浅埋小间距超大断面山岭隧道的围岩及衬砌结构力学特性研究

从济南市新建港沟隧道工程实际出发,针对隧道大跨度、大开挖面、低扁平率等情况,采用数值分析的手段,并结合现场实测,对浅埋小间距情况下超大断面隧道采用双侧壁导坑法施工过程中的围岩及衬砌结构的行为力学特性进行研究。计算结果表明,采用双侧壁导坑法能较好地满足超大断面隧道浅埋小间距段施工,其结果可为类似超大断面隧道工程提供参考。     

浅埋暗挖双侧壁导坑法隧道二衬施工方案优化

地铁区间隧道施工方法一般为明挖、盾构、暗挖法施工,由于区间线路规划、地质等原因会出现不同于标准断面的隧道形式,一般采用浅埋暗挖法,根据地质及断面的大小一般可采用全断面法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法、双联拱法。双侧壁导坑法作为大断面浅埋暗挖隧道采用较多施工方法,在二衬施工过程中施工工艺可操作性难度大、临时支撑体系受力复杂、施工质量控制难度大、施工风险较高,在施工前需对方案进行进一步优化,使达到最佳效果。文章以西安地铁六号线丈-科区间浅埋暗挖大断面双侧壁导坑法隧道二衬施工方案进行研究。     

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。     

泥岩地质条件下浅埋特大断面隧道施工方法优化研究

结合西宁南绕城高速公路西山隧道工程,通过有限元软件模拟计算了泥岩地质条件下浅埋特大断面隧道的4种双侧壁导坑施工方法,包括初始设计方法和3种从断面尺寸上进行精细优化后的双侧壁导坑法,对比研究了各种施工方法下隧道结构及围岩的受力特性,并结合各种施工方法的施工进度及难易程度等方面进行了综合性的优劣对比分析。研究结果表明:泥岩地质条件下特大断面浅埋隧道可采用"减小中间岩柱中部宽度并提前拆除临时支撑"优化的双侧壁导坑法施工,可保证在安全性的基础上提高施工速度和经济性。最后,通过采用优化方法进行施工的实际效果验证了优化方法的可行性和施工安全性。     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析及方案比选

结合南宁玉象隧道偏压浅埋大断面隧道工程实际,建立了偏压浅埋大断面隧道施工动态有限元数值模型,分别采用上下台阶法、CD法和双侧壁导坑法3种施工方案,模拟施工对围岩变形和力学特性的稳定性影响,对围岩位移、应力、锚杆、初期支护轴力与二衬弯矩等进行对比分析,结果表明,双侧壁导坑法能较好地控制围岩位移,应力分布与隧道支护结构内力分配较合理。     

大断面隧道暗挖施工过程模拟分析

以城市地铁浅埋暗挖大断面隧道施工为研究对象,采用FLAC软件对双侧壁导坑施工方法进行数值模拟,研究施工过程中围岩位移、支撑轴力等相关规律。研究结果表明,该方法可以满足施工控制要求。     

重庆五路口车站浅埋特大断面隧道开挖方法比选和优化

重庆五路口车站隧道地质条件较差、断面大、埋深浅、周边环境复杂.综合工程安全、工期和成本等要素,采用了有限元数值模拟力学行为,对3种开挖方法进行数值分析和对比.提出采用台阶“临时支撑+部分双侧壁法”方案的合理性,并通过现场监测结果证明方法可行.     

