软岩隧洞锁脚锚杆–钢拱架联合承载分析

锁脚锚杆–钢拱架联合支护是控制隧洞拱顶下沉的有效措施。为了研究其承载机制,建立软岩隧洞锁脚锚杆–钢拱架联合承载的力学计算模型,考虑钢拱架与锁脚锚杆连接处的弯矩、轴力、剪力传递及变形协调。将钢拱架处理为弹性固定无铰拱,采用结构力学法进行求解。锁脚锚杆的横向效应和轴向效应分析表达式分别采用弹性地基梁法和荷载传递法进行详细推导。通过实例首先研究锁脚锚杆的内力与变形特性,并与未考虑弯矩传递及变形协调的已有文献中的模型结果进行对比,然后讨论不同打设角度对锁脚锚杆与钢拱架连接处的内力和变形的影响,最后应用该模型对比分析围岩侧压力系数、刚度以及锁脚锚杆各参数对控制隧洞拱顶下沉效果的影响规律。得出以下结论:锁脚锚杆最不利受力位置在与钢拱架焊接的部位,该部位应焊接牢固,并且在计算模型中宜考虑焊接部位的弯矩传递;锁脚锚杆横向效应主要集中在端部附近区域,该区域围岩应重点加固,且锚杆过长对发挥其横向作用并无贡献;其打设角度不宜过大,取45°左右为佳;增大单根锁脚锚杆(管)规格或增加数量,可获得更好的支护效果;设计中,围岩侧压力系数宜考虑较小值。     

软弱破碎围岩隧道钢拱架与围岩受力特征分析

依托某软弱破碎围岩隧道,采用压力盒和钢筋计对围岩压力、钢拱架内力进行了现场测试。数据分析表明软弱破碎围岩应力释放具有明显的瞬时性和流变性;喷射混凝土拱顶和拱脚应力较大,存在开裂脱落现象;钢拱架承载力发挥较早,材料性能利用有限。建议软弱破碎围岩隧道在设计阶段应考虑长期流变荷载,适当提高支护参数。施工阶段应加强拱顶和拱脚处拱架连接、喷射混凝土施工和锁脚锚杆施工质量。     

高含水量土质隧道不设系统锚杆的试验研究

在高含水量土质隧道中,系统锚杆施工中存在成孔困难、注浆效果差、抗拉拔力低、支护效果不佳、费效比低等缺点。为此,提出在高含水量土质隧道中不设系统锚杆,采用"型钢拱架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚管+纵向连接筋"组成的新型支护结构。在哈尔滨绕城高速公路天恒山隧道Ⅵ级围岩段设置了两个监测断面,采用现场实测的方法,进行高含水量土质隧道不设系统锚杆的试验研究,结果表明:在取消系统锚杆,采用锁脚锚杆替代的情况下,隧道初期支护的结构变形和受力均在允许范围之内,初期支护工作状态良好。高含水量隧道取消系统锚杆,可缩短工期和降低工程造价,具有显著的经济价值和社会效益。     

软弱围岩隧道锁脚锚杆受力特性及其力学计算模型

锁脚锚杆在软弱围岩隧道中应用非常广泛，为了研究其受力特性，以包茂线西康高速公路包家山特长公路隧道为依托，采用现场试验的方法，对典型断面锚杆轴向应力进行测试，结果表明：拱部锚杆受力较小，最大应力仅为锚杆极限应力的11.5%，作用不大；锁脚锚杆受力较大，最大应力达到锚杆极限应力的55.4%，作用很大；锁脚锚杆受长度和角度限制，不能发挥锚固作用。在分析其受力特性的基础上，采用结构力学和弹性地基梁的方法，建立了钢架和锁脚锚杆力学计算模型。应用该模型对隧道测试断面处的锁脚锚杆受力进行了分析计算，给出了锁脚锚杆弯矩分布图。根据弯矩推算锚杆应变值，并与实测值进行对比，结果表明：实测值和计算值规律一致，在距离孔口最近位置处锚杆应变最大，随着距离孔口距离增大，应变逐渐变小。     

隧道拱架壁后空洞对拱架承载力影响的数值模拟分析

在隧道施工过程中,由于爆破工艺、围岩岩性的影响,拱架与围岩间往往存在不均匀间隙。经采用FLAC数值模拟,分析了拱架不同部位的变形、受力特征。分析表明:拱架壁后空洞会导致拱架偏载,甚至会发生整体变形失稳,故施工过程中应重视对空洞的处理;在拱架均匀受力的情况下,拱架最大应力发生在拱脚位置,故应重视锁脚锚杆的打设。     

