台阶法施工中下台阶开挖对预留变形量的影响

隧道施工中,预留变形量的合理确定能较准确的预计开挖轮廓,既可确保围岩充分变形而减小围岩压力,又可避免侵限的情况发生,对于隧道的设计和施工有重要影响。本文对台阶法施工下隧道的预留变形量的主要影响因素进行了分析和探讨,并通过现场实测与数值模拟相结合,结果表明,台阶法开挖中下台阶开挖引起的变形是围岩总变形的重要组成部分,可以达到总变形量的50%左右。确定预留变形量时必须充分重视下台阶开挖引起的变形。此工作可为今后类似的工程的实施提供一定的借鉴与参考。     

小断面隧道软弱围岩台阶法施工参数优化研究

为减小三台阶开挖法对隧道软弱围岩的变形影响,依托崤山隧道,通过数值模拟对三台阶开挖时的台阶长度、高度进行优化,研究分析不同台阶参数下隧道围岩变形情况及掌子面的稳定性,结果表明根据各参数对围岩变形及掌子面稳定性的影响,上中台阶高度宜取0.35H～0.4H;考虑到隧道小断面施工空间问题,上、中台阶长度宜控制在5m左右.通过隧道三台阶开挖实测变形分析,最大拱顶沉降为40.3mm,最大水平收敛为33.28mm,均控制在预留变形量之内,且支护结构的变形具有一定的规律性.     

软弱破碎围岩隧道开挖工法比选研究

软弱破碎围岩隧道的开挖一直是隧道工程施工的难点,其特点在于围岩开挖后变形量大,掌子面易失衡,施工过程中经常出现掉块滑塌等现象。为了进一步研究软弱破碎围岩隧道的合理开挖方法及施工过程中围岩和支护结构的应力、位移等变化,依托金家庄特长隧道工程,采用FLAC3D三维数值模拟手段分析了隧道在不同开挖方法(两台阶法、三台阶预留核心土法)下的受力及变形规律特征,研究表明:(1)开挖过程中采用三台阶预留核心土法时,围岩整体变形较两台阶法小;(2)从初支、二衬结构受力情况得出,采用两台阶法施工优于三台阶预留核心土法;(3)隧道的开挖工法应随开挖揭示的围岩的情况进行相应的调整。     

南山隧道开挖施工技术

结合南山隧道施工方案,针对该隧道围岩较差、易发生突水、突泥和变形塌方的特点,探讨隧道洞口和洞身开挖施工中不同围岩级别下的开挖方法,介绍了三台阶法、台阶预留核心土法、上下台阶法施工技术以及初期支护和辅助施工措施。     

公路隧道台阶法施工地层变形分析

以山西某高速公路隧道为工程背景,运用ANSYS大型有限元软件对台阶法施工过程进行了三维数值模拟分析,探究了该工法开挖隧道时引起的地层变形规律,得出了地层最大沉降主要发生在上台阶开挖后,约占70%,台阶法施工应减少分布开挖,上下台阶错开一定距离,预留核心土等有益结论,为以后类似工程施工提供参考。     

不同开挖方法对交叠隧道影响的模拟研究

以青岛某交叠隧道工程为例,模拟了3种不同施工方法开挖新线隧道的动态施工过程,分析了每种开挖方法对交叠区围岩及既有隧道衬砌的影响程度、交叠区围岩塑性破坏区形态特征;确定了不同施工方法每开挖步所产生的拱顶沉降量,为分步开挖的变形控制标准提供相关的理论依据,提出了采用台阶法-CRD法-台阶法的施工方式开挖新线隧道的建议.     

大断面黄土隧道浅埋段开挖工法比选研究

由于大断面黄土隧道修建时,存在变形量大和自稳能力差等问题,传统的开挖工法已经无法满足隧道施工快速和安全的要求。文章结合实际工程经验,采用FLAC 3D三维数值模拟手段分析了在浅埋黄土条件下不同开挖方法(CD法、双侧壁导坑法、预留核心土三台阶法+超前大管棚)的隧道受力机理,对大断面黄土隧道浅埋段施工工法进行了比选。从安全及经济角度提出采用预留核心土三台阶法+超前大管棚的组合工法较利于浅埋黄土条件下的大断面隧道施工。     

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.     

