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。     

三台阶大拱脚临时仰拱法在软弱围岩黄土隧道中的应用

本文通过软弱围岩黄土隧道工程实践,分析了三台阶大拱脚临时仰拱法的施工特点,结合蒙华铁路车新庄1号隧道的施工,介绍了三台阶大拱脚临时仰拱法施工的工艺流程及质量控制要点。     

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)。     

炭质板岩富水段极软弱围岩变形控制施工技术

沪昆客专雪峰山2号隧道设计采用工法为三台阶临时仰拱法,但是在实际级软弱围岩施工中,此工法在施工过程中初期支护变形严重、初支混凝土掉块、剥落、变形量大于设计预留变形量造成二衬厚度不足。经过研究比选,在侵限段落采用工22a进行换拱处理,新开挖段落采用三台阶临时仰拱法,并增加大拱脚和加肋锁脚锚管,有效控制住了初支变形,顺利通过了该炭质板岩段落,取得了良好的经济效益和社会效益。     

超浅埋软弱围岩隧道拱脚稳定性及其控制技术

隧道施工中,拱脚为洞身开挖拱和喷锚支护拱的基础,基础稳定与否,决定了隧道沉降收敛变形的严重程度。为研究软弱围岩隧道拱脚对其结构自身及围岩稳定性的影响,以福州某暗挖隧道工程为背景,基于拱的受力特性和塌落拱理论,分析了拱脚的变形失稳原因。总结归纳提出超前埋隧道拱脚稳定性控制技术措施,并对隧道拱顶沉降及收敛进行了现场测试。结果表明:从拱架连接间隙、拱脚与支撑基面间隙、拱脚基础沉降变形以及水平位移控制方面着手,隧道拱顶最终沉降为50mm,周边收敛为30mm,确保了该隧道施工的安全顺利进行。     

基于数值模拟的北京地区地下道路立交隧道围岩变形分析

城市地下道路立交隧道施工过程中围岩变形分析是工程建设中的核心问题。依托北京城市地下道路工程,采用城区地质条件分层概化方法、三维数值模拟方法分析了临时仰拱台阶法（台阶法）、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）和双侧壁导坑法（双侧壁法）施工影响下的立交隧道地表沉降、洞周变形和塑性区分布特征,明确了立交区域上下层隧道施工的影响规律。研究发现,立交区域同时受到了上下层隧道施工的影响,在地表形成椭球形的沉降盆,在洞周出现了较大的差异沉降|在地表地层和洞周拱脚、拱肩截面的“X”形区域出现了较为集中的破坏区|CRD法和双侧壁法在控制立交隧道地层变形和破坏方面具有明显优势。研究成果可为北京城市地下道路立交隧道设计、施工决策制定提供参考。     

软岩隧道台阶法含仰拱一次开挖台阶高度与长度研究

软弱围岩隧道采用传统台阶法施工时,仰拱的开挖及其初期支护均作为独立工序存在,可能引起由于初支封闭不及时而产生的初支过大变形、掉拱、关门塌方等安全事故,与掌子面开挖施工不可避免会产生相互干扰。依托蒙华铁路段家坪隧道,采用FLAC3D数值模拟方法,建立不同台阶高度和长度的数值模拟计算模型,从拱顶沉降、周边收敛、初期支护的最大主应力、掌子面稳定性、施工工效和施工便利性方面,对软弱围岩隧道台阶法(含仰拱)一次开挖台阶高度与长度进行研究,研究结果表明,中台阶高度宜控制在3m左右,下台阶高度控制在隧道高度的30%~45%之间且不宜小于中台阶的高度,上台阶高度控制在隧道高度的25%~40%之间,中上台阶长度易控制在4~6m以内,为工程施工提供参考。     

软弱围岩隧道台阶施工中拱脚稳定性及其控制技术

本文主要简单介绍了软弱围岩隧道台阶施工工程的相关内容,对软弱围岩隧道拱脚变形的特征进行了分析,探讨了软弱围岩隧道台阶施工中拱脚稳定性的有效控制技术,以保障软弱围岩隧道台阶施工水平,提高其施工质量和效益。     

