大断面城市隧道衬砌支护参数研究

武广高铁金沙洲隧道位于广州市西北侧。为了保证金沙洲隧道在施工和运营期间安全、可靠及经济合理,对其进行了初期支护和二次衬砌支护参数分析研究。首先,根据地质条件及相关设计规范,应用类比法对Ⅳ级围岩的初期和二次衬砌支护参数进行了设计。然后,根据实际情况,考虑地下水作用,采用有限元法计算分析了部分Ⅳ级围岩隧道初期支护和二次衬砌结构受力变化。最后进行了强度验算,为金沙洲隧道的设计和施工提供了参考依据。     

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     

乔家山隧道粘土岩大变形及支护结构稳定性分析

在大西客运专线乔家山隧道粘土岩地层前期施工中,支护结构出现大变形现象和混凝土开裂。为了寻求粘土岩地层隧道的有效支护方案,采用室内外试验对粘土岩物理特性展开了调查。物相分析和微观结构试验结果表明,该粘土岩中含有较多的片状粘土矿物绿泥石和伊利石,致使现场围岩具有流变特性。针对围岩流变大变形,优化调整了支护结构参数。选取典型断面进行支护结构内力监测,结果表明,初期支护钢拱架和二次衬砌混凝土基本上呈受压状态,钢拱架均有部位压应力达到或接近于钢材的屈服强度。然而,在初期支护强度充分发挥基础上,及时施做二次衬砌。二次衬砌受力较小,有效地保证了粘土岩地层的隧道结构安全。本研究可望为粘土岩地层隧道设计和施工提供借鉴,具有一定的工程应用价值。     

高速公路隧道新奥法施工监控量测

隧道采用新奥法原理施工时,利用围岩周边收敛和拱顶下沉量的观测值可对隧道周边围岩的应力动态过程及发展趋势、围岩稳定性以及支护的合理性进行监控,这对安全施工及保证工程质量具有重要作用.通过对新天坪岭隧道的实时监控与反馈信息分析,研究了隧道围岩的稳定状况,优化二次衬砌支护时间,确保了隧道在不良地质构造中施工安全和质量,是隧道...     

隧道初期支护变形侵限分析及补强设计检算

不良地质条件等原因造成某高铁隧道初期支护发生侵限变形，隧道二次衬砌厚度不能满足原设计的要求，经过对初期支护侵限变形段落的现场量测数据分析，该段初期支护变形已趋于稳定。为减少拆换钢架对隧道初期支护造成的扰动，确保隧道施工和隧道结构安全，采取减薄隧道二次衬砌厚度并对二次衬砌钢筋进行补强的方法进行变更设计，利用Midas-GTS NX软件对隧道二衬结构进行有限元检算分析，得出补强设计的衬砌安全系数满足规范要求，并较侵限段安全系数有增加等结论。按照补强设计施工完成后，隧道侵限段结构安全稳定，未发生变形开裂现象。     

连拱隧道施工监控量测及分析

在商州至漫川关高速公路西院子隧道施工中,通过现场围岩监控量测,及时掌握围岩和支护在施工中的力学动态及稳定程度,为评价和修改初期支护参数、力学分析及二次衬砌施做时间提供信息依据。为确保隧道施工顺利进行,保证施工安全,必须认真做好隧道围岩监控量测。     

软岩大变形隧道二次衬砌施作时机探讨

软岩大变形隧道二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题,但目前还没有具体的软岩大变形隧道二次衬砌施作时机的判别指标.结合乌鞘岭隧道工程实例,分析二次衬砌稳定性的影响因素,以及初期支护变形与二次衬砌变形的关系、施作二次衬砌前支护变形速率与二次衬砌变形的关系、二次衬砌开裂断面对应的支护变形及二次衬砌分担围岩压力比例等.根据实测变形统计值、理论计算的极限位移及弹性位移,推算量测丢失位移,并得出实测变形、二次衬砌前变形速率与极限位移等之间的相互关系.最后提出不同大变形级别的乌鞘岭隧道二次衬砌施作时机的两个判别指标,即以隧道极限位移为基础,以现场量测日变形量与量测总变形量为依托的判别指标,在软岩大变形隧道二次衬砌施作时机方面进行探讨和尝试.     

公路隧道二次衬砌支护时机影响因素研究

现阶段对隧道二次衬砌支护时机的合理选择进行了大量的研究工作,但主要都是采用经验方法来确定,相关的理论研究较少,缺乏统一的准则.通过对谷竹高速公路油坊坪、大坪山等隧道的工程实例分析,结合现场监测数据,从围岩条件、隧道开挖方法、隧道埋深、二次衬砌到掌子面距离以及初期支护形式、开挖断面结构等方面来探讨对二次衬砌支护时机的作用和影响,根据这些影响因素提出了对新奥法的修正意见,旨在完善支护优化理论和确定合理的二次衬砌支护时机.     