锁脚锚管合理打设角度的理论研究

 锁脚锚管打设角度是影响其控制钢拱架下沉效果的重要参数。为确定锁脚锚管的合理打设角度,在简要分析其作用机制的基础上,建立了钢拱架-锁脚锚管力学解析模型,利用结构力学、弹性地基梁等理论推导了锁脚锚管打设角度与钢拱架拱顶沉降的理论关系,进而通过算例分析揭示了钢拱架拱顶沉降随锁脚锚管打设角度的变化规律,确定了锁脚锚管的合理打设角度,并阐释了相应的作用机制。分析表明,锁脚锚管的合理打设角度为45°左右。该结论具有一般性,且与诸多现场工程经验吻合,证明了本文公式的正确性,同时为锁脚锚管的合理打设角度提供了理论支持,适合在锁脚锚管设计和施工中推广。     

对称型节理发育岩体隧道锚喷支护形式分析

针对近对称型节理发育的Ⅳ级围岩区段,建立二维离散元计算模型,分析公路隧道开挖时不同支护参数下围岩深部位移、锚杆轴力及初支内力的分布特征及变化规律,探究该类地质条件下锚喷支护的必要性,明确合理的支护形式及设计参数。分析表明:施作格栅拱架后,必须设置锁脚锚杆,以减小围岩受扰动程度,确保落底安全;设置锁脚锚杆后,再增设系统锚杆、局部锚杆,支护效果提升不明显,建议原设计方案优化为"喷射混凝土+格栅拱架+锁脚锚杆",现场监测数据验证了该方案的可行性。     

月河拱管桥整体吊装施工

跨河大型拱管桥在无道路的情况下，普遍采用满堂脚手架施工，而满堂脚受架受季节性洪水和航运的影响。我公司在施工安康铁路水源工程月河拱管桥时，采用单管整体吊装就位，最后两管连接固定而取得成功。本文将介绍整体吊装月河拱管桥。     

水下浅埋暗挖软岩隧道拱部系统锚杆功效

软岩隧道常常在拱部设置系统锚杆,但对于地质条件和支护方式不同的软岩隧道,拱部系统锚杆的功效不尽相同,目前还很少研究水下浅埋暗挖软岩交通隧道中拱部系统锚杆的功效。以长沙浏阳河公路隧道段施工为对象,综合运用理论分析、数值模拟和现场测试等手段,对浏阳河隧道拱部系统锚杆在暗挖法施工时的锚杆轴力、初衬内力、开挖安全系数以及地下水渗流软化围岩对锚杆功效的影响进行系统研究。结果表明:在浏阳河隧道所处的地质环境中,采用台阶法暗挖施工时,拱部系统锚杆所起的作用较小,其功效不能有效发挥,建议在上台阶型钢拱架拱脚处设置锁脚锚杆,取消拱部系统锚杆。该成果已成功地应用于浏阳河隧道施工中,缩短了施工周期,降低了工程造价。     

锁脚锚管对土质隧道围岩变形和支护内力的影响研究

对比分析了锚杆和锁脚锚管的异同点,提出了锁脚锚管的数值模拟方法。通过三维有限元分析,研究了锁脚锚管对支护结构变形和内力的影响,揭示了锁脚锚管的作用机理,提出了判断锁脚锚管是否有效和合理的标准。研究表明锁脚锚管应通过约束其沿洞轴方向的转动自由度考虑,合理的锚管长度和打入角度不仅有利于限制围岩的变形,而且有助于支护结构承载能力的发挥,一般土质隧道的锁脚锚管长度宜取2.3~3.0m,打入角度宜取0°或30°。判断锁脚锚管是否合理时,可根据工程实际需要,结合承载能力发挥系数与位移限制系数确定。     

京沪高铁跨广阳道特大桥简支系杆叠拱拱肋安装技术

京沪高铁北京特大桥跨廊坊市广阳道,设计为系杆叠拱结构.该结构临近既有京沪铁路,拱肋安装危险性大.传统的碗扣架存在横向稳定性差、占用空间大等缺点,因此在施工前期制定方案时拱肋支架采用螺旋焊管,大大节约了桥面空间,并通过纵向连接提高了整体性.重点介绍了拱肋支架搭设、拱脚施工、拱肋安装横撑及K形撑安装、拱肋混凝土压注、系杆的安装与张拉等施工工艺以及焊接方案,取得了良好的效果.     

大跨度简支拱拱脚快速施工技术

以济青高铁邹淄特大桥1-144m简支拱拱脚施工为依托,通过对拱脚定位、安装工艺进行总结、优化,采用简易支架对拱脚定位、固定,达到了快速拼装、精确定位的效果。实践证明,本文提供的拱脚定位、安装施工方法可行,有效的加快了施工进度及拼装精度。     

系统锚杆在黄土地铁隧道支衬体系中的作用分析

选择西安地铁二号线南康村一方新村区间隧道工程,对同一位置左右两线洞室进行有无系统锚杆的现场对比试验,同时结合有限元分析方法对系统锚杆的作用效果进行了研究.分析结果表明:拱腰和拱脚锚杆在控制围岩变形、减小拱架内力方面有一定效果;系统锚杆和格栅拱架形成的联合支衬体系在洞室开挖后作用明显,两者缺一不可;在其他支护结构失效,围...     

