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)。     

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。     

破碎围岩斜井调洞施工技术

在充分分析了斜井与主洞会交处的围岩地质情况后,通过对斜井进入主洞前的支护转体调整、调洞的开挖工序、斜井主洞转体开挖等施工技术的控制,实现了斜井成功调洞。     

一种斜井进CRD施工下主洞的施工工艺

斜井与主洞的交叉口是隧道施工中的薄弱环节,也是隧道施工中事故的高发区段。一般隧道土建不对斜井与主洞交叉口的工序转换做针对性设计,施工时随意性较大,这给隧道工程安全带来了极大隐患。因此,为避免这些现象的发生,介绍了一种斜井进正洞的转换工艺,其涉及的主洞和斜井均采用钻爆法施工,并针对斜井进单侧壁导坑开挖工法(CRD工法)下主洞的施工工艺和施工步序进行了专项设计和细化。该工艺逻辑清晰、安全可靠,可以保证斜井与主洞交叉口工序转换期间的施工安全。     

黄土连拱隧道施工方法探讨

以离石黄土连拱隧道为工程依托,详细介绍了影响黄土隧道施工安全的因素,分析研究了该工程中的施工方法:主洞施工采取先左洞,后右洞的施工顺序,主洞开挖分上下台阶,上台阶施工完成以后,立即进行支护,封闭拱顶,下台阶采用机械开挖.同时对监测量控要点进行了重点阐述,可供类似工程特别是类似黄土地质条件下连拱隧道施工借鉴和参考.     

小尖山隧道出口贯通施工技术

主要介绍小尖山隧道出口正洞的贯通施工采取了先清除洞顶危岩落石,再施工洞顶被动防护网及X019县道上方拦石网,然后采用三台阶临时仰拱法先贯通上台阶,再贯通中台阶,再施作洞顶截水天沟及洞口防护工程,最后开挖贯通下台阶的综合施工方法和合理的施工顺序,为今后解决类似工程问题提供了一定的借鉴。     

软弱围岩偏压连拱隧道正洞合理施工布局研究

浅埋偏压连拱隧道左右洞的施工顺序和布局对围岩稳定和支护受力影响较大,为了明确浅埋偏压连拱隧道合理施工顺序,本文依托广东省南山路连拱隧道工程,结合现场监测以及数值模拟方法,研究了软弱围岩浅埋偏压连拱隧道左右正洞不同开挖布局时初期支护受力变形规律。通过建立数值模型对先开挖浅埋侧正洞和先开挖深埋侧正洞两种分案下的拱顶沉降、初期支护受力、塑性区分布、中隔墙水平侧向位移及受力等模拟结果的分析,得出:(1)不管采用哪种开挖顺序,先行洞的拱顶沉降均小于后行洞的拱顶沉降;(2)后行洞上台阶开挖后为中隔墙倾斜最为严重阶段,隧道施工完成后中隔墙向浅埋侧倾斜;(3)先行洞的初期支护整体受力较大,后行洞的初期支护受力较小;受力较大的部位一般在先行洞上台阶与中隔墙连接处以及靠近中隔墙侧拱腰处;(4)先开挖浅埋侧正洞方案较优,该方案支护受力变形较小,有利于支护结构的稳定。研究结果指导了现场工程施工,现场监测数据与计算结果较为吻合,研究结论可为类似工程提供参考。     

连拱隧道边坡三维变形的现场监测与分析

结合工程实践,对连拱隧道施工中边坡变形进行相关监测,分析连拱隧道边坡三维变形随时间变化规律、空间分布规律及不同开挖工序引起的边坡变形特征.分析结果表明:(1) 边坡位移三维特征明显;(2) 边坡位移受隧道开挖扰动影响大;(3) 左、右洞上台阶开挖对边坡变形影响较大,为边坡变形控制的关键点;(4) 左洞上台阶和右洞下台阶开挖对边坡纵向的影响范围约为隧道跨度的2倍,右洞上台阶及左洞下台阶的影响范围约为隧道跨度的1/2.这些研究结论可为类似条件下连拱隧道边坡设计、施工和现场监测提供参考.     

连拱隧道支护体系变形的现场监测及分析

与普通公路隧道相比,连拱隧道因隧道施工复杂,工序转换繁多,其变形特征更加复杂。结合某连拱隧道工程实践,在连拱隧道施工中对支护体系变形进行现场监测的基础上,分析连拱隧道支护体系变形随时间变化的规律及不同开挖工序下支护体系变形特征。监测结果表明:采用台阶法施工,能较好地控制连拱隧道的变形;在隧道施工过程中,右导洞上、下台阶开挖对支护变形影响较大,是隧道结构稳定性主要控制点;左洞上台阶和右洞下台阶开挖的纵向影响距离约为隧道跨度的2倍,右洞上台阶和左洞下台阶开挖的纵向影响距离大致为一倍隧道跨度。     

海底隧道软弱围岩大断面台阶参数分析研究

依托青岛地铁1号线01标过海地铁隧道工程,采用Midas-GTS软件建立数值模型,探究矿山法施工上台阶高度在6.6 m情况下合理的台阶长度。通过提取隧道断面变形、支护结构变形、地层应力分布3种云图分析,得出不同台阶长度下的受力情况(其中上台阶长度6 m时,拱顶沉降、底板隆起、隧道变形最小),确保了海底地铁隧道的顺利贯通。     

