高地应力富水软岩铁路隧道变形机理及施工控制措施

云南玉磨铁路曼勒一号隧道地处喀斯特地貌区,现场施工中遇围岩地应力高、变形量大、变形持续时间较长等问题,导致初支变形严重,影响施工进度,其中高地应力是导致围岩大变形的主要原因。通过建立力学模型分析与施工现场试验,提出开挖迂回导坑释放高地应力的控制措施,降低隧道围岩大变形风险。研究结果显示:通过数值模拟分析增设迂回导坑后,隧道正洞围岩变形量有效降低,拱顶沉降及拱腰收敛分别降低38.46%和58.34%,围岩塑性区最大塑性应变减小25.40%,围岩及初支结构应力减少了20%~24%。现场施工中,迂回导坑段隧道比仅开挖隧道正洞的围岩变形量减少了61.92%。迂回导坑的开挖能够有效控制变形量及变形速率,现场试验效果良好,施工进度得以加快。

富水岩溶隧道下穿充填型溶腔技术措施及力学分析

以云南玉磨铁路巴罗二号隧道为背景,研究富水岩溶地区充填型溶腔对隧道围岩力学特性的影响以及相应的处治方法,运用有限元软件MIDAS GTS NX建立充填型溶腔处治前后两种工况下的隧道模型,分析了两种工况下隧道围岩的力学特性,提出在充填溶腔位置采用超长管棚加固的方法对围岩变形进行控制,并通过现场试验段验证超长管棚的加固效果。结果表明:运用超长管棚对充填溶腔处围岩进行加固后,溶腔与隧道间塑性贯通区消失,围岩竖向位移减少76.3%,左侧拱腰收敛减少63.85%;隧道施工过程中,超长管棚弯矩值与轴力值随施工步序不断增大且逐渐均匀分布,超长管棚应变解析值与模拟值分布规律基本一致;对比数值模拟与现场实测数据,并结合现场试验段应用效果,采用超长管棚加固措施后,围岩变形量值得到有效控制,施工效率和安全得到明显提高,为后期类似施工状况提供借鉴。

重庆铁路转体桥不平衡重称重与配重试验研究

以重庆铁路枢纽东环线珞璜南右线特大桥上跨既有渝贵线铁路工程为依托,通过不平衡重称重试验及配重,分析转体桥的不平衡力矩、偏心距等参数,研究转体桥不平衡重施工控制技术。结果表明:在加载初期,30号墩横向及纵向称重位移随加载缓慢增大,位移突然增大时,转动体由静摩擦状态转化为动摩擦状态,球铰发生微小转动,对应顶力即为所求临界力。该桥30号墩纵向不平衡力矩1449.7 kN·m,偏心距0.027 m,横向不平衡力矩976.8 kN·m,偏心距0.018 m。T构纵向、横向偏心距分别设置为0.05 m、0 m,纵向配重设置在边跨侧距离球铰中心40 m处,重量为10.4 t,横向配重设置在曲线外侧距离球铰中心3.5 m处,重量为27.9 t。启动、转动时所需牵引力分别为822.4 kN、493.4 kN。转体角度23.11°,历时30 min顺利转体到位,证明配重方案的可行性。

重庆铁路转体桥施工力学特性分析及监控

以重庆铁路枢纽东环线珞璜南右线特大桥连续梁跨越既有渝贵线铁路工程为依托,研究了转体桥施工力学特性及监控技术。采用Midas civil软件建立桥梁模型,研究转体桥关键工况的力学特性,对比分析了桥梁变形、内力的数值模拟值与现场实测值。结果表明:危险工况中箱梁截面应力最大发生在跨中,其值为12.36 MPa,位移最大发生在8#梁段与9#梁段交界面,其值为26.34 mm。支座及跨中两个位置是关键工况中危险受力处,悬臂根部截面应选为应力监测截面。线形监测表明在转体施工过程中,小里程、大里程侧梁顶标高数值模拟值与实测值差值最大分别为17 mm、19 mm;转体完成拆除支架后,主梁线形变化较大,小里程、大里程侧变化最大分别为16 mm、20 mm。悬臂梁根部应力监测表明,顶板应力值始终大于底板应力值,最大压应力发生在顶板处,其值为8.14 MPa,小于C55混凝土抗压强度标准值,顶板、底板处应力数值模拟值与实测值差值最大分别为0.92 MPa、0.81 MPa。以上均满足设计要求,保证了转体施工安全,为同类型施工提供了借鉴经验。

