地铁暗挖区间洞体改造施工技术研究

为有效保证既有隧道改造施工及周边环境的安全,分别对隧道单侧扩挖和双侧扩挖两种改造施工工况进行了有限元分析和安全评估,确定了利用既有隧道边墙作为初期支护,开挖时采用跳槽施工,最后施作防水、仰拱二衬混凝土、仰拱填充混凝土及施工拱墙二衬的方法。为城市地铁利用地下人防、既有隧道改造积累了经验,具有较强的推广意义和价值。     

逆作法改造施工步序对人防隧道安全影响分析

重庆市核心城区下防空地下室众多,为了解决地面交通的拥堵问题,需对既有人防隧道进行扩建改造,以满足设计要求。本文以重庆解放碑地下停车系统工程K0+550~+635段利用原人防隧道扩挖明洞为工程背景,提出采用逆作法从现状人防隧道路面向下扩挖明洞的设计方案,利用有限元数值技术模拟改造扩挖施工过程,分析明洞施工引起的既有人防隧道的结构内力、安全系数和围岩的变形情况,验证了设计方案中的逆作法施工步序对既有人防隧道结构安全性的影响。结果表明:在采用逆作法向下扩挖明洞的施工过程中,既有人防隧道衬砌结构处于安全状态,该改造扩挖明洞设计方案可行。     

基于强度折减法的隧道单侧扩挖围岩稳定性分析

将既有隧道单侧扩挖为超大断面隧道已成为解决日益增长的交通量需求的主要方式之一.以某隧道原位2扩4隧道为研究背景,基于强度折减法对不同支护结构下扩挖施工主要工序的围岩破坏形态及计算安全系数进行了对比分析.研究表明:应用强度折减法分析扩挖隧道围岩稳定性,使用计算的安全系数对扩挖隧道围岩稳定性进行定量评价是可行的.软弱围岩段...     

既有后祠隧道改扩建预加固方案及安全性分析

隧道改(扩)建可以有效缓解国内交通运输压力,大大缩短公路建设的周期,节约成本。但由于既有隧道已运营多年,衬砌常出现裂缝、渗漏等病害,甚至存在塌方、衬砌背后空洞(或松散体)缺陷等,对施工安全造成较大威胁。既有后祠隧道右洞(二扩四)拱顶存在空洞与不密实缺陷,对其进行预加固处理。考虑单侧扩挖围岩偏压对支护结构的影响,利用有限元软件MIDAS/GTS NX建立三维模型,计算得到围岩压力修正系数βi,通过理论计算和监控量测验证预加固方案满足承载力要求。     

大厚度湿陷性黄土隧道现场浸水试验研究

对于穿越大厚度湿陷性黄土地层的隧道,其围岩湿陷变形会威胁隧道结构的稳定性。为了分析黄土围岩湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,选取典型大厚度湿陷性黄土隧道场地,通过开展隧道场地地面浸水试坑试验及隧道仰拱浸水试验,测试了地面入渗和隧道基底入渗过程中不同埋深地层的湿陷沉降变形及地基的沉降变形、入渗过程中围岩的体积含水率变化分布、试坑周边地层的侧向位移、衬砌结构接触压力和轴力,研究了既有隧道黄土地层的湿陷变形特性及水分运移规律、隧道结构力学响应。结果表明,隧道开挖、衬砌作用扰动黄土结构,增大了围岩及深层黄土的渗透性;与天然黄土场地试坑浸水入渗比较,增大了竖向浸水范围,减小了水平向浸水范围。隧道围岩湿陷变形改变了围岩与衬砌结构的相互作用性状。围岩湿陷和地基软化作用增大了二次衬砌结构侧墙竖向荷载和侧墙围岩的挤压作用,引起拱脚地基承载力减小和沉降变形发展,拱顶、拱肩接触面呈受拉状态;仰拱中部地基土的抗力作用抑制其沉降变形,从而使得拱脚和仰拱中部出现显著的沉降差,导致仰拱混凝土开裂,形成纵向裂缝。此外,浸水范围内黄土的湿陷变形不仅引起竖向沉降变形,还会引起周围土体产生侧向水平位移;洞口边坡场地黄土的湿陷性和地层湿陷变形差异较大,反映了黄土山岭黄土场地地层条件复杂多变的特征。     

新建公路路基上跨既有铁路隧道安全性评估

文章以S409线巴中-兰草段上跨广达铁路大湾隧道为工程背景,采用FLAC3D模拟分析了新建公路上跨既有铁路隧道的应力云图及衬砌安全系数,结合现场检测数据,综合评估了新建公路路基上跨既有隧道的安全性。结果表明:衬砌结构的安全系数在路基开挖卸载后,典型部位的安全系数均呈增长趋势,后在道路荷载作用下,衬砌结构安全系数均有所降低;墙脚作为应力集中的部位,是衬砌结构受力的薄弱部位;仰拱在软弱围岩中时,容易成为结构受力的不利位置;大湾隧道衬砌结构在新建公路路基上跨的情况下是安全的。     

