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。     

大断面浅埋高速铁路隧道施工关键技术研究

为了提升高速铁路隧道施工技术,总结了大断面浅埋隧道的判定方法,并以某铁路隧道为研究对象,利用MIDAS软件建立计算模型,对比了台阶法、留核心土法、CD法、双侧壁法的加固效果,并从隧道进洞、超前支护、塌方处治等方面探讨了大断面浅埋隧道的施工要点。同时,以双侧壁导坑法为例,计算了不同开挖高度和开挖面距离下隧道围岩的变形。     

常家庄隧道专项施工方案

结合常家庄隧道的地质情况,综述了该隧道施工的基本工序,简要介绍了进、出洞段及明洞的施工技术,着重对环形开挖中心留核心土法、台阶法开挖、全断面开挖三种洞身开挖施工方法进行了阐述,以供参考。     

隧道开挖及爆破对地表高压铁塔影响的FLAC3D分析

以长湘高速公路李家冲隧道工程为背景,针对地表高压铁塔塔基受到隧道开挖及爆破影响的情况,运用FLAC^3D对铁塔4个塔基的沉降及质点振动速度进行了数值分析。并与现场实测数据进行对比分析,结果表明:(1)隧道开挖后铁塔塔基发生沉降,最大沉降量发生在测点3即1号塔基处,为3.55 mm。(2)施加爆破动载荷后,最大沉降量增量出现在1号塔基为2.23 mm ,其他塔基沉降量也有不同程度的增大。(3)塔基的质点振动速度幅值为4.2 cm/s,在允许的安全振速范围之内。质点振动速度与隧道开挖中线距离有关,距隧道开挖中线距离越近质点振速越大,反之则越小。分析结果与实际观测结果相吻合,并给出了避免爆破震动诱发地表铁塔塔基失稳塌陷的几条建议。     

隧道复杂交叉结构围岩稳定性及结构安全性分析

文章结合工程实际采用数值模拟方法,对交叉结构采用台阶法、预留核心土法和CRD法进行数值模拟分析研究。研究结果表明:开挖引起的隧道围岩沉降和衬砌结构第一主应力,台阶法最大,预留核心土法次之,CRD法最小; CRD法形成的塑性区最小,三种施工方法造成的围岩塑性区主要分布在主隧道拱腰区域,塑性区最大值区域同样出现在主隧道与车行横通道交叉部位;在衬砌结构内力方面,三种施工方法都存在明显偏压现象,各个截面安全性均满足规范要求。     

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。     

软弱破碎带不同施工工法隧道围岩变形分析

依托中条山特长公路隧道,采用有限差分软件FLAC3D,对隧道开挖支护过程采用的不同施工工法下的施工过程进行了数值分析,对各工况下围岩变形规律进行了研究,研究结果表明:单侧壁导坑法施工拱底隆起与拱顶沉降的差值较小,可防止因拱底隆起过大而造成的隧道底板的破坏,核心土在维持掌子面稳定方面作用显著,在软弱围岩地层中台阶法与预留核心土法相比优先选用预留核心土法。     

大断面黄土隧道沉降突变段施工处理技术

结合郑西线贺家庄隧道沉降突变段的施工处理情况,阐述了预留核心土法开挖黄土隧道施工工艺、大断面黄土隧道施工技术措施及应注意的问题,指出大断面黄土隧道施工中应加强监控量测,重视气候及地质对隧道施工的影响。     

开挖方式对跨基覆界面浅埋偏压隧道变形的影响分析

崩坡积～灰岩交界段(土岩交界段)一部分为松散的坡积体,一部分为岩体,工程性质相差较大,不同的隧道开挖方式会对隧道的稳定产生较大的影响。基于四川省九寨沟—绵阳高速公路某隧道工程,采用模型试验和数值模拟的方法,对有挡土墙预加固措施情况下崩坡积～灰岩接触地段浅埋偏压隧道在环形开挖预留核心土法、三台阶七步开挖法、CD法和CRD法4种开挖方式下的受力和变形特性进行研究。结果表明:土岩交界段浅埋偏压隧道的地表沉降呈现出明显的不对称特征,4种开挖方式下的最大地表沉降均向左侧偏移; 4种开挖方式产生的最大围岩位移都发生在隧道的拱顶处,且右拱肩、右拱腰的沉降值小于左拱肩、左拱腰; 4种开挖方式最大主应力的最大值出现在隧道右拱腰位置处,最小主应力的最大值出现在隧道右拱脚位置处; 相较于三台阶七步开挖法,环形开挖预留核心土法、CD法及CRD法都能够最大限度地保证隧道施工的安全。     

监控量测在大断面隧道围岩破碎段的应用

文章以某高铁大断面Ⅴ级围岩破碎段铁路隧道为背景,分析DK721+990～DK722+036段采用台阶法施工时,DK722+000断面的上下台阶测线收敛位移和拱顶沉降超过预警值的原因,及时调整开挖方案,采用"短三台阶+临时仰拱"开挖方法,并对DK722+024断面的拱顶沉降和周边收敛位移进行分析,得出拱顶沉降、周边收敛位移的累计速率先增大后减小,最后趋于稳定的结论。     