高地应力软岩隧道开挖方案优化研究

麻竹高速公路黄家寨隧道围岩强度低,且属于极高地应力区。隧道现场监测数据显示,围岩整体变形速率快、累计变形量大且变形时间长,呈现显著的蠕变变形特点。采用Phase2软件对隧道开挖支护方案进行了模拟,分别计算在两台阶开挖不支护、两台阶开挖支护、预留核心土开挖支护、三台阶开挖支护四种工况下围岩的塑性区和位移。计算结果表明:通过初期支护可以有效减少围岩塑性区及位移,支护后围岩最大变形部位由拱顶转移到拱脚。对比不同开挖方案下的计算结果,可知采用预留核心土开挖方法时,隧道围岩塑性区深度和拱顶沉降小于其他两种开挖方案;采用三台阶开挖方法时,围岩最大位移最小,但拱顶沉降最大。由于该隧道水平收敛远大于拱顶沉降,因此建议黄家寨隧道采用对围岩水平收敛控制效果较好的三台阶开挖方案。     

浅埋软弱围岩隧道施工方案数值模拟研究

以宁安高速某隧道穿越浅埋软弱围岩地段工程为例,采用FLAC3D建立了三维模型,分别计算了预留核心土、上下台阶开挖、预注浆等工况下围岩稳定性及变形情况,并在数值模拟的基础上进行了现场监控量测,指出拱顶沉降在安全可控范围之内,全断面注浆结合上下台阶预留核心土开挖方案较好的控制了浅埋软弱的围岩变形。     

邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道施工工法及合理开挖工序研究

邻路基变坡条件下浅埋偏压隧道施工工法及开挖顺序的合理选择直接影响隧道周边围岩及支护结构的安全性。依托安徽省某高速公路浅埋偏压隧道,比选台阶法、CRD法、环形开挖预留核心土法,作为施工工法;并研究CRD法合理开挖工序。研究结果表明:邻路基条件下浅埋偏压隧道采用CRD法为施工工法在控制围岩变形、保证结构安全性上均优于台阶法及环形开挖预留核心土法;比较CRD法先开挖深埋侧与先开挖浅埋侧两种开挖工序,数值计算结果表明先开挖浅埋侧方案隧道洞周位移值、地表位移及支护结构内力值较先开挖深埋侧小,更能够保障施工安全与结构稳定。所得结论可为类似地质地形条件下的浅埋偏压隧道设计与施工提供技术参考。     

软岩隧道变形特性与监控预警体系优化

以四川绵阳市梅家沟软岩隧道为工程背景,分析了现场软岩隧道大变形特性和机理。基于监控量测数据对隧道的周边收敛和拱顶下沉的变形规律进行了研究。基于数理统计的原理对数据进行统计分析,结合现场分步开挖工况,提出了隧道台阶法开挖下分级分步,动态预警的监控思想。依据现场软岩隧道预警频率,确定周边收敛的分级预警阈值,建立了周边收敛预警体系,总结了实时监测的适用条件。工程现场监控实践表明:该预警体系能够充分发挥支护结构的承载能力,为现场安全施工提供有效的判据,并给支护体系的优化提供积极的指导作用,对开展软岩隧道施工监控量测工作具有重要的实践价值。     

黄土隧道的开挖

本文介绍了采用台阶分部法——环行开挖预留核心土法在黄土隧道施工中的应用,重点分析了采用环行开挖预留核心土法的原因和理由,详细阐述了采用环行开挖预留核心土法施工黄土隧道的工艺流程及施工过程,最后笔者提出了在参与修建黄土隧道时应注意的几点事项,以供借鉴。     

