特大断面连拱隧道中墙偏压机制及施工影响分析

 中墙作为连拱隧道的主要承载结构,自身的稳定性直接影响着隧道工程整体的稳定性,是连拱隧道设计和施工的重点。中墙失稳的主要力学原因是中墙受力不均而产生偏压失稳,因此,控制中墙稳定的关键是控制中墙偏压及其偏压程度。中墙偏压的出现源于隧道工程自身的地层偏压和非对称式施工产生的施工偏压,根据中墙受力状态可以确定地层偏压、施工偏压下中墙偏压的条件及偏压发生部位;利用有限元计算方法对地层偏压、施工偏压条件下不同施工工序进行计算,分析不同工序对中墙偏压的影响;根据得到的规律对施工工序进行优化分析;最后,给出双向八车道连拱隧道的工程实例。     

浅埋偏压大断面隧道施工力学分析

针对某大断面公路隧道洞口浅埋偏压段采用CRD法进行施工,利用ANSYS有限元分析软件,对隧道的开挖过程进行了数值模拟,重点分析了地层的沉降、临时支护和初期支护的内力随开挖过程的变化情况。结果表明:采用CRD法施工,围岩应力呈不对称分布,以拱肩、拱脚和临时支护与永久支护结合处较大;深埋侧的拱肩、拱脚和地表的位移量都较浅埋侧大。     

双连拱隧道无导洞法施工断面对隧道稳定性影响

为了对比分析采用无导洞法施工连拱隧道时最安全稳定的开挖断面形式,提高施工过程中衬砌结构的安全性和稳定性,以福建某连拱隧道作为工程背景,按照中墙顶部回填量从大到小的顺序选取了三种不同的施工断面方案,应用数值模拟方法,研究了最终状态衬砌结构安全系数、临时支撑和中墙稳定性三个方面,对三种方案稳隧道结构的稳定性及其变化规律进行了详细对比分析,发现后行洞上台阶开挖与支护的过程是衬砌结构受力变化最大的过程;无论哪种方案,在浇筑中墙后立刻回填中墙顶部的空隙总是对衬砌结构有利。可见,选择方案三作为无导洞法施工连拱隧道的断面形式,并及时回填中墙顶部,可以有效提高连拱隧道结构的安全性与稳定性,是最优的断面形式。     

紧邻建筑物的浅埋隧道开挖施工方案仿真分析

以重庆轻轨6号线小什字车站区间隧道为例,利用FLAC3D软件建立了由建筑物造成的浅埋偏压隧道计算模型;运用有限差分数值方法对三种不同开挖施工方案进行了数值仿真,得出了浅埋、偏压隧道围岩的地层变形与塑性区的分布受开挖施工先后顺序影响较大.研究结果表明,采用CD法开挖小什字浅埋偏压隧道,首先开挖右导坑是不适宜的;实际施工采...     

浅埋连拱隧道围岩参数反演及施工数值模拟

本文结合怀新高速公路的界牌坳隧道的实际情况,利用现场荷载试验的测点位移,通过有限元反演理论的模拟退火法反演计算隧道破碎带围岩基本参数.将反分析计算得到的隧道围岩参数输入界牌坳隧道二维弹塑有限元计算模型,对隧道的施工过程进行数值模拟,分析了采用三导洞法施工时围岩和中墙的受力变形规律,计算结果表明,两主洞拱部开挖是连拱隧道施工过程中两个比较关键的施工步;两主洞拱顶及右洞左拱肩位置的围岩出现了较大的位移或应变而有可能引起隧道塌方或破坏;浅埋偏压连拱隧道受山体偏压和不对称施工的影响,中隔墙在整个施工过程中基本处于偏心受压状态.     

浅埋偏压大断面隧道施工优化及受力特征分析

大断面浅埋偏压隧道洞口段施工困难,风险高;且受洞口复杂地质条件和施工空间效应影响,隧道支护结构变形和受力特性复杂,施工控制难度高。针对在建的宝兰客专小墁坪隧道出口浅埋偏压段的施工稳定性问题,采用数值模拟试验分析方法,研究了三台阶+临时横撑施工中不同上、中、下台阶错开距离时隧道的施工动态特性,分析了不同错开距离时隧道支护结构的变形和受力特点;基于数值模拟试验确定了大断面偏压隧道洞口段的施工方案,跟踪隧道施工进行的变形监测验证了推荐的三台阶+临时横撑施工中上台阶与中台阶错开5 m,中台阶与下台阶错开10~15 m(即1倍洞径)距离的施工参数经济、合理、可行,保证了隧道施工的安全,也为同类隧道工程的建设提供有益的借鉴和指导。     

浅埋连拱隧道施工过程的力学分析

针对软弱围岩双连拱隧道三导洞施工方案的特点,采用有限元方法对其施工过程各阶段围岩与支护体系的力学性状进行了分析,并与实测结果进行对比分析.拱顶沉降和周边收敛明显分为上弧形开挖、核心土开挖两个增长阶段,后施工洞室沉降大于先施工洞室.中墙顶部三角区围岩及中墙底部围岩塑性变形较大,施工中应加强监测.两侧导洞临时支护受力很大,应加强横支撑以确保施工安全.中墙受力始终处于偏压状态,中墙底部承受很大的水平向拉应力,应加强横向配筋或采用扩大基础型式.     