埋深对大管幕支护隧道下穿高速公路施工的地表沉降影响研究

以重庆铁路枢纽东环线新白杨湾下穿高速公路隧道工程为依托,研究了大管幕支护下隧道埋深对下穿高速公路地表沉降的影响。采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立隧道施工模型,分析埋深分别为2.5m、3m、4m、6m、10m、和15m共6种工况下地表沉降、围岩变形以及初衬内力等力学特性的变化规律,并通过模拟值和实测值对比确定本文方法的正确性。研究结果表明:随着埋深的增大,隧道的施工对地表沉降影响范围逐渐增大,沉降最大值逐渐减小,埋深超过15m时,地表沉降值基本不受埋深的影响。地层损失率随着埋深的增大而减小,当埋深超过一定深度时,隧道的开挖对地层扰动较小且扰动范围基本不变。埋深从2.5m增加到3m时,水平位移变化较小,埋深超过3m以后,水平位移迅速减小,埋深超过15m时水平位移值保持基本不变。初支应力随埋深先增大后减小,埋深3m时应力达到最大值。通过模拟值和实测值的对比分析可知,有限元结果合理且可靠,指导了本工程施工,对类似工程有指导意义。

风箱风机接力在隧道施工通风中的应用

在单线铁路长大隧道施工中,由于传统的风机安放在隧道洞口处,导致送风距离较大。其次单线铁路隧道内空间较小,洞内爆破、机械设备运转、焊接作业等,会产生大量有毒有害气体。如果隧道内通风效果不好,隧道内的有毒有害气体不能及时有效地排出,会对洞内施工作业人员的工作效率和身心健康产生较大的影响。本文结合玉磨铁路巴罗二号隧道斜井工区洞内通风设计施工情况,分析研究风箱风机接力在单线长大铁路隧道施工中的应用,希望为以后类似的隧道通风施工提供参考。

矮塔斜拉桥0号块托架设计与安全性分析

矮塔斜拉桥0号块最常采用的是托架法施工,这就要求托架要有足够的强度来支撑施工荷载,本文以成达万高铁渠江特大桥为背景,详细阐述了其0号块托架结构体系的设计,在此基础上,采用有限元方法建立0号块托架三维空间模型,详细考虑了不同工况下托架的受力特性,分析其强度、刚度及稳定性。有关经验对同类型的桥梁0号块托架的设计与施工具有一定的借鉴作用。

中老铁路勐远隧道软岩大变形特征及控制措施

为解决顺层偏压软弱围岩地层下隧道大变形问题,以中老铁路勐远隧道为工程背景,通过数值模拟与现场监测相结合的方法,对隧道围岩大变形特征进行分析,提出以小导管注浆加固为主,增设临时仰拱、锁脚锚杆等为辅的综合控制措施。结果表明:应用综合控制措施后,隧道大变形得到有效控制,围岩变形速率下降显著,拱顶沉降量降低92.9%,衬砌水平收敛降低86.5%。现场试验段监测结果表明,综合控制措施能够有效控制围岩变形,降低变形速率且缩短变形持续时间,使施工安全和进度得到有效保障。

隧道软弱破碎带围岩中CRD法施工技术应用的探讨

软弱破碎带围岩这一部分是隧道施工的特殊环节。因此在隧道开挖之前,要求科学运用全面的综合施工技术对隧道的软弱破碎带围岩进行特殊处理。该文结合广西壮族自治区资兴高速公路第六标段八坊分离式隧道（左线K57＋438~K59＋820、右线K57＋504~K59＋860）,进出口端仰坡岩土体均由第四系坡积物、全、强风化花岗岩组成,结构松散且富水。使得隧道洞口斜坡岩土体的稳定性极差的特点,提出了相关的施工处理措施,并详尽分析了CRD施工技术的具体应用,从而以论证CRD施工技术保证隧道稳的有效性。

市政工程地下隧道施工解析

本文结合实际工程案例,就市政工程地下隧道施工过程中出现的问题以及解决问题的方法进行分析,同时对市政工程地下隧道施工进行探究.

基于D-P屈服准则的富水岩溶隧道与导坑合理间距研究

运用弹性力学复变函数理论并考虑中间主应力的D-P屈服准则,建立迂回导坑和隧道正洞的力学计算模型;通过理论计算得出导坑与隧道正洞并行工况下的塑性区有效半径和贯穿半径,并与有限元模拟结果相结合,确定导坑合理的开挖半径及与隧道正洞的合理间距,并针对中老铁路玉磨段复杂岩溶隧道施工周期紧及难度大的难题,结合现场实际工况提出了通过开挖迂回导坑增加施工工作面的方案.结果表明:理论计算结果与有限元模拟结果吻合度较高,通过理论计算与有限元模拟相结合,确定的导坑开挖半径为3.5 m,与正洞间距为40 m;导坑与隧道正洞围岩位移实测数据均处于安全范围内,证明了迂回导坑施工方案的可靠性,能够为今后类似工程提供指导和借鉴.

