短台阶弧形导坑法在浅埋大断面黄土隧道Ⅴ级围岩段中的应用

浅埋大断面黄土隧道Ⅴ级围岩段以往均采用双侧壁导坑法或CRD法进行施工,而这两种方法的施工进度都较慢,造价也较高。结合郑西客运专线高桥大断面黄土隧道在浅埋段采用弧形导坑法施工的成功实例,详细介绍该方法的施工工艺、变形特征、施工控制要点、变形控制基准值和施工体会。     

短台阶弧形导坑法在浅埋大断面黄土隧道V级围岩段中的应用

浅埋大断面黄土隧道V级围岩段以往均采用双侧壁导坑法或CRD法进行施工，而这两种方法的施工进度都较慢，造价也较高。结合郑西客运专线高桥大断面黄土隧道在浅埋段采用弧形导坑法施工的成功实例，详细介绍该方法的施工工艺、变形特征、施工控制要点、变形控制基准值和施工体会。     

地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用研究

研究目的:围岩变形量过大、地表沉降开裂甚至塌方是浅埋大断面黄土隧道施工过程中最容易出现的工程病害。为解决大断面黄土隧道在浅埋地段施工过程中出现的地表与围岩变形难以控制、施工效率低下等问题,以在建银西高铁上阁村隧道浅埋段为试验工点,通过现场地表注浆与室内试验,从注浆前后地表沉降与围岩变形量及围岩物理力学参数变化等方面对地表注浆在浅埋大断面黄土隧道中的应用效果进行研究。研究结论:(1)地表注浆可以有效控制围岩变形和地表沉降,变形降幅可达27%～50%,注浆后可将地表与围岩变形量控制在规范允许值内,防止隧道开挖过程中出现地表裂缝、坍塌、拱顶沉降量过大等灾害;(2)采用地表注浆后围岩物理力学参数明显得到改善,平均增幅可达10%～35%,提升围岩强度与整体稳定性,确保隧道开挖安全;(3)地表注浆能够提前二衬施作时机,加快施工进度;(4)地表注浆形成的浆-土结合体具有明显的"挤密效应"和支撑作用,可以改善原状黄土的结构性;(5)该研究成果可为大断面黄土隧道的浅埋地段快速安全施工和设计提供参考。     

郑(州)西(安)客运专线高桥隧道变形原因浅析

研究目的:多座大断面黄土隧道在施工过程中均出现了不同程度的地表裂缝,尤其在隧道浅埋偏压段更为突出,因此对大断面黄土隧道进行深入调查及针对大断面黄土隧道的施工方法,支护结构和围岩的应力、变形情况、地表裂缝情况开展研究是很有必要的。研究结果:确定隧道产生变形的原因是由于黄土结构相对疏松、施工开挖面大、施工工艺控制不严格且隧道变形地段存在偏压等原因造成的,从而提出大断面黄土隧道在浅埋段宜采用短进尺,强支护,快封闭,勤量测,二衬紧跟的施工原则,并做好地表及拱顶下沉检测工作。     

黄土塬区浅埋大断面隧道掌子面失稳机理研究

研究目的:高速铁路以隧道形式穿越黄土塬区时,受地下水位高、含水量大、围岩分级高、浅埋段距离长等特点的影响,隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险高。大断面黄土隧道掌子面稳定分析中,大都集中在浅埋短距离隧道的横向二维问题上,很少提到浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定问题。研究结论:(1)针对黄土塬区大断面隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险,建立了利用Terzaghi松动土压力理论的三维修正分析模型,推导出了浅埋长距离隧道掘进施工中掌子面稳定性的计算公式;(2)研究了黄土隧道三台阶预留核心土工法施工中掌子面稳定性与黄土含水量之间的关系,提出了黄土塬隧道掌子面施工稳定含水量界限参考值为20%,针对性地提出了安全预防措施;(3)该研究成果可有效指导黄土塬区浅埋慢坡隧道掌子面安全施工,为浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定分析和安全控制提供理论依据。     

湿陷性黄土隧道施工及量测技术

临县隧道全长10 632 m,以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主,位于黄土峁梁地区,浅埋偏压段落较多,其中黏性土地层具有弱膨胀性,极易造成塌方或大变形,施工难度大。阐述了湿陷性黄土隧道软弱围岩段的施工难点、施工原则及关键技术控制要点,并介绍了根据位移控制基准和位移时程曲线形态判别围岩与支护结构稳定性的方法。结合施工取得的经验教训,总结了大断面湿陷性黄土隧道施工变形控制措施。这些措施使临县隧道施工得以安全、优质、高效地完成,可供其它特殊条件下的隧道施工借鉴。     