达阿果水电站隧道开挖临时支护施工方案探究

在达阿果水电站隧道开挖时,由于隧道地质条件和施工组织不同,在施工过程中采取的临时支护形式也不同,因此我们将从隧道开挖支护的意义出发,结合隧道开挖临时支护设计原则等,来分析临时支护施工工艺方法,探究隧道开挖临时支护施工方案。     

矩形顶管隧道掌子面支护压力及稳定性分析

为了研究繁华城区大断面顶管隧道施工过程中掌子面的支护压力及稳定性规律,本文采用有限元数值模拟,计算分析了不同地层下隧道掌子面变形发展规律,对比分析了两种工况下极限支护压力比λ,同时计算分析了隧道埋深和土体强度因素对极限支护压力的影响规律。研究成果能够为工程施工中掌子面稳定压力的确定提供数据支持。     

连拱隧道围岩压力计算方法与动态施工力学行为研究

由于双连拱隧道的多分部开挖支护的结构荷载转换过程多,围岩应力变化和围岩与结构相互作用关系复杂,目前在设计、施工中仍然存在一些问题:(1) 勘察设计围岩分类与施工揭露实际围岩级别常有差异,并难以实现及时变更.(2) 尚无满足连拱隧道特点的围岩压力理论,特别是在浅埋偏压条件下围岩荷载估计偏差较大.(3) 施工中经常出现支护失效、衬砌裂缝及渗漏泄水等工程安全、质量问题.针对连拱隧道中的问题,进行围岩压力计算方法和动态施工力学行为研究,主要研究成果有:(1) 对于连拱隧道,围岩塑性区受中墙及施工方案影响较小,主要与最终开挖跨度有关.在计算荷载时要考虑最不利工况,连拱隧道坑道宽度取整个连拱隧道的宽度是合理的,偏于安全的.(2) 应用比尔鲍曼理论求得塌落拱曲线方程,然后用作图法在连拱隧道外侧作一个切线与以地形的坡度求出的塌落拱曲线方程的切线相平行,两平行线的距离即为地形偏压临界覆盖厚度.运用此方法求得连拱隧道大跨度条件下的偏压连拱隧道地形偏压临界覆土厚度,为偏压连拱隧道设计提供可靠依据.(3) 针对连拱隧道断面远大于单线隧道,围岩压力大于按单线隧道宽度修正结果所出现的问题,提出对于大跨度双连拱隧道,在极浅埋、浅埋条件下,仍然分别采用全土柱理论荷载和谢家烋理论荷载;在深埋条件下,推荐双连拱隧道竖直地层压力采用适合双连拱大断面隧道特点的修正比尔鲍曼理论围岩压力计算公式.(4) 对于浅埋偏压连拱隧道,不仅要考虑非对称的地层主动荷载,还要调整浅埋侧地层被动荷载,提出浅埋偏压连拱隧道地层主动偏压荷载和被动不均匀荷载确定方法及地形偏压情况下隧道支护结构的合理计算方法,并求得不同坡率、不同围岩级别条件下浅埋侧土体的弹性抗力系数的合理取值,为设计中偏压连拱隧道采用荷载结构模式计算时浅埋侧土体的弹性抗力系数取值提供参考.(5) 在充分吸收国内外围岩分类经验的基础上,针对隧道施工期间的现场围岩判别特点与要求,提出一种现场围岩快速评价方法,该方法以定量与定性指标相结合,现场观察、量测及快速评价.另外针对隧道围岩实际力学指标难以获取的难题,提出应用围岩Q指标和现场点荷载强度推测围岩物理力学参数的方法,并结合围岩快速评价结果,综合确定隧道围岩实际力学指标.(6) 对于浅埋偏压连拱隧道,侧导洞应该先开挖深埋侧侧导洞,而主洞应该先开挖浅埋侧主洞;而对于非偏压连拱隧道,在围岩条件较好时主洞开挖可采用上下台阶法,且主洞开挖合理的工作面间距应约为2.0D～3.0D(D为单拱跨度);在中隔墙完成后,部分回填,使正洞初期支护能直接作用在中隔墙上,不仅有效提高支护整体刚度,还使中隔墙受力更合理,改善中隔墙受力状态.经富溪偏压连拱隧道工程施工与现场监测结果检验,提出的连拱隧道坑道宽度取值、偏压连拱隧道深浅埋分界、围岩主动压力与围岩被动压力计算方法、现场围岩级别快速评价以及施工方法正确合理,可为工程建设提供重要技术支持和经验.     