考虑盾构下穿的隧道结构设计与影响分析

为探讨在特定条件下新建隧道施工对既有近距离明挖隧道结构安全产生影响的问题,以沪通铁路盾构隧道下穿上海市沿江通道越江隧道工程为载体,介绍先期明挖隧道采取的结构加强措施及为后期盾构隧道穿越预留的工程措施。主要包括:先期明挖隧道基坑围护结构采用宜于后期盾构穿越的型式;穿越区域为软土时宜采取地基加固措施;近距离穿越时引起上方隧道结构内力增大,主体结构底板宜加强;盾构穿越通道外侧宜设加强桩基以控制上方既有隧道的变形及减小其附加内力。结构内力计算及有限元数值模拟分析表明,以上工程措施既保证后期隧道的顺利穿越,又能将盾构穿越对上方既有隧道的影响控制在允许范围内。     

松动圈对隧道扩挖施工中既有衬砌结构力学影响的分析

依托杭州市砚岭隧道扩挖施工,通过数值计算和现场实测,研究隧道围岩松动圈对扩挖施工中既有衬砌结构的力学影响。数值模拟结果与现场实测数据进行对比分析表明,相较未考虑松动圈,考虑松动圈后的衬砌结构应力特征变化明显,且数值计算结果与现场实测结果更加吻合。     

高烈度地震区反压回填洞口抗震性能研究

以中国西南地区跑马山公路隧道为研究背景,采用有限元数值分析的方法,建立隧道-围岩相互作用体系三维有限元计算模型,对反压回填洞口衬砌结构各测点的抗震性能进行分析。研究结果表明,在地震作用下,隧道衬砌结构拱顶位移响应最为显著,左拱肩次之,仰拱的位移响应最小;仰拱处弯矩的幅值变化趋于平稳,仰拱、拱肩以及拱脚幅值波动较大;洞口衬砌结构设计主要受弯矩控制,控制设计点以隧道拱脚为主;反压墙的墙顶位移反应最大,墙脚的位移反应最小。研究结论为公路隧道抗震的设计以及施工提供有利的参考价值。     

单洞双线隧道平行近接施工时效性研究

以福平铁路单洞双线隧道近接施工为背景,探讨考虑围岩流变情况下近接隧道施工对既有隧道的时效性影响,通过建立数值计算模型,分析新建隧道开挖一定时间后既有隧道的位移、二次衬砌受力、塑性区的变化。结果表明:单洞双线隧道平行近接施工时,对既有隧道左右边墙的影响要大于对拱顶、仰拱的影响,右边墙最大位移达到0.148 5 mm,其中仰拱、左右边墙位移稳定后,拱顶位移180 d后仍在发展;近接隧道施工后,二次衬砌受力状态得到改善,所受压应力减小,随着时间的发展二次衬砌依然能保持稳定;新建隧道的开挖不会引起既有隧道塑性区的变化,结合新建隧道塑性区演化规律,建议在第29 d左右施作新建隧道的二次衬砌。     

软岩隧道底部结构对衬砌内力影响的试验研究

文中采用室内模型试验,对软弱围岩隧道衬砌内力受不同隧底结构影响进行了研究。考察隧道仰拱与仰拱填充采用分次浇筑和整体浇筑时的衬砌受力特征,并研究了中心水沟对衬砌结构力学特性的影响。试验表明:在软弱围岩且高应力作用下,将仰拱与仰拱填充整体施作可有效缓解或克服仰拱破坏甚至隧底隆起;仰拱与仰拱填充整体施作时,可增加软弱围岩隧道底部结构的承载能力,能有效提高隧道整体的安全性,但需对拱腰处结构采取加强对策;当施作中心水沟后,会削弱或完全消除仰拱与仰拱填充整体浇筑带来的结构补强效果,建议软弱围岩的双线隧道不采用中心水沟。     

高速公路隧道墙带仰拱复合式衬砌混凝土技术

结合工程实例,介绍了高速公路隧道墙带仰拱复合式衬砌混凝土施工关键技术及质量控制措施,解决了影响防水系统、二衬等后继工序的结构衔接质量,加快隧道仰拱及填充混凝土施工进度,保证安全、提高质量,降低工程成本。     

既有线地铁车站侧墙改造破除方案分析

以成都轨道交通倪家桥站扩能改造工程为背景,介绍了侧墙改造开洞的详细工序以及相关保护措施,并采用数值模拟方法,定量分析了各破除步序下既有车站结构变形和内部应力变化情况。通过对全施工过程的模拟,揭示了侧墙破除过程中既有结构内力及沉降变化最敏感的阶段。     