处理隧道初期支护侵入限界施工方法浅谈

随着我国高速公路的快速发展,在隧道施工中,尤其在地质不良地段施工中,容易发生初期支护侵入限界的问题。隧道初期支护侵限处理是指初期支护侵入二次衬砌限界后对初期支护进行破除,并重新支护的一种处理方法。为了保证二次衬砌的设计厚度,必须对已变形并侵限的初期支护进行拆换处理,本文阐述了一系列隧道初期支护侵限处理施工技术措施,确保了施工安全。     

蠕变围岩隧道二次衬砌支护时间的研究

在软弱围岩中,作为主要承载结构和最后一道防水线的二次衬砌的支护时间至关重要[1]。若支护时间过早,衬砌因围岩蠕变的影响将产生较大的变形和所承受的荷载较大,从而出现破坏现象;若支护时间过晚,围岩因蠕变的影响产生较大的位移而失稳,从而引发跨塌等工程事故。因此,对蠕变围岩隧道的二次衬砌支护时间的研究具有重要的工程意义。文章应用蠕变损伤理论,从应变的角度得出二次衬砌合理的的支护时间,对隧道工程的设计、施工具有一定的指导意义。     

基于安全系数的地铁车站衬砌优化设计探讨

实际工程中初衬受力与变形很大因而初衬会进入塑性,应将初衬视作弹塑性加固材料进行设计计算。结合一个青岛地铁车站衬砌的设计计算,将强度折减法应用于隧道稳定性分析。考虑衬砌施作时的围岩应力释放率影响,利用强度折减法计算隧洞围岩及衬砌的安全系数。初衬后围岩安全系数不应小于1.15~1.20,如果围岩安全系数小于1.30,此时二衬将承受一定荷载。二衬安全系数与初衬后围岩安全系数的乘积应大于2,以确保二衬安全。通过计算可以定量的确定初衬和二衬的结构尺寸,确保隧洞安全并合理降低成本。     

软弱围岩隧道钢纤维混凝土衬砌承载特性模型试验研究

为满足软弱围岩隧道开挖后尽快封闭岩面、适应一定变形及提供足够支护力的要求,通过素混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土衬砌力学行为室内模型试验,对钢纤维混凝土衬砌的承载特性进行研究。研究结果表明:钢纤维混凝土衬砌初裂荷载提高了20%,极限荷载得到较大提高;掺入钢纤维后衬砌结构韧性增强,初裂后仍能抵抗一定变形并较大降低变形速率,与素混凝土、钢筋混凝土相比可承受更大的变形;钢纤维混凝土衬砌初裂后承载特性曲线缓慢上升,至2倍初裂荷载时仍无收敛迹象,素混凝土快速收敛,钢筋混凝土在一定缓慢上升后快速趋于收敛,软弱围岩条件下,钢纤维混凝土初支在一定变形后可与围岩特征曲线相交,达到围岩–结构稳定状态,是一种力学性能良好的快速支护材料。研究成果对软弱围岩隧道的设计与施工都具有重要的意义。     

乌坑坝隧道浅埋偏压段施工技术

对乌坑坝隧道左线浅埋偏压段的施工技术进行了总结,介绍了山体、边仰坡及二衬变形开裂情况,从地质资料、量测报告、气象资料等方面分析了开裂的具体原因,对综合治理开裂的施工措施进行了探讨,并介绍了其具体的施工工艺,同时对隧道施工中围岩量测的重要性进行了阐述,提出合理的施工方法与可靠的施工技术加上完善的施工组织与管理,才能保证施工质量。     

隧道围岩大变形及二次衬砌裂缝稳定性分析

对隧道围岩大变形发生机制进行了研究,并对隧道围岩大变形进行了重新定义,在对二次衬砌作用机理进行分析的基础上,重点对衬砌裂缝的稳定性展开了分析研究,并得到一系列研究结论,能够为衬砌病害的研究提供一定的理论支撑。     

复杂地质条件下大埋深隧洞衬砌与围岩协同作用#br# 物理模型试验研究

围岩-支护协同作用是地下工程支护结构设计的核心问题,关乎着地下工程建设的成败。为揭示深埋隧洞围岩与支护结构协同作用机理,以滇中引水最大埋深约1512m的香炉山隧洞为研究背景工程,首次开展复杂地质条件下深埋隧洞衬砌与围岩协同作用真三维地质力学模型试验,真实再现隧洞开挖与支护的施工全过程。模型试验研究表明：1）不同地质条件下隧洞围岩的应力释放过程不同,硬岩隧洞围岩应力释放速率先慢后快,软岩隧洞应力释放速率先快后慢;2）不同地质条件下隧洞衬砌与围岩接触压力的分布形式不同,硬岩隧洞最大接触压力位于拱肩,软岩隧洞最大接触压力位于拱顶;3）衬砌与围岩协同作用包括两种应力释放机制、3个施工阶段和4种承载状态;4）不同地质条件下隧洞衬砌施作后围岩和衬砌承担的荷载比例不同,硬岩隧洞围岩平均承担约85%的荷载,衬砌约承担15%的荷载,软岩隧洞围岩平均承担约25%的荷载,衬砌承担约75%的荷载。     

Investigation of mechanical performance of prestressed steel arch in tunnel

In the traditional tunneling method, the steel arch are often adopted to support surrounding rock to ensure the structural stability. If the steel arch is prestressed in time, tunnel support can effectively prevent the development of rock crack, thereby increasing the overall strength of tunnel support and suppress the deformation of the surrounding rock. Based on the mechanical model of steel arch established in this paper, the stress distribution of steel arch is investigated via the numerical simulation method, and the impact on surrounding rock is also analyzed. Through a field test, the rules of the arch strain distribution are observed and discussed. The results show that the prestressed steel arch structure can provide effective support and the stress gradually decreases from stress point to another arch springing. Furthermore, the stress distribution applied by the prestressed steel arch on the surrounding rock is uniform in a certain extent, and it is suggested that this construction method utilizing the prestressed steel arch to squeeze surrounding rock is feasible from a theoretical view.     