超大断面分岔隧道施工力学特性模拟及监测分析

采用数值模拟与现场监测相结合的方式,结合工程实例,分析了超大断面隧道围岩应力分布的特点及施工力学特性。研究结果表明Ⅲ级围岩超大断面隧道单侧壁导坑法开挖时,受拉破坏区域均存在于台阶处,上部导坑掌子面未发生受拉破坏,塑性破坏分布于开挖台阶两侧;上部导坑若一次性开挖,面积过大,掌子面出现较大范围塑性屈服破坏区域,需采用上下台阶法开挖上部导坑。本文工程隧道拱顶最大下沉量、钢拱架所受最大拉应力和最大压应力、拱顶处围岩压力均处于安全状态;现场监测与数值模拟计算结果较为吻合,验证了超大断面隧道采用单侧壁上下导洞法开挖的安全可行性。     

新建隧道下穿既有高速公路施工技术

结合某公路隧道浅埋暗挖施工方案,对软土地区浅埋大断面隧道下穿既有高速公路的施工过程进行数值计算,通过分析围岩变形和受力状态评价施工方案的安全可靠性。计算结果证明双侧壁导坑法对控制围岩变形有较好效果,但临时支护拆除时轴力及弯矩较大,特别是拱脚和墙角位置应加强监控量测并采取必要的补强措施。     

大断面纯黄土公路隧道施工技术研究

黄土在受水浸蚀后结构迅速破坏而引发的湿陷现象,对隧道的安全稳定和正常使用产生巨大影响。加之大断面隧道开挖过程中,对土体扰动大,极易发生地表开裂、拱部下沉、衬砌变形甚至塌方等严重问题。我国目前在大断面纯黄土公路隧道施工领域还没有成熟的经验可借鉴。本文结合神府高速公路大断面黄土隧道施工,总结出浅埋段采用双侧壁导坑开挖,深埋段根据地质情况分别采用双侧壁导坑法、单侧壁导坑法和三台阶七步流水法进行施工,并分析了三种工法的优劣和适用条件,为同类工程提供借鉴。     

双向八车道连拱隧道施工方案优化分析

 利用有限元计算法对双向八车道连拱隧道IV,V级围岩的2种施工方法(双侧壁导坑和CRD法)进行模拟。计算和比较这2种施工方法下围岩应力和位移控制效果,结果表明,双侧壁导坑法可以更好地发挥围岩自身承载能力和初期衬砌支护作用,有利于提高二次衬砌的安全储备;CRD法对隧道两侧边墙水平位移控制比较有利,但对隧道顶部围岩沉降控制不如双侧壁导坑法有效。从总体上分析结果可知,双侧壁导坑法更适合于双向八车道连拱隧道施工。     

特大断面隧道支护结构现场试验与三维效应分析

与普通公路隧道相比,双洞八车道特大断面隧道的结构受力更加复杂、施工方法更为多样化。结合目前国内规模最大的四车道特大断面隧道,对特大断面隧道进行现场试验,并基于现场试验结果,详细地分析特大断面隧道双侧壁导洞法开挖引起支护结构变形及受力的三维效应。研究结果表明:在特大断面隧道施工过程中,左导洞下台阶和核心土上台阶开挖对支护结构受力及变形影响较大,是支护稳定性控制的主要工序;特大断面隧道开挖的纵向影响距离大致为1~1.5倍导洞跨度,约为8~12m。研究成果可为日后类似工程的设计、施工和研究提供有益的借鉴和参考。     

Stability analysis and optimization of excavation method of double-arch tunnel with an extra-large span based on numerical investigation

The Xiamen Haicang double-arch tunnel has a maximum span of 45.73 m and a minimum burial depth of 5.8 m. A larger deformation or collapse of the tunnel is readily encountered during tunnel excavation. It is therefore necessary to select a construction approach that is suitable for double-arch tunnel projects with an extra-large span. In this study, three construction methods for double-arch tunnels with extra-large spans were numerically simulated. Subsequently, the deformation behavior and stress characteristics of the surrounding rock were obtained and compared. The results showed that the double-side-drift method with temporary vertical support achieves better adaptability in the construction of such tunnels, which can be observed from both the numerical results and in situ monitoring data. In addition, the improved temporary support plays a critical role in controlling the surrounding rock deformation. In addition, the disturbance resulting from the excavation of adjacent drifts was obvious, particularly the disturbance of the surrounding rock caused by the excavation of the middle drift. The present findings can serve as the initial guidelines for the construction of ultra-shallowly buried double-arch tunnels with extra-large spans.     