大断面黄土隧道变形控制技术及支护受力特征

本文以宝兰客专西坡隧道的现场施工为工程背景,通过现场设置试验断面进行试验量测,量测内容包括围岩压力、初支钢架内力、洞内拱顶沉降和周边收敛,来研究支护结构的受力规律,并分析三台阶临时仰拱法、合理选定开挖进尺、超前支护、拱脚变形控制和仰拱封闭距离控制等隧道变形控制技术的实施效果。最终得出,土压力最大值分别为536.k Pa和267.1k Pa,分别在左侧仰拱和右侧拱脚达到;初支钢架内力内外侧最大值为173.99MPa和16.85MPa,分别在左侧上导、右侧下导拱脚达到;围岩压力和初支钢架内力值均控制在要求范围内。拱顶最大沉降分别为110.2mm和115.1mm,周边收敛最大值分别为3.8mm和37.1mm,均控制在要求范围内,验证了西坡隧道施工变形控制技术的实施效果。拱顶沉降和周边收敛在上导开挖阶段变形速率最快,在仰拱封闭后基本趋于稳定,建议减小上导开挖进尺及台阶长度,并采取合理施工进度安排,尽量缩短上导的封闭时间。     

浅埋黄土隧道安全进洞施工技术措施

以兰山隧道洞口V级围岩浅埋段施工为例,对采用三台阶临时仰拱法进洞施工中产生的沉降、裂缝较大等问题进行了原因分析,并提出了加密临时仰拱、增加临时竖撑及斜撑、洞口两侧施作反压墙等一系列措施。通过以上措施的及时施作,有效控制了围岩的变形及裂缝的发展,确保了隧道安全进洞。     

软弱围岩结构隧道台阶法施工中采用拱脚稳定控制技术研究

结合某隧道工程实例,该隧道工程在软弱围岩结构区间应用台阶法进行施工,对施工期间软弱围岩拱脚变形问题进行仿真分析,对台阶法施工技术进行简要介绍,重点对拱脚稳定性控制技术进行探讨总结,望能够通过对拱脚稳定性的控制确保隧道结构在软弱围岩中的稳定性与可靠性。     

浅埋黄土隧道洞身穿越岩土分界受力变形特征

靖神铁路横山隧道为黄土地区浅埋单线铁路隧道,围岩自稳性很差,地质条件极为复杂,隧道暗挖段洞身穿越岩土分界地层。本文以横山隧道为工程背景,运用FLAC3D的interface单元,通过数值模拟和现场试验研究隧道洞身穿越岩土分界的变形和受力规律,确定施工变形控制措施。研究结果表明:超前小导管、两台阶法+临时横撑+扩大拱脚+掌子面加固施工方法可有效控制围岩变形,保证隧道安全施工。进一步分析了超前支护和初支控制变形的作用,超前小导管起到了限制围岩变形的作用。掌子面全为黄土时围岩变形量、支护受力明显较大,应确保加强拱脚与墙脚支护,并及时施作仰拱,超前支护采取双层超前小导管,而当隧道穿越岩土分界线时,应当尤其注意加强拱脚支护。FLAC3D的interface单元可较好地模拟隧道穿越岩土分界线时围岩及支护的受力变形状况,计算分析和现场实测都表明:地表沉降、拱顶下沉和洞周位移均小于15 mm,控制隧道地表沉降及围岩变形效果较好,保证了隧道安全稳定。     

软弱围岩大断面隧道大拱脚台阶法施工技术

针对大断面浅埋隧道穿越围岩破碎、节理发育、围岩完整性差的复杂地质,简述了V级围岩大拱脚台阶法施工工艺、施工质量控制要求,总结了大拱脚台阶法在软弱围岩地质隧道中取得的成功经验和良好的实践效果,以期指导工程实践。     

