡至广元高速公路工程项目(简称广甘路)中的杜家山隧道为依托,结合隧道特点与洞周位移分布规律,确定了针对该工程软岩隧道的位移控制指标;通过对197个位移监测断面变形正常段、发生异常及险情段位移的统计分析,建立以三台阶+预留核心土法的位移控制基准。结果表明:可将隧道埋深与拱顶沉降作为破碎区软岩隧道以三台阶+预留核心土法的位移控制指标(值),其中埋深≤100m时,拱顶下沉极限位移为260mm;埋深100～200m时,拱顶下沉极限位移为340mm,埋深200～300m时,极限位移为400mm。最后通过杜家山隧道160个断面的运用,共计发现险情与异常情形46个,及时进行加固处理,确保施工安全、顺利、高效进行。

破碎岩体隧道塌方预测及台阶工法调整技术研究

塌方是破碎岩体隧道较易发生的工程事故,主要发生在掌子面和未支护段,塌方预测及工法适时调整是避免事故发生的有效途径。依托某塌方隧道工程,提出塌方预测及台阶工法调整流程:首先对未支护段进行塌方预测,采用拱顶岩体稳定理论评估上台阶高度,确定极限矢跨比,并采用数值计算进行验证,选择合理的台阶数目;其次对掌子面稳定性进行评估,基于地质素描对掌子面稳定性进行塌方初判,采用数值计算对掌子面稳定性进行二次评估。鉴于核心土对掌子面稳定的重要作用,对台阶施工预留核心土工法的必要性也进行了分析。最终提出了基于拱顶岩体稳定理论的塌方预测和上台阶极限矢跨比计算方法,以及基于地质素描与数值计算的掌子面稳定性分析方法,相关研究思路可为类似工程提供借鉴和参考。

风积砂地层隧道导向水平旋喷桩超前加固与预留核心土台阶法施工技术

为解决风积砂地层隧道施工难题,提出了风积砂地层隧道施工的导向水平旋喷桩超前支护技术和先行施作仰拱边墙结合部预留核心土台阶法开挖技术,前者的技术关键是导向技术,后者的技术关键是上下台阶施工长度、上下核心土临时加固质量以及两侧墙角仰拱结合部快速跟进时机。通过现场工艺试验、数值模拟以及工程施工实践表明:采用水平旋喷桩超前支护与预留核心土台阶法联合施工,能有效控制风积砂地层的变形,确保施工安全和施工进度。

新建公路隧道上穿既有铁路隧道施工方案比选

新建公路隧道上穿既有铁路隧道的施工方案选择是否合理直接影响到既有铁路隧道的安全性。依托新建巴通万高速的羊子岭隧道上穿既有襄渝铁路二线隧道工程,比选了两台阶法、两台阶开挖预留核心土法及CD法施工对既有隧道的影响。研究结果表明:多步开挖能有效减少拱部及仰拱应力释放,减小隧道周边位移及仰拱上浮量;两台阶法施工对既有隧道影响较小,满足工程安全要求;地质条件较好且净距较大的交叉隧道工程,可以考虑不采用辅助措施进行施工。相关经验可供类似工程开挖施工借鉴。

正台阶预留核心土法在大断面软弱围岩公路隧道施工中的应用

本文介绍了老山隧道采用正台阶预留核心土法圆满完成大断面软弱围岩段施工,取得了良好的经济效益和社会效益,可供类似性质工程借鉴。

全风化红砂岩地层隧道掌子面变形特征及控制技术研究

为解决全风化红砂岩地层隧道在开挖过程中出现的掌子面失稳问题,以浩吉铁路阳城隧道为工程依托,利用现场调研、室内试验以及数值模拟等多种研究方法,对全风化红砂岩地层隧道掌子面的变形特征及控制技术进行系统研究。结果表明:1)掌子面挤出位移主要集中在掌子面高度3~10 m的位置,掌子面最大挤出位移出现在上台阶和中台阶交界位置。2)拱顶沉降主要发生在已开挖段和掌子面前方约1倍洞径处,其预变形量占总变形量的比值均在40%以上,最大达到78.33%。3)掌子面前方核心土挤出变形曲线的变化趋势从快速减小到缓慢减小,直至减小为零,大致将其分为强影响区、弱影响区和无影响区3个区间,影响范围为5.8~19.2 m。4)阳城隧道采用超前水平旋喷桩和三台阶预留核心土法可以较为有效地控制掌子面的挤出变形,实际施工中,建议在采取降水措施的情况下将2种控制措施配合使用。