超小净距分岔式隧道施工方法数值模拟研究

以在建的阳安二线直通线包湾村隧道工程为依托,针对分岔隧道工程中较为少见的反向扩挖法和传统中隔墙法进行三维数值模拟,从结构应力、位移和塑性区范围3方面,对大跨段、连拱段、小净距段及中墙进行对比研究。结果表明:2种工法均能保证隧道施工安全,而反向扩挖法更优;隧道分岔段为工程薄弱部位,且存在左右线施工相互影响和偏压问题,应引起重视并采取措施。通过随后的现场监测,证明数值模拟结果可以指导施工,表明反向扩挖法用于分岔隧道施工是可行的,值得推广。     

某铁路隧道衬砌脱空安全性分析及处治措施

衬砌脱空是铁路隧道运营过程中的重要安全隐患,为进一步明确衬砌脱空安全性影响,依托某铁路隧道缺陷整治工程,基于FLAC软件建立分析模型,探究了在不同脱空位置、不同脱空程度的情况下衬砌安全性影响规律,并结合工程实际制定了切实可行的整治方案,经多年检验证明了方案的有效性。研究结果表明:脱空主要不良影响在于恶化结构受力,降低结构安全性;脱空部位距离拱脚越近,内力增长越为明显,结构安全性越低;随脱空高度的增加,结构安全性逐渐降低,同时结构危险点从拱脚转移至脱空部位;出现非对称性脱空时,除脱空部位临近范围外,非脱空侧安全性均小于对应的脱空侧部位,故非脱空侧结构安全也需予以重视。     

拱顶背后空洞对直墙式隧道结构安全性影响分析

拱顶背后空洞作为隧道衬砌病害的主要诱因,威胁着隧道运营安全.为探究空洞对隧道结构安全性影响机制,依托某公路隧道工程,建立三维数值模型就空洞几何尺寸对衬砌结构内力及安全性变化规律进行分析.研究结果表明:拱顶背后空洞的存在改变了衬砌结构内力分布规律,空洞几何尺寸发生改变,衬砌结构内力也随之变化;当空洞环向范围发生改变,衬砌...     

偏压隧道原位扩建工程方案研究

以福建省南平市九峰山铁路隧道原位扩建项目为工程背景,建立三维有限元模型,模拟地层偏压条件下隧道扩建动态施工过程,通过三种扩挖方案的对比,研究不同扩挖方案下围岩的稳定性及隧道初期支护和锚杆的内力结果。计算结果表明:地表沉降具有明显的不对称性,最大值发生在覆土较厚一侧拱肩处;施工过程中隧道变形表现出明显的动态性和空间效应:掌子面前方10m范围及后方20m范围为较大扰动区;隧道初支内力分布及锚杆受力呈现明显的不对称性,结构受力和锚杆内力较大位置主要位于埋深较深一侧。通过不同施工方案计算结果的比较分析,确定采用左侧扩挖方案有利于保证围岩的稳定性、减小初支内力,确保施工安全,提高隧道扩建经济性,建议在其他条件相同的情况下,隧道偏压段采用向浅埋侧扩挖的扩建方案。     

膨胀型软弱地层中隧道修建及病害防治问题的探讨

通过对某高速道路隧道塑性强变化软弱膨胀型繁杂地质特征及隧道跨越该底层时出现的大改变及衬砌损坏等情况,隧道施工环节,已经产生病害位置展开处理所使用的各种重要措施进行研究,提出选择预应力钻进式塔杆、中深洞灌浆加固方式、卵型框架断面、纵侧槽钢锚结构、先仰拱再拱墙整个断面衬砌等措施控制围岩的变化,确保隧道衬砌的稳定发挥出重要的作用。     

新型铁路隧道门洞口段结构受力特征现场试验研究

现有的铁路隧道洞门的设计只是经验性地照搬标准图的模式,而对新型隧道门的研究是必要的。一种新型隧道门在满足它的美学效果、环境保护等功能外,更重要的是应保证隧道洞口结构受力后的安全性。对采用新型隧道门的洞口段围岩压力和衬砌内力进行现场测试,并将单线斜切式隧道门洞口段的现场试验结果与模型试验和有限元数值计算结果进行比较,探讨了洞口段围岩压力分布和衬砌结构受力特征。研究结果表明:斜切式隧道门洞口段围岩压力和衬砌内力从洞口向洞内逐渐增大,其大小随覆盖层厚度增大而增大,围岩压力在仰拱处最大;衬砌结构处于复杂的三维受力状态,既有横向轴力、弯矩,又有纵向轴力、弯矩,其受力特征类似于壳体结构,因此,按壳体结构设计比较合理。     

换乘站施工破除既有车站结构的力学分析

随着轨道交通线网的加密,换乘车站已成为地下结构设计的发展趋势,但随之而来的问题就是如何对没有预留换乘条件的既有线车站进行破除改造。以北京某换乘站为例,采用有限元分析程序对破除既有侧墙方案进行理论分析,同时,在施工过程中对既有车站的结构墙体变形进行了监测,并将两者进行对比分析。研究结果表明,采取分段破除墙体并及时架设支撑对既有结构内力及变形控制是有效的。