软弱地层连拱隧道开挖错距和台阶长度研究

近年来连拱隧道的施工方法不断优化,其中3导洞法在围岩状况较差的地段能够有效减少地表沉降和隧道变形,使施工更加安全。但由于3导洞法存在着施工工序复杂、施工参数不明确和成本高等缺点,对3导洞法的研究一般多集中在结构受力、开挖方法和支护参数等方面,而其在软弱地层中主洞开挖错距和台阶长度的重要性往往被忽视。依托广东南山路连拱隧道工程,采用数值模拟的方法,对比分析了隧道拱顶沉降和拱脚水平收敛,研究了V级围岩3导洞法合理的主洞开挖错距和台阶长度。研究结果表明:1)V级围岩3导洞法合理的主洞开挖错距是2.5～3倍洞径;2)V级围岩3导洞法合理的开挖台阶长度是10 m(中台阶)。     

四车道特大断面小净距公路隧道力学响应分析

结合大连大东山单洞四车道高速公路隧道工程实践,通过隧道CRD及双侧壁导坑工法施工段的隧道变形受力监测数据分析,对特大断面小净距隧道的力学响应特性进行研究。研究结果表明:CRDⅠ部、双侧壁左导洞对于左上导洞拱顶处变形影响较大,其引起的变形占总变形的比例分别达到50%~60%和50%~65%;特大断面隧道施工,合理选取工法及辅助措施、及时封闭支护结构可以有效控制隧道变形受力;小净距隧道内侧受力状态较外侧复杂,后行洞的受力状况相对于先行洞要好一些,设计和施工时应充分考虑后行洞施工对先行洞的影响。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。     

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。     

隧道大跨段施工围岩变形及受力特征分析

以重庆樵坪山隧道大跨段为研究对象,应用有限元法,对CD法(中隔壁法)和双侧壁导坑法两种隧道开挖工法进行数值模拟研究,对比分析了两种不同开挖工法条件下,隧道围岩竖向位移、应力分布以及支护结构受力特征.结果表明,采用双侧壁导坑法进行隧道施工开挖,其拱部沉降要低于CD法,双侧壁导坑法的拱顶最大沉降和最大上鼓比CD法分别低57...     

城市复杂环境下浅埋非对称小净距隧道施工方法研究

为了研究非对称小净距隧道下穿城市中心区的优化施工方法,依托重庆某地铁隧道工程,通过工程类比,确定了非对称小净距隧道施工方法分别为CD法和双侧壁导坑法。利用有限元软件对不同施工顺序下隧道围岩塑性区发展、围岩变形和地表构筑物沉降进行对比。结果表明,非对称小净距隧道中间岩柱受力复杂,大部分处以塑性区,施工应重点关注;大洞开挖后小洞应力、变形发生较大变化,发生偏压;先开挖小洞比先开挖大洞对围岩的扰动和建筑物影响更小,对施工更为有利;采用CD法和双侧壁导坑法施工,隧道围岩位移、地表构筑物沉降均小于允许值,施工偏安全。     

浅埋大断面地铁隧道施工方法模拟优化分析

以乌鲁木齐地铁1号线三-新区间大断面隧道为例,采用MIDAS/GTS有限元软件,针对CD法、CRD法、双侧壁导洞法等3种工法分别进行数值计算。以对比分析不同工法下围岩变形、应力、塑性区及地表沉降规律。研究结果表明,采用CD法产生的地表沉降最大,CRD法施工可以有效减小隧道拱腰、拱肩处的水平变形,相对来说双侧壁导洞法能够有效控制拱顶沉降。     

扁平特大断面公路隧道核心土模拟与分析

破碎围岩段大断面隧道施工时,较多采用双侧壁导坑法,预留核心土对在开挖过程中隧道的围岩变形和支护受力有很大影响,对隧道围岩稳定性起着至关重要的作用.文章依托广州龙头山单向4车道公路隧道,对扁平特大断面公路隧道在破碎围岩段采用双侧壁导坑法开挖时,预留核心土厚度的区别和开挖方式的不同进行了有限元模拟,分析了围岩应力、围岩塑性区、拱顶沉降、二衬和核心土临时支护的内力,得出了核心土的合理厚度及较为合理的开挖方式.结论对扁平大跨隧道的设计和施工具有指导意义.     