高含水率黄土大断面隧道变形特性及施工方法

针对宝兰客运专线高含水率黄土大断面隧道建设过程中遇到的初支变形大、掌子面易失稳坍塌等技术难题,现场对高含水率黄土的分布进行了统计,并结合郑西客运专线大断面黄土隧道相关研究成果开展隧道变形特性试验。结果表明:高含水率黄土主要分布于黄土塬坡脚下方平坦阶地浅埋段,多位于土石界面附近或砂质黏质黄土界面附近;含水率越高隧道变形越大且以沉降变形为主。一般含水率黄土隧道可以采用台阶法施工;中高含水率黄土隧道需在台阶法的基础上加强辅助支护以控制变形;未饱和的高含水率黄土隧道可以采用简易CRD法或四台阶法施工;饱和高含水率黄土隧道需采用帷幕注浆等措施对掌子面进行预加固,经加强超前支护和辅助支护后可以采用台阶法施工。     

浅埋富水黄土隧道开挖支护及塌方预防施工技术

包西铁路BXS-1标段共有13座隧道,其中石沟渠隧道、新石佛山1号隧道、盘石岔隧道等8座隧道为黄土隧道,施工过程中有6座隧道发生过不同程度的塌方或地表开裂。以该标段13座隧道中最具有浅埋、富水及反坡排水等施工特点的石沟渠隧道为例,阐述了浅埋、富水、黄土隧道的开挖、初期支护及塌方处理等施工技术,为今后黄土隧道的设计、施工提供参考。     

客运专线大断面浅埋黄土隧道进洞施工技术

郑西客运专线南山口隧道开挖断面大,在进行出口黄土段施工时,由于其埋深浅、围岩自承能力差,黄土具有一定的湿陷性,施工难度大。针对这些特点,利用大管棚与超前小导管配合进行预支护,采用交叉中隔壁法进行隧道开挖、支护,使初期支护尽快封闭成环,并及时施作二次衬砌,有效地控制围岩沉降变形,顺利安全地通过浅埋黄土地段。     

某浅埋黄土隧道塌方处理

隧道施工中塌方是常见的事故,塌方处理方案的关键是要考虑安全、合理、经济等因素。通过某浅埋黄土隧道的塌方处理实例,从塌方原因分析、处理方案技术经济比较等方面浅述了该隧道塌方处理过程。     

铁路黄土隧道施工变形规律及预留变形量研究

为研究黄土隧道施工变形规律及预留变形量,以蒙华铁路双线黄土隧道工程施工为依托,采用现场实测和统计分析的方法分析隧道周边位移变形规律,以确定黄土隧道设计预留变形量。双线黄土隧道施工的变形规律表现为:隧道开挖时,拱顶下沉和周边收敛发展较快,仰拱封闭后,变形趋于稳定;隧道拱顶下沉大于周边收敛。Ⅳ级围岩黄土隧道下沉速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内,部分深埋断面速率大于5 mm·d~(-1)。Ⅴ级围岩黄土隧道深埋时,拱顶下沉较小,速率集中分布在5 mm·d~(-1)以内;浅埋时,部分断面拱顶下沉超出设计预留变形量,速率在15mm·d~(-1)以内;其表现出的特点是:浅埋变形大,速率大。净空变形特征值的均值在浅埋时为4.1,深埋时为2.2。Ⅳ、Ⅴ级围岩黄土隧道设计预留变形量建议值分别是8~10 cm、12~15 cm。     

冻融环境浅埋砂质黄土隧道围岩变形规律研究

研究目的:黄土因其结构性工程性质特殊,其中砂质黄土受冻融作用的影响尤为敏感,浅埋砂质黄土隧道施工过程中在冻融循环作用下发生各类病害屡见不鲜。本文以银西高铁惠安堡黄土隧道洞口段现场监测结果为基础,进行冻融条件下砂质黄土的参数试验,配合数值模拟等方法,得到这种不良地质条件下隧道围岩变形规律及稳定性发展状况。研究结论:(1)冻融循环对不同含水率的砂质黄土物理、力学特性均有着重要的影响,且随着含水率的增加,这种影响的作用更加强烈;(2)运用FLAC3D软件对不同含水率砂质黄土隧道围岩变形规律进行了研究,得出冻融循环和含水率的耦合作用对砂质黄土隧道的围岩变形规律;(3)分析了冻融循环和含水率的耦合作用对砂质黄土隧道的围岩变形的影响机理;(4)本研究结论可为季节性冻土区浅埋砂质黄土隧道设计和施工提供借鉴和参考。     