连拱隧道施工技术

对连拱隧道进行了介绍,结合具体工程实例,从中导洞施工、中隔墙施工、中隔墙顶部防排水、正洞开挖等方面对连拱隧道的施工工艺进行了介绍,强调了隧道监控量测的重要性,从而完善连拱隧道施工技术,积累连拱隧道施工工艺。     

黄土连拱隧道中墙结构的数值模拟研究

隧道施工过程的应力变化对隧道的稳定性有重大的影响。文章通过对离石连拱隧道的二维弹塑性数值模拟,分析了隧道在开挖各阶段的应力和变形情况,针对隧道中墙受力情况进行了专题研讨,进而对连拱隧道的结构设计和施工作了一些探讨。     

双连拱隧道施工技术探讨

分析了双连拱隧道开挖施工工艺,得出在地质条件允许条件下应首选中导洞法施工,对中导洞及中隔墙施工中的关键技术进行了分析,并针对隧道中常见的防排水问题,提出了相应的防治措施,对今后同类隧道工程施工具有积极的指导意义。     

偏压连拱隧道中隔墙力学特征数值分析

中隔墙作为连拱隧道的中枢结构和重要承载构件,其受力及位移情况往往对工程成败和安全起着决定性作用。本文采用有限元方法对某浅埋偏压连拱隧道的开挖过程进行模拟,对连拱隧道中隔墙受力特征作了计算分析。结果表明,中隔墙是连拱隧道最主要的受力构件,偏压开挖容易在中隔墙引起较大偏心荷载,偏压连拱隧道采用复合曲中墙结构将有助于改善中隔墙受力状况,减小应力集中及上部位移;并结合中隔墙主筋轴力量测,对连拱隧道中隔墙施工进行了监控分析,监测结果表明,隧道由于偏压荷载的存在,应先开挖深埋侧隧道,此时中隔墙结构的扭转和偏心都较小。     

高速公路双连拱隧道中隔墙渗漏水的防治

从设计和施工两方面对高速公路双连拱隧道出现的中隔墙渗漏水问题进行了综合性分析，提出了有针对性的防治措施，对完善双连拱隧道中隔墙防排水设计和提高施工质量具有一定借鉴作用。     

隧道预制中隔墙的拼装施工机械设计

上海市轨道交通11号线南段工程首次在大直径盾构隧道内采用预制拼装式中隔墙。根据施工现场要求,拟定了预制中隔墙拼装机总体设计思路及总体形式,进行了动力及驱动计算,并针对不同的施工工况进行了拼装机稳定性分析。经综合设计计算后,拼装机性能满足各种施工工况的要求。     

支护参数对大跨度双连拱隧道稳定性的影响分析

我国连拱隧道支护结构设计过程中,无现成的计算理论和相应的规范、规程,主要采用半经验半理论的方法进行荷载的计算和结构设计。本文以灯草塘大跨度双连拱隧道为依托,针对该类型隧道在不良地质情况下,是否采用锚杆支护分别进行了三维隧道数值模拟计算,研究了隧道在是否采用锚杆支护的情况下,其围岩位移、围岩应力、塑性区的分布和剪切应变率的区别,分析了大跨度双连拱隧道的中隔墙应力分布情况。结合工程实例,阐述了锚杆在大跨度双连拱隧道的稳定性中起到明显的作用,为类似工程的建设提供参考。     

偏压连拱隧道施工数值模拟及方案比选

对在建的西安—汉中高速公路上的皇冠偏压连拱隧道进行二维有限元数值模拟分析,从应力、应变角度对比分析了先开挖浅埋侧和先开挖深埋侧两种不同开挖顺序对隧道围岩、初期支护、二次衬砌及中隔墙的影响,为偏压连拱隧道的设计和施工提供了科学依据及技术指导。     

单管双线大直径地铁盾构隧道施工与监测

上海市轨道交通16号线工程在国内首次采用单管双线地铁隧道,本文以其为工程背景,给出了单管双线隧道的施工控制标准,针对此标准制定了长距离高精度单管双线地铁盾构施工控制技术措施;针对盾构穿越一系列重要管线的风险点,开发了一套非开挖自动水平测斜监测技术,具有及时、灵敏、准确的特点,为穿越成功提供了有力的数据保证;针对东区隧道始发井空间不足的问题,进行了盾构车架转换,采取有效措施规避了切口失稳和泵壳爆裂的风险;对单管双线隧道特有的口型构件同步施工及预制中间隔墙的施工进行了阐述。在采取了上述措施后,隧道施工取得了成功。