北京东段地层暗挖工法实测地面沉降规律分析

以北京东段相似地层下地铁暗挖工法隧道为研究对象,分别对PBA法、CRD法、双侧壁导坑法、CD法及冻结法结构形式的地面沉降进行分析、总结。得到了PBA工法车站横通道开挖和初支扣拱对沉降的影响基本相同,二衬扣拱影响最小;横通道开挖对土体造成一定的扰动,但主体上方监测点累计沉降较大的位置未必一定位于横通道上方。采用CRD工法施工中,8导洞开挖产生的地面沉降大于4导洞。采用双侧壁导坑法施工中,9导洞与6导洞开挖产生的地面沉降分布情况类似。采用CD工法施工中,地面沉降满足正态分布。冻结法开挖联络通道及泵房对地面沉降的影响较小,开挖对地层的扰动较小,通过实际的测点沉降监测分解,积极冻结、通道及泵房开挖和冻融及工后沉降三个施工过程对应地面沉降无明显规律性。其结论可为类似地层地铁隧道开挖变形分析提供一定工程借鉴。     

隧道临近下伏承压溶腔开挖稳定性施工工法比选

临近承压溶腔对隧道开挖不利影响显著,合理的施工工法对保证隧道开挖稳定性至关重要。以某3车道公路隧道为依托,对隧道临近下伏承压溶腔时,运用全断面法、上下台阶法等6种工法开挖进行模拟。监测隧道洞周位移、隧道与溶腔间围岩竖向位移及初期支护内力,分析不同施工工法对隧道开挖稳定性的影响。计算结果表明:工法不同,拱顶下沉、水平收敛增大趋势不同,出现小幅增大的次数也不同;当前溶腔尺寸及内压条件下,最终拱顶下沉与水平收敛量大小顺序为全断面法上下台阶法三台阶法侧壁导坑法弧形导坑法双侧壁导坑法;地层与隧道间距越大,隧道开挖对地层的影响越小,影响范围向左下、右下方扩散,隧道与溶腔间围岩的稳定性最差;双侧壁导坑法控制拱顶下沉、水平收敛、隧道与溶腔间地层竖向位移效果最好,且能降低仰拱处弯矩与初期支护偏心距,有利于洞周围岩及初支结构稳定性。     

大断面公路隧道开挖方法数值分析

依托大连某桥隧建设工程,分别采用导洞法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法模拟大断面公路隧道的开挖过程,详细分析了隧道开挖支护后围岩的位移场与应力场的变化,通过对比研究,得出双侧壁导坑法开挖过程位移变化最小,受力均匀,更有利于维持围岩稳定性的结论。     

双侧壁导坑法导洞施工顺序对地表沉降的影响

以北京地铁昌平线08标段暗挖大断面隧道工程为例,简化地质条件和工程参数,采用双侧壁导坑法对不同开挖顺序进行数值计算,分析了先边后中和先上后下2种不同导洞施工顺序对地表沉降的影响。结果表明:2种工况的主要区别在于第2步导洞开挖和中部及上层导洞开挖时结构的状态不同,导洞1开挖完成后先进行其下方导洞的开挖相比于先进行同层导洞的开挖能够更好地控制地表沉降;采用先边后中的施工顺序,上层导洞开挖对地表沉降的影响更小,同时在开挖过程中沉降速率更低,土体的稳定性也更好。     

超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导洞法施工力学特性分析

超浅埋跨偏压隧道由于跨度大、埋深浅、地形偏压,加上施工期间各道工序的相互影响,围岩的多次扰动等因素,导致施工过程中力学行为复杂,极易发生失稳乃至坍塌事故。利用有限元软件ABAQUS建立三维模型,对超浅埋大跨偏压隧道双侧壁导坑法施工过程进行三维模拟计算,分析了隧道围岩在开挖过程中位移场、应力场及支护结构受力的变化特征。结果表明(1)同一断面上地表沉降与拱顶沉降比值接近于1,深埋侧地表监测点沉降大于浅埋侧沉降;(2)开挖过程中,围岩应力不断变化,拱顶、深埋侧拱腰及拱底部位主要承受较大拉应力,浅埋侧拱腰以及左右边墙承受较大压应力;(3)当左右导洞下台阶开挖时,中导洞核心土会出现围岩塑性贯通区。(4)初衬受力随着开挖不断变化,当全断面闭合后,主要在拱底和拱顶出现拉应力集中现象,而二衬则在拱底会出现较小拉应力。     

节理岩体双岛四线暗挖地铁车站施工方法研究

为了确定特大断面小净距地铁车站最佳施工方法,考虑到材料的弹塑型本构模型关系,选用大型有限元计算软件(MIDAS/GTS),采用三种施工方法(双侧壁导坑法、CRD法、CD法)对该地铁车站进行了数值模拟。通过对围岩观测点的位移和塑性区对比分析可知,对于特大断面小净距平行双岛四线地铁车站采用双侧壁导坑法能更好地控制围岩位移和塑性区的发展。该隧道设计施工方法优先选用双侧壁导坑法,并为类似城市地铁车站设计施工提供了参考依据。     

大断面浅埋暗挖隧道施工稳定性分析及安全预警

随着城市地铁的大量修建,隧道施工方法的选择成为大断面浅埋暗挖隧道安全施工的关键。以某市地铁工程为背景,借助ANSYS软件对该地铁施工采用的CRD法和双侧壁导坑法进行数值模拟,研究了不同施工方法引起的围岩位移场、应力场和支护结构内力的变化规律。通过对比得出,双侧壁导坑法施工引起的拱顶和地表沉降值及围岩应力值均小于CRD法,其支护结构内力状态优于CRD法。在此基础上,结合双侧壁导坑法现场监测结果,对双侧壁导坑法施工时围岩的稳定性进行了系统分析与安全预警。     