软弱围岩隧道二次衬砌合理施作时机研究

为确定软弱围岩隧道开挖过程中,不同施工工法对应的二次衬砌合理支护时机,采用FLAC3D软件建立数值分析模型对三台阶预留核心土法和CRD法的开挖过程进行模拟,分析二次衬砌支护时机对围岩和支护结构受力变形的影响,并确定出合理的二次衬砌支护时机。研究结果表明:二次衬砌的支护时机对隧道围岩的变形有显著影响;不同工法的初期支护所受的最大压应力会随着二衬与开挖面距离的增大而增大,但是其增幅会越来越缓慢;三台阶预留核心土法下二衬与开挖面的合理距离可在15.6～25.2m范围选取,CRD法下的合理距离可在31.2～42.0m范围选取。     

梦笔山隧道软岩大变形施工控制技术

软岩隧道初期支护大变形控制一直是隧道设计及施工中常面临的重大技术难题,依托在建梦笔山隧道炭质千枚岩软岩大变形问题,总结了大变形表现特征,分析了炭质千枚岩的工程特性及隧道产生大变形的各类原因。针对问题提出了调整预留变形量、超前小导洞释放应力、机械铣挖和三台阶临时仰拱开挖方法、双层初期支护、“田”字形钢结构、长锚杆和护拱等一系列综合控制技术措施,有效地控制了围岩大变形,保证了隧道施工的安全、质量和进度要求,并为类似隧道工程设计与施工提供了参考。     

媒体重头文章概览

正《施工技术》24/2018软弱围岩隧道二次衬砌合理施作时机研究为确定软弱围岩隧道开挖过程中,不同施工工法对应的二次衬砌合理支护时机,采用FLAC3D软件建立数值分析模型对三台阶预留核心土法和CRD法的开挖过程进行模拟,分析二次衬砌支护时机对围岩和支护结构受力变形的影响,并确定出合理的二次衬砌支护时机。研究结果表明:二次衬砌的支护时机对隧道围岩的变形有显著     

盾构隧道拓建地铁车站施工方法研究

依托广州市轨道交通6号线东山口站左线盾构隧道扩挖地铁车站工程,应用数值模拟方法对隧道扩挖施工工序进行分析,并结合以往工程经验,确定了合理的施工方法。研究表明,在暗挖隧道扩挖施工过程中,采用两台阶四步开挖法较两台阶两步开挖法在控制周围地层变形、衬砌受力等方面有利,建议采用两台阶四步开挖法。     

大阪山隧道三台阶七部开挖法数值模拟与施工监测

以大阪山隧道为依托,采用有限元数值模拟和现场监测数据相结合的方法,对该隧道Ⅳ级围岩的三台阶七步开挖法进行了数值模拟,分析了在不同开挖阶段围岩位移场的变化规律,发现隧道拱顶、拱脚、拱腰、拱底处应力较为集中,且拱顶、拱底处竖向变形均较大,左侧拱脚,右侧拱腰和右侧仰拱脚处也产生了较大水平位移。以此确定了施工现场重点监测和加固区。结合实测监控量测数据,利用加权回归分析方法对监测数据进行处理,得出各监测点实测围岩变形值。通过对数值模拟结果与现场监测数据的对比分析,判定隧道围岩的稳定状态,结果表明,利用有限元对隧道进行数值模拟和加权回归分析对监测数据进行处理,两种方法相结合对判断三台阶七部开挖法的安全性具有很好的效果。     

铁路客运专线大断面黄土隧道施工技术

结合郑州—西安铁路客运专线张茅隧道的施工,通过模拟短台阶七步开挖法的应力应变过程,以及对现场监控量测数据的分析,总结了在铁路客运专线大断面黄土隧道施工中,短台阶七步开挖法的施工工艺和具体施工要点,解决了大断面黄土隧道施工中诸多技术难题。     

炭质板岩富水段极软弱围岩变形控制施工技术

沪昆客专雪峰山2号隧道设计采用工法为三台阶临时仰拱法,但是在实际级软弱围岩施工中,此工法在施工过程中初期支护变形严重、初支混凝土掉块、剥落、变形量大于设计预留变形量造成二衬厚度不足。经过研究比选,在侵限段落采用工22a进行换拱处理,新开挖段落采用三台阶临时仰拱法,并增加大拱脚和加肋锁脚锚管,有效控制住了初支变形,顺利通过了该炭质板岩段落,取得了良好的经济效益和社会效益。