高原铁路TBM预备洞浅埋软硬不均频变地层开挖与爆破关键技术

以某高原铁路隧道左右线进口2台开敞式TBM预备洞为例,针对钻爆法施工中所遇到的富水浅埋、软硬不均且频变的Ⅵ、Ⅴ、Ⅳ级围岩地层,以“岩变我变,主动应对,减震防坍”为原则,分别采取变换台阶高度动态光面爆破关键技术、三台阶预留核心土环形导坑松动爆破技术、爆破先掏槽与液压破碎锤后扩修边技术、悬臂掘进机(铣挖机)开挖上台阶与下台阶松动爆破技术、液压破碎锤开挖上台阶与反装松土器扩修边及拱脚弱爆破等开挖与爆破关键技术。采取了开挖与爆破关键技术后,施工安全、快速,顺利完成了预备洞施工。

短台阶快速封闭成环法在隧道施工中的应用

结合某隧道施工实践,探讨软岩隧道地层沉降变形的成因及两台阶预留核心土环形开挖法控制变形的机理,给出短台阶快速封闭成环法开挖的工艺流程、操作要点,并借助监控量测数据所反映的围岩变形特点,阐释如何通过量测信息进行施工指导,以期为类似工程施工提供借鉴。

软土地质承台深基坑预留核心土开挖施工关键技术

埋入式桥梁承台底被动区土体为软土地质,深基坑支护开挖方案对工程成本及施工效率有很大的影响。论文叙述软土地质承台深基坑预留核心土开挖施工关键技术,很好地解决了深基坑承台施工的工程成本和施工工效的问题。

季节性冻土区浅埋隧道两台阶留核心土施工技术

元山隧道地处高原季节性冻土区,为浅埋软岩大断面隧道,原设计采用三台阶七步开挖方法。隧道地层条件主要是石炭系砂岩、泥岩,属V级围岩,含水量较大;受季节性冻融影响,隧道施工中出现了较大变形;通过现场取样试验和理论分析,经综合比选,改用两台阶留核心土开挖方法并增加施工辅助措施,解决了季节性冻土区浅埋软岩隧道施工大变形难题,有效地保证了隧道施工安全和质量,加快了施工进度。

富水软弱围岩隧道施工技术研究

以国家一带一路重点项目“云南临沧临翔至清水河高速公路马家寨隧道工程”为依托,研究富水软弱围岩隧道施工技术。通过有限元软件MIDAS GTS NX建立隧道三维实体模型,对隧道的围岩稳定性、围岩应力进行分析,并结合现场监测数据验证施工方案的有效性。研究结果表明:围岩应力呈对称分布,受力状况良好,隧道拱脚处产生应力集中现象,最大主应力为1.41×10^4 kPa;数值模拟拱顶最大竖向变形、拱腰水平收敛分别为35.03 mm、24.88 mm,现场监测值分别为42.12 mm、23.64 mm,验证了富水软弱围岩隧道施工技术的有效性。

超大型沉井施工期受力分析研究

五峰山长江大桥北锚碇沉井平面尺寸为100.7m×72.1m、高56m,平面尺寸位居世界第一。一般大型陆上沉井首次排水下沉开挖均采用由中间向四周扩散的方式取土下沉,施工期受力分析取"大锅底"状态计算初始下沉时应力。若采用传统方法施工,经验算,沉井底部混凝土应力将会超出抗拉强度。为防止沉井底部拉应力过大,通过理论分析研究,在本项目上创新性提出"十字槽同步开挖"、"分区开挖"、"预留核心土开挖"等工艺,降低了结构应力,保障结构安全。

