大断面海底隧道异常变形控制措施研究

厦门海底隧道是我国第一条海底隧道,其地质条件差,地下水丰富,施工过程中,支护结构常发生较大的变形,为了保证施工安全,应寻求一套合理的控制措施用以抑制异常变形。基于厦门东通道海底隧道的现场实测数据,并结合数值模拟,对设置锁脚锚杆、加强临时支护刚度、仰拱注浆、井点降水、改变工法以及各种措施组合等控制措施进行了研究,制定了抑制异常变形的工程对策。研究结果表明,所列举的各工程措施都可以在一定程度上减小隧道支护结构的变形,而且这些措施也会在一定程度上降低围岩的塑性区范围。例如,在采用锁脚锚管后,隧道的拱顶下沉可减小约17%,减小水平收敛约12%;仰拱注浆适用于控制初期支护封闭后隧道发生的整体下沉,可减小拱顶下沉约18%。这些措施可为厦门海底隧道后续施工及类似工程提供一定的参考。     

深埋软岩公路隧道大变形段双层支护方案研究

根据云南省云临高速公路大亮山隧道穿越复杂地质条件时出现的初期支护开裂、仰拱隆起等灾害，单层初期支护无法抵抗围岩压力，采用双层初期支护进行优化设计。利用有限差分数值模拟软件对单层初期支护与双层初期支护开挖后围岩与支护结构力学响应进行对比，并与现场监测数据对比分析。研究结果表明：单层初期支护拱顶沉降、仰拱隆起、二次衬砌内力、塑性区半径均大于双层初期支护，采用双层初期支护可以保障隧道安全掘进；针对隧道拱顶沉降与仰拱隆起变形曲线，建议采用扩大拱脚、尽早施作仰拱、增设锁脚锚杆等措施控制隧道的变形、开裂等灾害。     

挤压性软岩隧道大变形灾害及控制措施研究

软岩大变形隧道修建时,由于围岩自稳能力弱,隧道时常发生较大收敛问题。根据云南省云临高速公路大亮山隧道地质勘察报告,对ZK20+160～ZK20+320段初期支护大范围开裂、仰拱隆起严重等问题采用有限差分数值方法进行模拟研究。通过对数值模拟结果的分析得出软岩大变形隧道变化规律,并由此提出相应的设计施工优化措施。研究表明：隧道拱顶沉降与仰拱隆起大,隧道围岩塑性区半径大,符合高地应力下软岩大变形隧道开挖的物理力学变化特征;将数值模拟二次衬砌拱顶沉降曲线与现场实测拱顶沉降曲线对比分析,结果表明两者变化规律一致;针对现场初期支护开裂、仰拱隆起与钢拱架扭曲变形等工程问题并结合数值模拟结果,建议采用双层支护、增设锁脚锚杆和仰拱尽早封闭等优化措施控制隧道变形开裂问题。     

复杂结构形式隧道的围岩位移监测分析

 厦门市梧村隧道为双向六车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由双连拱、小净距、初期支护连拱和分离式隧道组成。现场监测工作以隧道拱顶沉降和围岩收敛为主,结合施工措施和开挖工序进行全面分析。研究成果表明：三导洞法施工主洞沉降所占比例不到侧导洞沉降的一半,双连拱隧道结构型式适用于对沉降控制要求较高的隧道工程;CRD1部开挖产生的拱顶沉降可以超过累计沉降值的50%;核心土开挖后布设测点造成的总损失量约占累计沉降值的37.5%;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;管棚区域出现较大下沉与管棚工作室的断面稍大以及管棚两端受其自重影响较大有关;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小;开挖和注浆是引起围岩出现较大收敛变形的主要施工因素,其中注浆对围岩的收敛位移影响更大;初期支护连拱隧道右洞开挖对左洞二次衬砌的收敛稳定有一定的影响。     

大断面黄土隧道变形控制技术及支护受力特征

本文以宝兰客专西坡隧道的现场施工为工程背景,通过现场设置试验断面进行试验量测,量测内容包括围岩压力、初支钢架内力、洞内拱顶沉降和周边收敛,来研究支护结构的受力规律,并分析三台阶临时仰拱法、合理选定开挖进尺、超前支护、拱脚变形控制和仰拱封闭距离控制等隧道变形控制技术的实施效果。最终得出,土压力最大值分别为536.k Pa和267.1k Pa,分别在左侧仰拱和右侧拱脚达到;初支钢架内力内外侧最大值为173.99MPa和16.85MPa,分别在左侧上导、右侧下导拱脚达到;围岩压力和初支钢架内力值均控制在要求范围内。拱顶最大沉降分别为110.2mm和115.1mm,周边收敛最大值分别为3.8mm和37.1mm,均控制在要求范围内,验证了西坡隧道施工变形控制技术的实施效果。拱顶沉降和周边收敛在上导开挖阶段变形速率最快,在仰拱封闭后基本趋于稳定,建议减小上导开挖进尺及台阶长度,并采取合理施工进度安排,尽量缩短上导的封闭时间。     