滇西南地区软岩隧道洞口顺层仰坡滑移力学特性及加固措施

以滇西南地区玉磨铁路曼勒一号隧道洞口段为依托,针对顺层条件下软岩隧道洞口仰坡滑移破坏问题及相应加固措施进行研究,采用MIDAS GTS NX软件建立隧道洞口仰坡加固前后的三维模型进行模拟分析,依据加固前后洞口仰坡的力学特性提出“注浆锚索+框架梁”的加固措施.研究结果表明:在不影响隧道开挖的情况下水泥砂浆锚索沿顺层岩层法向插入地表注浆加固,可以降低隧道洞口及仰坡所受压应力,仰坡竖向位移最大减少14.26%,纵向位移最大减少43.57%,仰坡稳定性系数为2.1,该加固措施能够抵抗仰坡滑移,增强隧道洞口及仰坡稳定性.“注浆锚索+框架梁”顺层仰坡加固方案经现场施作后加固效果良好,可为相关工程提供参考.

浅埋隧道大管幕施工台阶法几何参数优化

研究了浅埋隧道下穿高速公路大管幕施工的台阶法几何参数优化问题.以重庆新白杨湾隧道工程为依托,采用数值模拟方法分析不同台阶参数对初支受力、围岩变形、开挖面稳定性以及对现场施工的影响规律.研究结果表明:拱顶沉降和水平收敛随着台阶长度增大而增大,应适当减小台阶长度;拱顶沉降和水平收敛随着台阶高度增大而减小,但应控制在合理范围;开挖面纵向位移随着台阶高度增大而增大,开挖面主应力随着台阶高度增大而减小.结合对现场施工便利性和施工效率的影响,最终确定台阶高度和长度分别取值在5.9 m和20 m左右时为最优参数方案.

超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制研究

以重庆铁路枢纽东环线新白杨湾下穿高速公路隧道工程为依托,研究了超浅埋隧道下穿高速公路施工沉降及控制问题.结合相关规范和类似隧道工程,提出本工程下穿高速公路路面沉降控制标准为20 mm.采用有限元分析软件MIDAS-GTS NX建立台阶法、CD法和CRD法3种不同工法施工模型,分析其围岩变形、围岩应力、塑性区域以及地表沉降等影响路面沉降的力学特性变化规律.研究结果表明:在控制围岩变形方面,台阶法控制效果较CD法和CRD法好;从塑性区的分布范围和塑性变形值来说,台阶法较优;台阶法施工最大路面沉降为12.6 mm,CD法和CRD法分别较之增大了39.68%和53.17%,所以台阶法控制沉降最佳.综合分析基础上提出浅埋隧道下穿高速公路施工变形控制措施,对同类工程有指导意义.

玉磨铁路软岩浅埋隧道冒顶机理分析及防治措施

以国家一带一路重点项目云南玉磨铁路曼勒1号隧道浅埋段为依托,结合现场施工中遇邻近断层破碎带隧道塌方冒顶事故,研究了西南地区软岩浅埋隧道冒顶防治措施.采用MIDAS GTS NX有限元软件建立邻近断层破碎带的浅埋隧道模型,依据隧道冒顶机理分析及有限元模型模拟分析结果,提出浅埋隧道支护方案.研究结果表明:在强化支护措施后浅埋隧道拱顶沉降及拱腰收敛均在允许变形量范围内;围岩塑性区主要集中在拱顶两侧及拱腰处,右侧塑性区范围较大,产生塑性破坏的风险较大.围岩最大主应力及初支最大主应力显示,隧道右侧拱腰处初支出现应力集中的风险较大,围岩出现应力集中后会导致受压破坏区和受剪破坏区逐渐增加,当两种破坏区域逐渐重合后围岩会产生塑性破坏,最终导致塌方冒顶.根据模拟计算及现场实际工况,本文提出在隧道塌方冒顶段采用“大管棚+小导管”超前支护组合、洞内全环I18型钢钢架附加临时横撑的支护防治方案,为了提高围岩稳定性对断层破碎带进行注浆加固,经现场施作后防治效果良好,为今后类似工程提供指导.

重庆某铁路转体桥关键结构力学特性分析与施工技术

以重庆珞璜南右线预应力混凝土连续梁桥上跨既有渝贵线铁路工程为依托,研究了转体桥关键结构力学特性及施工控制技术.运用Midas Civil建立桥梁模型,分析主要工况下转体桥整体、局部结构内力及变形,通过对施工时转体系统进行数值模拟,分析了转盘、球铰接触面等关键部位的力学特性;并探讨了转体系统、转体结构称重、配重及抗倾覆验算、转体等主要施工环节.研究结果表明:箱梁最大应力发生在跨中,为12.36 MPa,最大挠度发生在8、9号块交界面,为26.34 mm,成桥阶段静活载作用下,中跨、边跨最大向下挠度均发生在各自跨中位置,分别为31.64和14.41 mm,应力及挠度均满足设计要求;上下转盘与球铰交界两侧出现局部拉应力,为0.006~0.60 MPa,主拉、主压应力均满足规范要求;施工过程中下转盘压应力最大值发生在支架拆除后大里程一侧的测点4处,为7.68 MPa.结构内力及变形均满足规范要求,其方案可行,可指导施工.最后将建模理论计算值和施工现场监测数据进行比较分析,验证了本文方法正确性.