基于FLAC3D大断面浅埋偏压隧道开挖方式数值分析

以V级软弱围岩杏花村偏压隧道工程为背景,应用有限差分软件FLAC3D对大断面偏压隧道进行开挖数值模拟,研究大断面浅埋偏压隧道中微台阶法与环形开挖预留核心土开挖的不同效果。结合杏花村三车道隧道施工实测数据,通过对比分析发现模拟结果与实际监测结果一致。FLAC3D准确模拟软弱围岩浅埋偏压隧道开挖,结果表明:在大断面偏压隧道开挖中,偏压侧位移较大,施工过程中,可采取在偏压侧设置挡土墙或加厚衬砌厚度的措施。通过对数值模拟中围岩应力状态、衬砌结构内力的比较,综合考虑后采取环形开挖预留核心土法进行大断面偏压隧道开挖,有较好的施工效果。

新龙过坝交通隧道塌方处理施工技术

新龙交通隧道塌方段长40 m,影响段长106 m。通过采用25 m超长大管棚结合台阶法预留核心土技术,为避免爆破扰动采用破碎锤开挖,历时6个月成功完成了塌方处理。阐述了所采用的施工工艺及方法,所取得的经验可为今后类似工程问题处理提供参考。

大型陆地锚碇沉井下沉结构受力分析及关键技术

五峰山长江大桥是世界上第一座跨度超过千米的公铁合建钢桁梁悬索桥,其北锚碇沉井长100.7 m、宽72.1 m、高56 m,具有平面尺寸大、入土深、重量大、结构柔等特点。沉井施工过程中结构受力复杂,目前并无针对该类超大沉井施工期受力特性研究的先例。为了防止常规"锅底式"方式开挖下沉时因沉井跨度过大造成结构开裂,提出"核心土预留"滞后开挖方式,在沉井中间部位形成一定范围的支撑,减小沉井受力跨度,有效的改善了沉井结构受力、确保了结构安全,并通过MIDAS FEA有限元软件模拟计算与应力监测对该开挖方式进行分析探究,验证了此方法的可行性。

隧道穿越绿泥石片岩地段施工方案优化比选

何家寨隧道在穿越绿泥石片岩段的原设计方案采用台阶法+临时仰拱支护进行施工。项目在施工过程中按照原方案施作30m后,根据掌握的现场围岩情况及实时监控量测数据分析得出:掌子面开挖完成后,围岩的自稳能力较差,易在拱部出现坍塌、掉块等不良地质情况,需要对围岩进行及时支护,形成新的应力分布空间。初期支护完成后整个围岩沉降变形可控,满足设计要求。根据施工经验和查阅相关资料,采用环形开挖预留核心土穿越隧道绿泥石片岩段,可以最大程度减少临时支护对施工的干扰,减少临时拱架安装和拆除的工作量,降低施工成本,降低施工安全风险及难度,提高施工效率。

拱脚小圆弧黄土隧道三台阶施工及病害防控综合施工技术

文章以西北地区某高速公路大断面黄土隧道为例,通过将隧道初期支护拱脚直墙钢架优化为与仰拱连接的小圆弧钢架、二次衬砌拱脚直墙断面调整为受力更好的曲墙断面、增设隧底仰拱围岩侧碎石排水盲沟、开挖初支采用预留核心土短三台阶工艺等施工举措预防黄土隧道病害。

环形开挖预留核心土法在杨柳垭隧道洞挖中的应用

大断面软弱围岩采用普通台阶法开挖若支护不及时拱部容易出现垮塌现象,从而导致施工进度缓慢,质量和安全难以得到保障。因此,隧道开挖施工必须采取合理的施工方法对质量、安全、进度进行控制。以杨柳垭隧道工程为例,介绍了大断面软弱围岩采用环形开挖预留核心土法的施工工艺、施工参数以及施工措施,有效地对隧道开挖各个环节进行控制,取得了较好的效果。