大跨度隧道CRD法穿越含水软弱层沉降变形控制

 正在施工的厦门翔安海底隧道两端陆域段采用CRD法长距离穿越含水软弱层,为保证施工安全快速的通过,施工中通过差分软件计算分析及结合现场监控量测数据,探讨CRD法隧道拱顶下沉量及其在各个导坑开挖过程中的分配比例以及导坑施工顺序对沉降的影响。计算及现场量测结果都表明,CRD1开挖产生的拱顶沉降所占整体沉降的比例约为40%,拱顶下沉通常为最后收于一稳定值的台阶状上升曲线,初期支护全封闭后,结构整体仍有一定量的下沉,一般小于10%,尽快闭合仰拱对减小拱顶下沉有很大帮助。施工时应控制施工进尺,相邻导坑间距不大于10～15 m,并尽早设置临时仰拱,使支护结构成环。     

厦门翔安海底隧道陆域段CRD法位移监测分析

 厦门翔安海底隧道陆域段为软弱地层三车道大断面浅埋暗挖隧道，主要采用交叉中隔壁(CRD)法施工，结合现场施工情况对该隧道CRD法位移监控量测结果进行研究。研究结果表明，该隧道CRD法施工监控量测判断指标应以拱顶下沉为主，水平收敛为辅；拱顶下沉通常为最后收于一稳定值的台阶状上升曲线，各分部开挖引起的拱顶下沉增量呈一定比例关系，可用于对最终拱顶下沉量的预测和控制时机参考，施工中应重点控制引起约占总下沉量一半的CRD1初期支护尽早封闭；该隧道陆域段CRD法施工中CRD1最终拱顶下沉控制标为200 mm比较合适。综合位移监测分析和现场施工经验认为，翔安隧道陆域段CRD法相邻导坑掌子面间距控制为10～15 m，每循环开挖1.0～1.5 m(极软弱地段只允许开挖0.5 m)后立即支护，导坑内台阶长度控制在6 m以内，及时封闭仰拱，对控制最终拱顶下沉和保证支护结构稳定性成效良好，对隧道后续施工控制具有很好的指导意义。     

浅埋大断面公路隧道拱顶沉降处治分析

对于浅埋大断面隧道，施工过程中初支拱顶下沉侵限是为常见灾害。及时采取合理的控制措施避免沉降变形的继续发展，对隧道安全施工至关重要。以西南地区某浅埋大断面公路隧道拱顶下沉处治方案分析为依托，根据数值模拟分析研究与现场监控量测，对处治方案的合理性进行分析。结果表明，采用3排?108 mm锁脚钢花管分别对上、中、下台阶拱脚进行注浆加固，可有效控制浅埋大断面隧道拱顶下沉。此方案相较于增设临时仰拱或竖向支撑更加经济合理，同时可加快施工进度，取得了良好的效果。     

非对称小净距隧道施工顺序优化分析

结合在建的大连至旅顺中部通道工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对非对称小净距隧道不同施工顺序,从拱顶下沉、水平位移、初期支护内力以及围岩塑性区方面进行对比分析。结果表明,非对称小净距隧道小断面先行、较大断面后行在控制隧道周边拱顶下沉、水平围岩、初期支护结构内力以及中间岩柱整体稳定性更有效。因此,小断面先行大断面后行为非对称小净距隧道的最佳施工顺序。     

深埋黄土隧道受力变形特性分析

本文研究了深埋黄土隧道在施工开挖过程中围岩与初期支护结构的变形特性及稳定性,通过对连霍高速公路古浪隧道围岩的变形进行现场监测与计算分析,采用有限元软件对隧道施工过程进行数值模拟分析。得出以下结论:对于深埋黄土隧道,在施工过程中超前支护尤其应加强拱顶和拱脚处支护结构的强度;应尽可能早的施作仰拱,减轻隧道底部的隆起;为了减轻拱铰处的应力集中现象,拱铰和仰拱之间应圆弧连接。     

局部破碎带渗水条件下海底隧道稳定性的有限元极限分析

 以存在局部破碎带的青黄海底公路岩质隧道为例，考虑到海水的渗透性，采用有限元极限分析法分析海底隧道岩体注浆加固前、后的稳定性。计算结果表明，隧道整体是安全的，此种情况下，隧道衬砌原则上可按无水压设计，衬砌厚度与采用全水头设计相比可以大大降低。但当存在局部破碎带时，隧道安全系数降低，破碎带越宽，注浆堵水圈厚度越小，安全系数越小。与完整围岩破裂面位于两侧相比，含倾角45°破碎带围岩的稳定性最差。因此，必须做好破碎带的超前注浆堵水加固，以减少其渗水量，并对破碎带进行局部加固，此种情况下，隧道衬砌原则上可按有水压设计。     