CRD法在湿陷性黄土隧道中的运用

文章介绍了通过采用CRD法开挖,采取扩大拱脚、增加锁脚锚管等综合措施,成功通过了浅埋、高含水率、低承载力湿陷性黄土地段,保证了隧道施工安全和质量,为今后类似工程施工提供了经验。     

锁脚锚管受力分析的双参数弹性地基梁模型

 针对Winkler地基梁模型的固有缺陷,将能够反映地基连续性的Pasternak双参数地基梁模型引入到锁脚锚管–钢拱架的联合承载分析中,考虑锁脚锚管与钢拱架之间的变形协调与荷载传递,采用结构力学和弹性地基梁理论推导锁脚锚管挠度、剪力、弯矩和地基反力的解析表达式。分别通过算例和工程实例考察不同地基基床系数和剪切刚度对锁脚锚管力学行为的影响规律,并与Winkler地基梁模型进行比较。结果表明：基床系数越小,2种模型计算所得锁脚锚管剪力、弯矩以及地基反力等的差异越明显;由双参数模型所得的地基反力数值较大,而且分布范围更小,主要集中在锁脚锚管端部附近区域;由双参数模型所得的隧道下沉量要小于Winkler模型的计算值。给出了适当减小锁脚锚管长度,并增大其直径的建议。研究成果可为软弱围岩隧道支护设计提供理论参考。     

黄土隧道锚杆受力与作用机制

 为探讨黄土隧道锚杆作用效果及机制,对陕西省吴堡-子洲高速公路上3座黄土隧道中的48根锚杆应力进行现场测试和统计分析,结果发现：黄土隧道在钢架支护条件下,拱部系统锚杆受压且应力值较小;拱脚处锁脚锚杆以受拉为主,锁脚锚杆应力普遍大于拱部锚杆应力。从土体的变形和锚杆与土体的锚固效果2方面分析黄土隧道拱部系统锚杆的力学状态,分析认为隧道开挖后,浅埋黄土隧道拱部发生整体沉降,锚杆并不存在锚固段;深埋黄土隧道开挖后土体产生较大塑性区,目前以“短而密”原则设计的系统锚杆也不存在锚固段;锚杆与土体采用水泥砂浆或药卷式锚固剂黏结效果差,因而黄土隧道锚杆锚固力不大;锚杆锚固于初期支护上,并伸入土体中,从内部约束土体变形,在初期支护施作后,相对于土体的后续变形,拱部系统锚杆受到土体向下的摩阻力,相当于桩承受负摩阻力,因而拱部系统锚杆受压。综合以上分析表明,在黄土隧道中,钢架支护条件下的系统锚杆支护效果不明显,可以取消。工程实践证明,钢架支护条件下黄土隧道取消系统锚杆,可减少施工环节,更有利于隧道施工安全和结构稳定,可缩短工期和降低工程造价,有着特别显著的社会经济效益。     

藏噶隧道蚀变花岗岩地层围岩大变形控制措施研究

川藏铁路拉(萨)林(芝)段藏噶隧道DK168+805—DK169+140段穿越蚀变花岗岩地层,围岩变形量大、速率快、持续时间长;通过采取调整边墙曲率、长短锚杆结合、双层支护为主的防抗结合变形控制措施,结合临时仰拱、拱脚锁脚锚管等辅助措施,使得围岩最大变形量、速率得以控制,施工效果良好。     

系杆拱特大桥拱肋安装工艺

青县县城运河特大桥采用主桥+两侧装饰性系杆拱结构。其中的主拱肋施工分三阶段进行,拱肋两端在浇筑拱脚混凝土时预埋,中段由工厂加工完成后借助吊车安装。拱肋安装的关键环节包括临时加劲骨架、吊车布设、拱肋连接、套管定位等。     

膏溶角砾岩隧道支护体系力学特性试验研究

 开展膏溶角砾岩隧道支护体系现场试验,研究无水段、高含水量段初期支护锚杆轴力、围岩压力、钢拱架应力及洞周位移、二次衬砌接触压力和钢筋应力。分析表明：高含水量比无水段初期支护受力增大约50%,而二次衬砌受力增长约30%;无水试验段拱腰锚杆主要受压,建议取消拱部系统锚杆,只打设拱部锁脚锚杆,及早封闭成环;高含水量段锚杆主要受拉,发挥拉拔力支护效果,建议锚杆参数不变;初期支护钢拱架架设能够立即承载,发挥支护作用明显。研究成果可为膏溶角砾岩地层隧道及类似工程的修建提供参考。     

复杂地质条件下隧道塌方涌水处理技术措施

在隧道掘进过程中造成塌方的因素很复杂,地质因素、施工因素、管理因素等均可能造成隧道塌方。正确分析塌方的原因,有针对性的处理措施是解决隧道塌方的有效处理方法。结合隧道塌方工程实例,采用注浆加固、锁脚锚杆加固拱架、喷混凝土补强、排水孔施工等综合处理方案处理复杂塌方,同时为类似工程事故的处理提供借鉴。