黄土隧道的湿陷变形规律及其对衬砌结构的作用

黄土围岩潜在的湿陷变形不利于隧道工后的安全稳定,为深入研究黄土围岩湿陷变形对隧道结构的影响机制,在已建黄土隧道场地开展大面积试坑浸水试验,研究湿陷性黄土围岩的渗水分布场、湿陷变形发展规律及隧道结构的受力变形规律。表明隧道开挖促使黄土围岩原生竖向节理、裂隙发育,易形成贯通地表的竖向裂缝,增大了深层黄土竖向渗水能力,地表水易于向深层土运移。隧道开挖扰动了黄土围岩原有结构,改变了深层黄土的湿陷变形特性,遭浸水作用后产生较原位土层湿陷变形更大的沉降变形。当水分入渗接近隧道埋深,围岩承载拱作用的减弱甚至消失,会显著地增大隧道围岩压力及传至基底的压缩应力,并在拱脚位置形成应力集中,引发拱脚下沉,而仰拱中部地基的弹性抗力抑制中部沉降变形发展,显著的不均匀沉降差导致仰拱中部开裂,形成纵向裂缝。对于埋深较浅的黄土隧道,应避免隧道上方地表出现长期浸水的情况;设计施工中应充分考虑拱脚地基承载能力不足的情况,可加强仰拱刚度以抵御不均匀沉降的发展。     

软弱腐殖土地层浅埋大断面隧道施工技术研究

结合青荣城际铁路蓁山隧道工程,分析了其施工难点,根据工程地质和水文地质条件,对3台阶临时仰拱法的施工工艺流程及施工工序进行了设计,给出了初期支护及地层预加固施工参数。现场监控量测表明,地层沉降、拱顶沉降及净空收敛位移均控制在合理的范围内,其变化速率和发展趋势符合隧道施工的正常规律,说明在软弱腐殖土地层中采用3台阶临时仰拱法进行隧道施工是合理、可行的,可为类似地层条件下大断面隧道施工提供借鉴和参考。     

软弱地层浅埋大跨双连拱隧道支护结构变形研究

软弱地层浅埋大跨度双连拱隧道施工对围岩多次扰动,围岩稳定性差,施工过程支护结构变形和受力变化复杂,施工难度大。文中以南山路双连拱隧道为背景,通过现场监测和三维数值模拟研究双连拱隧道左右洞各施工步序中支护结构的位移变化规律,着重观察并分析拱顶沉降、边墙收敛的量值及变化稳定过程,研究表明:(1)支护结构变形以竖向沉降为主,水平收敛较小;(2)后行洞的施工对先行洞围岩扰动较大,导致先行洞变形明显变大;(3)缩短台阶长度,及时使支护结构封闭成环能有效改善结构受力,抑制隧道结构变形。     

隧道软弱围岩的受力变形研究

软弱围岩由于岩性软弱、整体性差等特点成为了隧道开挖过程中的研究重点。该文主要研究了隧道软弱围岩的受力变形,首先选取不同类型的软岩作为研究对象,采用预留核心土的三台阶法进行施工,利用ANSYS有限元软件进行数值模拟,分析了不同等级的软岩的受力变形特点以及仰拱对于围岩稳定性的影响。研究表明:在开挖过程中,隧道上台阶、下台阶周边岩体在水平方向上有明显阶段性变形,且上台阶对拱顶围岩扰动最大,易产生较大沉降;岩体被挖出时剩余围岩转角处易出现应力集中现象从而导致局部围岩发生失稳破坏;仰拱能够有效限制围岩的变形,减少围岩内部应力,从而提高隧道的整体稳定性。     

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。     

软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术分析

隧道施工时段内,要对围岩衔接的拱脚,进行特有的固定施工。这样做,能提升基底原有的稳定特性。然而,软弱围岩这一区段的隧道挖掘,很难明晰预设的施工重点,不利于这一范畴的拱脚稳定。新颖的台阶法,可以提升拱脚原有的稳固。为此,有必要明晰拱脚特有的管控技术。     

Ⅳ级围岩条件下隧道仰拱施工稳定性研究

以某隧道在Ⅳ级围岩条件下仰拱开挖过程中,拱脚开挖长度过大而导致隧道失稳塌方为例,通过数值分析隧道仰拱塌方失稳机理,指出了当前隧道仰拱施工中应注意的安全事项,可为隧道设计和施工安全控制管理者提供参考。