大跨度隧道洞口浅埋段施工法

以某隧道进口段施工作为研究对象,从辅助工法的选择、隧道洞口段开挖方法的选择、双侧壁导坑法的施工工艺方面入手,对大跨度隧道浅埋洞口的施工过程进行了论述,以供参考借鉴。     

浅埋大跨度隧道施工阶段临时支护安全性分析

针对目前国内采用CRD法修建隧道施工过程中对临时中隔壁的安全性研究很少,结合某浅埋大跨度隧道对中隔壁采用现场监测和数值模拟两种手段做了对比分析,两种方法所得结果吻合良好。研究结果表明,在CRD1,3部超前和CRD1,2部超前的情况下,中隔壁上部的水平位移都明显大于下部,但结构安全系数相差不大。以上研究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。     

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。     

上海新国际博览中心钢桁架结构的施工及临时支承拆除的卸载过程分析

上海新国际博览中心8#馆的屋盖结构由16榀跨度为72m的鱼腹式空间钢桁架组成。鱼腹式钢桁架横断面为菱形,截面结构刚度较小。在桁架的安装过程中,首先在地面上搭设满堂脚手架平台,然后在该平台上安装桁架拼装用的二级临时支承结构,在支承结构上实现桁架的高空原位拼装。根据施工方法,建立施工过程分析模型,对施工过程进行数值模拟分析,并确定拆除临时支承结构的卸载方案———通过控制临时支承的千斤顶行程,实现支承位置的逐步下降。现场测试表明,数值模拟结果与测试结果吻合较好,最大误差为21.0%,说明了施工方法的合理性及数值模拟方法的可靠性。     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术

以铁路隧道为背景,采用数值分析手段,并结合部分现场监测资料,对软弱围岩隧道台阶法施工过程中隧道拱脚变形特征、上台阶基底围岩失稳形态及拱脚稳定性控制技术进行分析。结果表明:(1)软弱围岩隧道施工过程拱脚沉降和水平收敛均表现突出,在实际工程中,拱脚变形控制是软弱围岩大变形控制的关键之一。(2)拱脚部位围岩屈服程度相对较高是该处施工变形显著的根本原因。在台阶法施工过程中,基底围岩的破坏形式随台阶高度的增加由拱脚局部失稳逐渐向基底整体剪切失稳过渡。(3)从对隧道拱脚及洞周变形控制效果出发,IV级围岩可采用长台阶法施工,V级围岩宜采用短台阶法施工,而VI级围岩应采用微台阶法施工。(4)从不同台阶高度条件下极限位移的计算结果可以看出,对于软弱围岩隧道,施工中在确保掌子面稳定的前提条件下,适当增加台阶高度有利于围岩的稳定。(5)扩大拱脚和临时仰拱2种工法对控制拱脚及洞周变形均有明显的效果。扩大拱脚技术适用于拱部沉降显著的工程,而临时仰拱技术则更适用于水平收敛显著的区段。     

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。     

波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥悬臂施工中钢腹板临时支撑方案比较

在悬臂施工的波形钢腹板预应力混凝土(PC)组合箱梁桥中,为了施工安全,往往需要在钢腹板上设置一些临时性支撑结构。为了克服临时支架法需占用大量施工空间的缺点,提出一种由大刚度钢管组成的钢管支架法,该方法结构简单、空间占用小。对两种方案进行比较分析,采用三维有限元数值模拟法,分别进行静力分析和特征值计算。计算结果表明:虽然临时支架在钢-混组合箱梁桥的施工中有效,但在波形钢腹板(PC)组合箱梁桥的悬臂施工过程中并不能明显改善波形钢腹板的受力状态;而钢管支架能够有效地改善悬臂状态下波形钢腹板的受力状况。