有衬砌隧道设计计算探讨——隧道稳定性分析讲座之三

利用有限元强度折减法结合基于有限差分原理的FLAC软件,探讨了隧道设计计算过程中初衬和二衬的计算问题以及隧道开挖的应力释放问题,并以黄土隧道为例探讨研究不同应力释放率以及不同初衬和二衬厚度情况下隧道的受力特征,计算围岩安全系数以及二衬安全系数,得出了以下结果:一是利用FLAC软件计算中的不平衡力来控制隧道开挖过程的应力释放是合适的与可行的;二是初衬作为隧道围岩的加固圈将承受较大荷载和产生较大的变形,初衬必将进入弹塑性状态;二衬作为隧道的强度储备或者承受不大的荷载,二衬视作弹性杆件可按结构力学的方法确定安全系数;三是如果初衬后围岩安全系数大于1.30,可以认为围岩和初衬都是稳定的,二衬作为安全储备;如果围岩安全系数在1.30~1.15之间或围岩为粘弹塑性材料时,表明二衬将承受一定荷载;如果初衬后围岩的安全系数小于1.15~1.20,则认为初衬不足,不能保证施工安全。最后建议对二衬后的围岩安全系数取1.3,二衬结构安全系数对无抗裂要求的混凝土衬砌取1.4,钢筋混凝土衬砌取1.35。两者综合的安全系数大约在1.8左右以供参考。     

复杂地质病害隧道衬砌拆除塌方机理及处治措施

为研究病害整治隧道二衬拆除塌方机理及处治措施,以重庆某隧道二衬拆除过程中拱顶塌方为例,分析塌方段地质条件、病害状况及塌方过程等,探究塌方发生机理及其处治措施。结果表明:隧道衬砌腐蚀、开裂、渗漏水等病害以及塌方段围岩松散破碎,具有腐蚀性的地下水使得围岩呈现“结构性弱化”,是产生塌方的主要内因;施工扰动下,块碎石堆积荷载超过初支的极限承载力,导致初支开裂,暴雨天气又使得上覆岩层重量增加是导致塌方的主要外因。采用分台阶开挖塌方体,空腔处泵送砼回填,配合使用超前小导管、锁脚锚杆、钢拱架等支护措施,清除塌方堆积体并重新浇筑衬砌结构,可为类似工程塌方处理提供借鉴。     

早强锚杆在高地应力层状软岩隧道中的应用研究

以在建的成都-兰州铁路杨家坪隧道为工程依托,选取条件基本相同的30m典型围岩区段为试验段,对普通锚杆、早强锚杆支护时的洞周位移、围岩与初支接触压力、型钢拱架应力及其锚杆轴力进行实测对比分析,探讨了早强锚杆在高地应力陡倾层状软岩隧道中的作用机制。结果表明：高应力软岩隧道中锚杆轴力为拉力,早强锚杆比普通锚杆轴力更大,可以使隧道洞周位移减小40%|早强锚杆使隧道边墙围岩压力和钢架拱顶应力减小,围岩压力分布和钢架受力趋于均匀|早强锚杆通过注浆材料深入围岩,可以提高围岩层面强度|及时发挥锚固作用,抑制了围岩渐进破坏过程,从而减小围岩塑性区|加长了锚杆的拉拔长度,减小围岩与初支接触压力,改善隧道支护的受力状况,有效地控制隧道变形。     

大跨软岩隧道施工动态监测试验研究

以内蒙古金盆湾大跨软岩隧道为工程背景,通过现场监测及数值分析,探讨围岩拱顶沉降、钢支撑内力、围岩与初期支护之间的内力、初期支护与二衬之间的内力随时间及开挖距离的变化规律,并用现有的理论及方法对其进行围岩稳定性分析。研究结果表明:对拱顶沉降数据的拟合函数进行求导分析并判定出围岩的稳定状况良好;围岩和初期支护压力在距离上台阶开挖面65 m后逐渐稳定;钢支撑外侧应力平均值大于内侧应力,最大应力值小于钢拱架的屈服强度,开挖过程安全级别始终处于安全或者基本安全状态;初衬和二衬间的接触应力在二衬浇筑后2天左右达到最大值,随后减小趋于稳定,且稳定值都小于0.1 MPa;数值模拟的围岩变形规律和实测围岩的变形规律相同且沉降实测值与模拟值差别不大,证明了模型的合理性。研究结论可为类似条件下工程的设计、施工和监测提供指导。