超大断面隧道双侧壁导坑法开挖步序优化

重庆市轨道交通5号线1期3标段为富水浅埋扁平超大断面隧道工程,采用9步双侧壁导坑法中的对称开挖步序施工。应用MIDAS-GTS软件建立隧道三维有限元模型,计算了3种不同开挖步序条件下地表沉降、围岩变形和支护结构受力情况,并将计算结果与现场监测数据进行了对比验证。验证结果表明:扁平超大断面隧道拱顶区域受力作用面较大,拱顶区域围岩及喷混支护应力较大,拱顶稳定性较低,拱脚应力集中。施工阶段隧道结构对横向变形较为敏感,3种开挖步序拱脚水平收敛值曲线随施工步序呈现多台阶变化;中隔墙核心土拆除时,水平收敛值及拱顶沉降值曲线出现突变,该阶段应增大监测频率。对3种施工步序进行了数值模拟,提出了本工程地质条件下大跨扁平隧道施工的合理步序。     

某地铁大断面暗挖隧道相邻导洞沉降关系分析

结合工程实际,根据双侧壁导坑法施工大断面时各导洞的施工顺序,利用经典的Peck公式确定大断面开挖的影响范围,将地表及拱顶监测预警值及控制值分解至每个导洞,得出各导洞施工时引起的沉降控制值,并绘制出相邻导洞施工时横向及纵向影响曲线。     

双侧壁导坑法在小净距大断面地铁车站施工中的应用

以某浅埋暗挖城市地铁车站为工程背景,研究了双侧壁导坑法在小净距大断面地铁车站施工中的可行性。通过有限元数值模拟计算得到了该施工方法下地铁车站的位移和塑性区时空演化规律,并将计算结果与相关规范值进行比对。分析结果表明,Ⅳ级围岩条件下小净距大断面隧道使用该工法施工时所引起的隧道拱顶沉降、水平收敛及塑性区发展均在允许范围之内,能保证整个施工过程的安全。     

超大断面小净距隧道工法适用性研究

超大断面小净距隧道往往处于洞口段,具有地质条件差、工序多、干扰强等特点。施工中分部过多会影响工效、分部过少易导致失稳,所以合理的开挖工法至关重要。依托济南绕城高速连接线大岭隧道工程,采用数值分析、现场实测方法对半步CD法、CD法和双侧壁导坑法三种可能的开挖工法进行适用性比选研究。以拱顶沉降、夹岩水平位移、夹岩应力为指标对不同工法的施工力学行为进行分析,发现大岭隧道后行洞施工对先行洞产生影响,不同工法的影响程度排序：半步CD法>CD法>双侧壁导坑法。但半步CD法影响程度并未显著高于CD法和双侧壁导坑法,其增加量最大为12%,现场可采用半步CD法进行施工。最后钢架应力、位移等监测数据表明：半步CD法可以保证工程安全、缩短工期、降低成本,是三种工法中最适用的工法。半步CD法的使用产生了较好的经济效益和社会效益,可为类似地质条件下超大断面小净距隧道的设计和施工提供技术指导。     

公路隧道洞口段两种工法的施工力学分析

隧道洞口段是指隧道洞口暗挖进洞一定长度的区域,覆盖层厚度小于2倍毛洞开挖宽度,一般较洞身围岩条件差,埋深浅,受地形、环境条件影响较大,如地表水渗流、气候急剧变化等都容易对隧道洞口段围岩条件、开挖环境造成影响。地质条件较好的隧道洞口段常采用上下台阶法和环形导坑法进行开挖。文章以厦门市同安区大轮山隧道为例,通过数值模拟方式,分析洞口段上下台阶法和环形导坑法施工时地面沉降和拱顶沉降的规律。     

浅埋彪水岩软岩隧道开挖数值模拟研究

浅埋彪水岩软岩隧道位于正在建设的香丽高速虎跳峡地下立交段,该围岩岩性主要为灰岩夹板岩、板岩夹灰岩,施工难度大、风险高,是浅埋彪水岩软岩隧道施工的主要控制工程。在建立合理工程地质模型的基础上,选取SC-1型典型软岩隧道断面作为研究对象,采用FLAC3D软件对二台阶预留核心土、单侧壁导坑、双侧壁导坑等,隧道工法进行数值模拟,通过围岩受力、变形比较和分析,证明浅埋暗挖时采用双侧壁导坑法对于该隧道施工更为安全;围岩压力、拱顶沉降现场监测结果表明:采用双侧导壁法施工对彪水岩软岩隧道地表沉降控制更加有利、安全。但是,采用双侧导壁工法造价较高,所以在满足施工安全和地表沉降量需求的同时还应考虑施工成本因素,这对工法的评选有了更高的数值要求。本文根据数值模拟、现场监测、工程造价预算及地表沉降量要求,认为双侧导壁施工方案适用于本工程,也可以通过加强单侧导壁工法的支护参数来控制浅埋段地表沉降。该研究对类似隧道工法的评选具有重要的工程借鉴意义。