特大断面大跨度隧道围岩变形的现场试验研究

 结合广州龙头山双洞八车道高速公路隧道工程实践,对特大断面大跨度隧道施工中围岩变形进行相关监测,分析变形随时间变化规律、不同开挖工序引起的纵向和径向空间围岩变形规律。研究结果表明：特大断面大跨度隧道采用双侧壁导洞法施工,能较好地控制围岩变形;在特大断面大跨度隧道施工过程中,右导洞上台阶、左导洞下台阶以及核心土开挖对围岩变形影响较大,是施工主要控制点;特大断面大跨度隧道开挖的纵向影响距离大致为一倍洞径左右,与导洞跨度基本相同,为6～8 m;洞顶垂直向径向影响距离约为25 m,左导洞顶30°方向的径向影响距离约为15 m。该研究结论可为类似条件下特大断面大跨度隧道设计施工和现场监测提供借鉴与参考。     

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。     

复杂结构形式隧道的围岩位移监测分析

 厦门市梧村隧道为双向六车道隧道,隧道结构形式设计复杂,分别由双连拱、小净距、初期支护连拱和分离式隧道组成。现场监测工作以隧道拱顶沉降和围岩收敛为主,结合施工措施和开挖工序进行全面分析。研究成果表明：三导洞法施工主洞沉降所占比例不到侧导洞沉降的一半,双连拱隧道结构型式适用于对沉降控制要求较高的隧道工程;CRD1部开挖产生的拱顶沉降可以超过累计沉降值的50%;核心土开挖后布设测点造成的总损失量约占累计沉降值的37.5%;采用全断面帷幕注浆措施加固围岩对控制隧道拱顶沉降取得较好的效果;管棚区域出现较大下沉与管棚工作室的断面稍大以及管棚两端受其自重影响较大有关;临时支护的拆除对拱顶沉降和围岩收敛的影响较小;开挖和注浆是引起围岩出现较大收敛变形的主要施工因素,其中注浆对围岩的收敛位移影响更大;初期支护连拱隧道右洞开挖对左洞二次衬砌的收敛稳定有一定的影响。     

隧道环形开挖时核心土合理长度研究

为提高预留核心土工法的科学应用,对预留核心土环形开挖法中核心土合理长度问题进行研究。通过有限元模拟,分析了核心土长度变化对围岩塑性区、掌子面纵向位移及拱顶沉降的影响。     

大跨软岩公路隧道围岩稳定性分析

本文针对大跨度软岩隧道的围岩变形特点,以集呼高速公路旗下营隧道右线出口段YK197+040断面在CD法施工下围岩变形的现场监测数据为背景,整理了拱顶沉降的位移-时间曲线,探讨了拱顶沉降随开挖时间的变化情况。运用ABAQUS软件,结合实际隧道工艺建立了三维有限元模型,数值分析了隧道开挖后拱顶及周边位移的变化趋势,研究了围岩力学性能参数对隧道变形以及围岩稳定性的影响。在综合考虑监测数据与数值结果的基础上,为后续隧道安全施工提供了有益的理论建议。     

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。     

工程措施对控制隧道围岩变形的力学效果研究

在对现场实测数据进行统计分析的基础上，建立了模拟台阶法施工的有限元解析模式，并用此方法，评价了台阶法、注浆、喷层、锚杆等主要工程措施对控制隧道围岩变形的效果，为新奥法施工的浅埋隧道控制地表下沉提供了理论依据。     

隧道下穿高速公路台阶法施工

以某隧道下穿通过高速公路、跨线桥基础施工为工程背景,建立了三维有限元模型,通过仿真计算对比分析三种开挖方法对地表沉降的影响,确定采用台阶法进行下穿公路隧道施工的方案较为合理,并结合工程特点对台阶法施工工艺及技术特点进行了详细介绍。结果表明:采用台阶法施工该下穿公路隧道安全、可靠、工效高,对类似隧道施工有一定的参考价值。     

广州地铁西村站近接高架桥桩基影响分区及应用研究

 广州地铁西村站为暗挖法施工的隧道群,近接9组高架桥桩基,其中隧道与桩XJ33最小净距仅2.30 m。为保证高架桥的使用安全性,采用有限差分法和最小二乘法原理,对近接高架桥桩基进行近接影响分区研究,并根据分区结果对桩基进行分类,确定各类桩基沉降集中区,并对其提出可靠的加固方案;同时建立西村站近接桩基监控量测管理等级。研究结果表明：西村站隧道洞室开挖对近接高架桥桩基的影响可分为4个区,相应地把近接桩基分为4类;A类桩的桩基沉降集中区为掌子面前2.0D(D为隧道洞径)及掌子面后3.0D区段,B类桩为掌子面前1.0D及掌子面后3.0D区段,C类桩为掌子面前0.5D及掌子面后2.0D区段;西村站范围内的9组桩基均为A类桩,其中危险桩为XJ25,XJ32,XJ34。通过现场应用,有效地控制了西村站隧道群开挖对近接高架桥桩基的影响,保证了施工安全,积累了成功经验,可为相似工程施工提供参考。