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。     

光纤光栅位移计组在围岩变形连续监测中的应用研究

针对多点变位计和滑动测微计在监测地下洞室围岩变形方面存在轴向位移分布连续性不足和无法实现自动化的问题,提出了将光纤光栅位移传感器通过组装成串应用在围岩变形连续监测的方法。该方法可准确得到仪器埋设沿线任一测点的监测量,由于光纤光栅位移计组具有精度高的特性,测得的围岩位移变化与洞室扩挖施工关系密切,与多点变位计监测结果总体变形规律基本一致,但光纤光栅位移计组能够监测到整个大尺度的监测线中任意间距的轴向位移分布,取得的成果信息量更大更为直观。作为对光纤光栅位移计在岩土工程变形监测中的应用探索,具有一定借鉴意义。     

软弱围岩段隧道施工过程中围岩位移的三维弹塑性数值模拟

以渝黔二期工程笔架山隧道埋深最大的软弱围岩段实体建模，应用有限元程序对其施工全过程进行三维弹塑性数值模拟，从而得出该段某一指定横断面上各点围岩沉降及水平位移随开挖过程的变化规律和数值大小。计算结果表明：对沉降和水平位移影响最大的是在指定段前后各3m的范围内，约占其总量的2／3，而上台阶开挖的影响又明显大于下台阶开挖；在掌子面未开挖之前，围岩沉降和水平位移均已完成40％先右；从横断面上看，围岩位移比较明显的区域主要集中在距洞壁3～5m处。另外，现场实际量测拱顶下沉数据和拱腰水平收敛值与计算数据的相互比较表明，两者变化规律吻合较好。     

千岛湖某公路滑坡机理分析与稳定性分析

针对千岛湖某公路某段边坡开挖所形成的牵引式滑坡,论述了其解体特征,并从岩层岩性、水的影响、人类活动等方面对其形成机理进行了分析,对其开挖前后、减载前后在天然、降雨两种工况下的稳定性进行了量化评价,指出评价结果与滑坡现状相符。     

高梯段深孔爆破设计与施工

介绍了高梯段深孔爆破技术在石方开挖中的应用，阐述了高梯段深孔爆破设计、施工及微差起爆技术，指出该爆破技术的应用达到了良好的效果，值得推广应用。     

城市管群下超浅埋大断面平顶直墙暗挖施工技术

以北京地铁四号线石榴庄路站1号风道为例,介绍在超浅埋大断面平顶直墙暗施工中采用多导洞开挖的施工方案,并结合微台阶法及多种支护措施达到控制地表和地下管线群沉降的目的,总结了超浅埋平顶直墙暗挖施工的关键技术。     

斜拉桥主梁在荷载作用下构件应力影响分析

通过使用有限元软件Ansys10.0,建立斜拉桥3D模型,对荷载作用下主梁顶板、底板、横梁等部件应力进行仿真分析,得出顶板在使用荷载作用下以受压为主,压应力不大,底板受力较顶板复杂,拉压现象并存,最大拉应力发生在最外层拉索10 m前后。     

基于爆破损伤的岩台保护层开挖爆破参数研究

  摘要：在现有岩石爆破损伤理论的基础上,提出考虑初始损伤的爆破损伤计算模型,推导初始损伤变量和声波波速、弹性模量以及损伤门槛值等参数间的关系式。以溪洛渡水电站主厂房岩台保护层开挖为研究背景,结合岩石爆破损伤理论,分析保护层开挖的爆破损伤效应及其主要影响因素,并导出爆破参数计算公式。对主厂房内分布较广且初始损伤程度不同的2类岩体,分别给出相应的开挖爆破参数。通过现场爆破试验、爆破振动速度测试以及钻孔声波测试,验证爆破参数的合理性以及完善爆破参数设计。研究结果表明：爆破参数设计需要考虑岩体初始损伤的影响。考虑损伤效应后,岩台保护层开挖的炮孔密集系数小于普通光面爆破参数设计值;岩体初始损伤程度较大时,应增加光爆孔的装药不耦合系数和减小炮孔密集系数;岩台开挖爆破影响深度和爆破地震效应均满足安全控制要求,爆破参数设计合理。研究成果可为同类工程提供借鉴。     

Dam foundation excavation techniques in China:A review

A protective layer(PL) is commonly reserved above foundation surface to protect the underlying rock mass during dam foundation excavation. In China, the PL of dam foundation is conventionally subdivided into two or three thin layers and excavated with the shallow-hole blasting method, even by pneumatic pick method in case of soft rock mass. The aforementioned layered excavation of the PL delays the construction of the whole project. After nearly 30-year practices, several safe and effcient methods for the PL excavation of dam foundation are gradually developed. They include shallow-hole bench blasting with cushion material(SBC) at the bottom of the hole, and horizontal smooth blasting(HSB). The PL is even cancelled on the condition that horizontal pre-split technique is employed during dam foundation excavation. This paper introduces the aforementioned two PL excavation methods(shallow-hole blasting and bench blasting) and horizontal pre-split technique of dam foundation without protective layer(HPP). The basic principles of blasting method, blasting geometry, charge structure, drill-and-blast parameters of typical projects are examined. Meanwhile, the merits and limitations of each method are compared. Engineering practices in China show that HSB is basically the optimal method for dam foundation PL excavation in terms of foundation damage control and rapid construction. Some new problems for dam foundation PL excavation arising, such as strong unloading and relaxation phenomenon that encountered in the gorge region of southwest China, are needed to be addressed; and the corresponding countermeasures are discussed as well.