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。     

分岔隧道超大断面段施工方案研究

分岔隧道兼有大跨度隧道、连拱隧道、小净距隧道和分离式隧道的所有特点,结合在建的大连市南部滨海大道东端桥隧建设工程,建立有限元数值模拟分析模型,针对分岔隧道超大断面段施工方案进行对比分析。分别研究CRD法、双侧壁导坑法和三台阶七步法3种施工方案下隧道拱顶下沉、水平位移、围岩应力和初期支护内力的变化规律。分析结果表明,双侧壁导坑法在隧道周边拱顶下沉、水平位移以及围岩的稳定性控制方面较CRD法和三台阶七步法更有效,是分岔隧道超大断面段最优的施工方案。     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

海底隧道浅埋暗挖段CRD法不同施工工序比较

 在建工程厦门东通道(翔安)海底隧道是我国大陆地区第一座海底隧道,陆域浅埋暗挖段地质条件较差,多为全、强风化花岗岩,且含水量高、强度低,因而采用CRD法施工,该施工段围岩条件差、结构跨度大,且国外相同工程条件下可借鉴的经验也较少。据此,对该施工段采用现场监控和数值模拟2种手段,分析了不同施工工序各部开挖对拱顶下沉、水平收敛及结构内力的影响,2种方法所得结果吻合良好。研究结果表明,在此特定隧道围岩条件下,CRD1,2超前与CRD1,3超前相比,各施工部的开挖引起拱顶下沉量的比例基本相同,但前者所引起的CRD1,3拱顶下沉量分别高出后者约70%,45%,而CRD1的绝对收敛值约大于后者15%,结构内力也略大于后者。以上研究成果为隧道的信息化施工提供了依据,也为今后的相关工程积累了经验。     

锁脚锚管和仰拱注浆对控制大断面海底隧道位移的有效性分析

 厦门海底隧道两端陆域软弱地段大断面浅埋暗挖施工中，部分断面拱顶下沉偏大。对量测数据进行分析后发现，隧道发生的整体下沉(包括开挖中的各部整体下沉和初期支护全环封闭后的整体下沉)是构成隧道拱顶下沉量偏大的一个重要因素。为控制隧道结构变形过大这一问题，施工中根据经验采用锁脚锚管和仰拱注浆。为探知两种处理措施的实际效果，首先利用设计文件提供及现场试验获取的支护结构及围岩的物理力学参数，对其进行数值模拟。然后通过对数值模拟结果与现场实测数据进行综合分析，得出以下结论：锁脚锚管在控制开挖中隧道发生的整体下沉方面比较有效，可减小拱顶下沉约17%，减小水平收敛约12%；仰拱注浆比较适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%；另外这两种措施都能在一定程度上减小洞周围岩塑性区范围，并提高支护结构安全性。     

渝怀铁路彭水隧道出口大跨段施工方案的数值分析

对渝怀铁路彭水隧道出口段大跨度隧道，采用中壁法和下导坑超前台阶法两种不同施工方法开挖过程的二维有限元计算，对比分析了两种开挖方式下引起的地层沉降、隧道围岩塑性区、隧道衬砌内力以及拱顶下沉的变化特点，结果得出采用下导坑超前台阶法施工要比中壁法安全，因此该大垮度隧道宜采用下导坑超前台阶法施工。     

三台阶七步法在软岩隧道应用技术探讨

探讨了三台阶七步法在软岩隧道中的应用，对超前地质预报、加强支护、步距控制、监控量测等关键技术进行了分析，并与双侧壁导坑开挖法、CRD法等进行了比较，总结归纳了该法的优点，以期更加完善的推广应用该工法。     

极高地应力千枚岩隧道施工围岩的变形与控制

以谷竹高速关垭子隧道大变形为背景,在对控制软弱围岩隧道大变形的几种典型方法的作用机理进行分析基础上,采用大型有限差法软件FLAC3D对几种方法进行了数值模拟分析,结合现场监控量测作出以下效果评价:(1)理论计算及实际情况表明三台阶法及CRD法均不能满足施工安全要求;(2)经计算表明双侧壁导坑法在围岩变形、初期支护应力等方面优于三台阶法及CRD法,可以满足施工安全要求。     

滑坡软弱层地段隧道进洞施工技术

以兰渝铁路四方山隧道段进洞施工为例,介绍了三台阶弧形导坑预留核心土进洞施工方法和基底软弱层换填处理方案,并从进洞准备、边、仰坡防护、拱顶土体加固、进洞开挖等方面,阐述了隧道进洞施工技术,经施工监控量测证明,该施工方案快速、安全,值得推广应用。     

渝怀铁路彭水隧道出口大跨段施工方案的数值分析

对渝怀铁路彭水隧道出口段大跨度隧道 ,采用中壁法和下导坑超前台阶法两种不同施工方法开挖过程的二维有限元计算 ,对比分析了两种开挖方式下引起的地层沉降、隧道围岩塑性区、隧道衬砌内力以及拱顶下沉的变化特点 ,结果得出采用下导坑超前台阶法施工要比中壁法安全 ,因此该大垮度隧道宜采用下导坑超前台阶法施工。     