平顶山矿区深部大规模松软围岩巷道支护技术

针对平顶山矿区深部大规模松软围岩稳定性控制问题，以典型大规模松软围岩巷道为研究对象，研究确定其围岩的赋存条件，采用离散元方法模拟巷道围岩的变形破坏过程，揭示其破坏机制，提出相应的支护对策，结合深部巷道围岩稳定性控制理论拟定支护的总体思路，确定具体支护方案，研发围岩巷道的抗折抗裂喷层技术及深部巷道底臌治理技术。研究结果表明：围岩承受的高地应力与其自身低强度之间的矛盾是造成深部大规模松软围岩巷道失稳的主要原因；巷道首先在拱顶、底板中央区及两侧边墙受张拉破坏，拱肩及两侧底角受剪破坏，破坏区范围逐渐向深部扩展直至失稳。现场实测数据表明：在方案实施2个月后，锚杆、锚索受力在较高值趋于恒定，充分发挥了支护作用；水平收敛、拱顶下沉和底板臌起趋于稳定，大规模松软巷道围岩稳定性得到有效控制。     

大跨小净距隧道衬砌力学行为现场测试研究

综合采用现场测试及数值计算方法,对深圳市南坪快速II期双洞八车道小净距隧道施工中二衬受力分布规律,以及不同间距下近邻隧道施工后行洞对先行洞二衬结构受力的影响进行研究。研究结果表明:二衬各点轴力和弯矩值均较小;拱顶处、远离中岩柱侧的边墙和中岩柱侧拱脚部位有可能出现较小拉力,应注意防止混凝土开裂;Ⅳ级围岩、30 m净距条件下,后行洞开挖对先行洞支护受力的影响范围为掌子面后方40 m内,围岩越好,影响范围越小;仅拱顶处主应力表现为受拉,其余部位表现为受压,其中左、右拱脚处主应力压力值最大。随着净距的逐渐增大,拉应力与压应力值变化很小,没有一致增大或减小的趋势,净距变化对支护的应力影响不明显。     

地下厂房顶拱预应力锚索监测成果分析

本文对小浪底工程地下主厂房顶拱安装的锚索测力计在开挖期间监测的资料进行了初步分析,就后张锚索张力的孔道摩擦损失进行了初步计算。两者分析的吻合说明,这一阶段的监测资料所反映的锚索张力增加并不是表明厂房顶拱岩体因开挖而发生了下沉变形，而是锚索锁定后自身应力调整的结果，但这期间厂房的开挖爆破对锚索张力变化有瞬时影响。     

碳化泥质板岩大断面隧道围岩松动圈测试研究

围岩松动圈范围是隧道、巷道及类似地下工程设计、施工和评价围岩稳定性的重要技术参数之一。针对吉图珲高速铁路小盘岭大断面碳化泥质板岩隧道在掘进过程中发生的地层变形大、频繁更换钢拱架以及隧道局部多次发生垮塌这一严重现象,采取多点位移计监测及超声波检测技术,对小盘岭隧道围岩松动圈范围进行测试。在此基础上,通过改变围岩壁后注浆深度,对比分析控制效果。现场测试表明,小盘岭隧道围岩松动范围大,平均达到约5 m,隧道开挖右侧松动圈范围大于左侧松动圈范围,原支护方案中锚杆长度仅为4.0 m,径向注浆管长度为3 m,初步判断施工步距大以及锚杆长度过短是造成隧道围岩失稳的重要因素。在后续的施工过程中,采取右侧及拱顶锚杆长度为6.5 m,左侧锚杆长度为6 m,围岩径向注浆管长度增加到5 m,经过优化后的锚杆长度参数明显改善了围岩的支护效果,监测表明隧道拱顶沉降及围岩收敛速率明显减小,拱架受力明显降低,降低了隧道施工风险,并为类似工程的设计及施工提供参考。     

黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩压力特征研究

 为准确认识黄土地区浅埋暗挖三连拱地铁隧道围岩和支护体系在施工过程中的应力变化规律,以西安地铁二号线工程为依托,开展较大规模的现场测试工作,对围岩与初期支护接触压力、初期支护与二次衬砌接触压力及各测试部位围岩压力随施工进展的变化规律进行研究。研究结果表明：先开挖洞室初期支护各部位(仰拱位置除外)所受的围岩压力均大于后开挖洞室初期支护所承受的压力;隧道拱顶与仰拱底部围岩压力随开挖跨度的增大而增大;左、右线中隔墙底部因承担了较大的上部土体荷载而受力最大;二次衬砌施作后初期支护结构受力整体增大;初期支护与二次衬砌承受的荷载比例分别为52.81%和47.19%,设计时可按50%进行取值;先行施工的各部位围岩压力随后续洞室的施工均出现增长趋势。