厦门海底隧道右线穿越F1风化槽施工方案探讨

 厦门翔安海底隧道右线A2标需要穿越F1风化槽段，制定切实可行的穿越F1风化槽段施工方案显得尤其关键。针对该工程施工难度大、工期紧、施工风险大和质量标准高等特点，并结合厦门海底隧道的工程地质特点，制定了穿越F1风化槽段的总体施工技术建议方案，分别从超前地质预报、风化槽段的开挖及支护方案、帷幕注浆、施工排水系统、隧道衬砌施工、突发事件应急处理预案等方面阐述了钻爆法穿越F1风化槽的施工方案与施工注意事项，为工程合理方案的选取奠定基础。     

厦门翔安海底隧道穿越富水砂层施工技术

 厦门翔安海底隧道是中国大陆修建的第一座海底隧道，全长6 051 m。隧道在海域浅滩段有约610 m穿越富水砂层，是该工程施工的难点之一，也是以往海底隧道施工过程中所未曾遇到过的，没有现成的施工经验可供借鉴。主要研究和介绍厦门翔安海底隧道穿越该段富水砂层的施工关键技术，即在地表采用地下连续墙和疏干减压井对砂层进行分仓隔水、降水，在洞内采用TSS小导管超前预注浆对砂层进行固结处理。研究和施工实践表明，该隧道在穿越海域浅滩富水砂层段施工过程中，采用洞外和洞内相结合的施工技术是可行的，操作简便、效果明显，对同类地质条件下的地下工程施工具有一定的借鉴意义。     

厦门翔安海底隧道富水砂层注浆试验

 针对我国第一条海底隧道——厦门翔安海底隧道富水砂层段进行注浆试验，采用钻孔取芯和压水的方法对注浆效果进行检验，摸索该条件下的一些注浆规律，提出注浆量、注浆压力、注浆速度、扩散半径等注浆参数。通过试验研究海水对浆液强度的影响。研究结果表明，海水延长初凝时间、减缓浆液强度上升的速度、稀释浆液并加剧不均匀扩散。结合翔安海底隧道施工注浆的经验可以得出，以上几个问题是在海水注浆中值得深入研究的，其研究结果可为厦门海底隧道注浆的设计、施工提供指导，并可为相关工程提供重要的参考。     

海底隧道结构健康监测设计研究

 由于海底隧道工程环境的特殊性与复杂性，因此为保证海底隧道运营安全，必须对海底隧道进行长期的结构健康监测，以此了解隧道结构在复杂环境中的受力变化状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况做出评估并加以有效处理。在对隧道结构健康监测现状进行总结后，针对海底隧道工程特点，结合在建的厦门翔安海底隧道工程，通过必要的数值模拟计算，首先确定出该隧道的监测内容及重点监测部位，随后结合工程实际情况确定监测断面位置、监测项目及监测仪器的选择、监测点布置等内容。同时，研究结果表明：(1) 不良地质段隧道结构安全监测，除对该位置隧道结构进行重点监测外，还应当在邻近较好地质条件处设立辅助监测断面，便于分析不良地质条件对隧道结构的影响作用；(2) 海底隧道结构的渗漏情况可通过监测其重点部位，如拱部的衬砌开裂情况，并配合相应位置的衬砌结构水压变化情况而间接获得。研究结果将对我国在建或拟建的海底隧道结构健康监测起到一定的指导作用。     

海底隧道衬砌结构设计

 海底隧道围岩水通常具有稳定水位和充足补给,隧道结构受长期的水压力作用,衬砌计算中应首先确定水压力荷载大小,并综合考虑隧道涌水量的大小,由此对衬砌断面的拟定、衬砌类型的选择、衬砌结构安全性进行评价计算。正在建设的厦门翔安海底隧道衬砌结构设计时,通过不同防排水方式下衬砌背后水压力特征的模型试验表明,作用于全封闭衬砌上的水压力是不能折减的;根据陆域和海域不同地段预测全隧道涌水量,由于无法满足运营期间的排水,衬砌结构必须采用全封闭形式或限制排放形式;利用ANSYS有限元软件,根据外水压力大小与围岩压力组合下对不同的隧道衬砌断面进行对比分析计算,以得出结构受力最为经济合理的断面形式;并以此断面按荷载结构模式法进行全封闭衬砌结构计算。计算结果及建设的实际情况表明衬砌受力合理。     

超浅埋大断面隧道双侧壁导坑法施工参数优化研究

为研究在软弱地层、富水、超浅埋等复杂建设条件下,采用双侧壁导坑法修建大断面隧道的适用性和合理施工参数,本文以厦门翔安海底隧道陆域段行车隧道工程实例为依托,采用数值模拟结合现场应用分析开展研究。结果表明:竖直临时支撑控制竖向沉降能力优于弧形临时支撑,但弧形临时支撑的总体受力分布和抵抗侧向变形明显优于竖直临时支撑,推荐采用弧形临时支撑;推荐导坑内上台阶长度为4m,下台阶长度为8m,左右导坑间距8m,中导洞间距30m,每循环开挖一般控制在1m,即两榀钢拱架;一次拆撑10m,保留40m初期支护全封闭且变形稳定的未拆撑段;采用优化调整后的双侧壁导坑法,可适用于该工程复杂建设条件,工效显著提高,陆域段月均进尺达到55m。     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一，一旦发生海床塌陷，海水可能大量涌入隧道，将造成灾难性后果。因此，明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景，根据普氏平衡拱理论，对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析，明确地表塌陷的发生机制，并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因，在此基础上提出相应的控制技术，并在隧道后续施工中得到应用，取得了理想的控制效果。研究结果表明，严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工，可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。