迈式管棚治理风积砂质黄土隧道塌陷下沉侵限施工技术

风积砂质黄土是极易发生崩塌的土质,在隧道掘进开挖施工中会造成开挖工作面的失稳,如遇湿陷性时,会产生很大的塌陷、沉陷、下沉侵限变形和承载能力的丧失。结合准池铁路朔州隧道采用大直径迈式自钻式锚杆作为管棚超前支护工程实例,对处理风积砂质黄土段塌陷、下沉、侵限体,具有钻进、注浆、锚固施工一体化作用,施工进度快,不需要开挖钻场,钻进不需要下套管,施工方便、快捷,值得推广。     

浅埋矿山法隧道施工对地表建筑物的影响研究

浅埋隧道施工对地表建筑物的影响,主要与隧道断面和埋深、围岩物理力学性质、施工方法及隧道和建筑物的空间相对关系直接相关。基于莞惠城际铁路松山湖隧道下穿建筑物区段工程,为预测浅埋隧道施工对地表建筑物的影响范围以及影响程度,以隧道埋深、建筑物基础类型、隧道与建筑物空间关系等多种因素为可变参数,建立大量力学模型,通过数值模拟分析,得到隧道围岩变形规律,并以此为基础分析隧道开挖对地表建筑物变形的影响。结合工程经验,建立划分隧道对地表建筑物影响范围的分区和控制标准,提出相应的影响范围判定经验公式。     

非均匀收敛随机介质模型对浅埋隧道施工引起地表沉降预测研究

针对软弱土层中的浅埋大跨隧道在施工过程中出现的初支变形、断面底部隆起等现象,通过对原有的断面收敛模式进行修正,提出考虑初支变形与断面底部收敛的统一收敛模式,并以单洞及双洞椭圆隧道为例,推导出该种收敛模式下隧道施工中产生地表沉降的随机介质法预测公式,应用遗传-蚁群混合算法(GA-ACA)解决该预测模型的参数反演计算问题。为验证该模型对浅埋隧道地表变形预测的准确性,以乌鲁木齐地铁1号线三—新区间某典型断面为例,分别使用均匀收敛、底部为0、底部非0以及统一收敛模式等4种收敛模式进行参数反演,并将反演结果与现场监测结果做对比,研究结果表明:统一收敛模式与隧道断面实际变形规律更加吻合,其预测精度要比不考虑初支变形与断面底部收敛时的预测精度更高,即对浅埋、超浅埋隧道而言,初支变形以及底部隆起等现象对地表变形预测结果产生的影响不可忽略。     

超浅埋富水全风化花岗岩大断面隧道施工技术

新建沪昆客专湖南段磨把公隧道出口段近800 m为连续浅埋全风化花岗岩,施工采用常规的短台阶工法,超浅埋和强富水地段采用袖阀管注浆和井点降水预加固,加强开挖支护参数等措施,有效控制了变形沉降和坍塌事故发生。在此基础上,研究总结了全风化花岗岩变形规律,提出了预防与控制措施,可为同类工程施工提供参考。     

中心轴式预切槽机械在大断面黄土隧道中的应用试验

黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,具有强度低、变形大、自稳能力差的特点,我国大断面黄土隧道的建设通常采用三台阶七步开挖法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等,存在施工工序多、施工进度慢、变形量难以控制、临时支护用量大、对各小断面支护结构的连接工艺要求高等问题,研究适合软弱围岩隧道机械化施工的工法非常必要。预切槽法由于具有控制地层变形能力强、施工速度快的特点,受到国内隧道界的再次关注。2013年,中铁重工集团研制成功了国内第一代中心轴式预切槽机械。为了掌握预切槽机械切灌过程性能及预衬砌的受力变形特性,进行预切槽机械在黄土隧道中的工业化试验。研究认为:(1)研制的中心轴式预切槽机械在黄土地层切割成槽能力良好,但在切灌一体化方面尚需要深入研究;(2)由于限制了地层的变形,预衬砌承受的地层压力较大。(3)预切槽法对切槽脚部地基的承载力要求较高,预衬砌脚部是拉应力集中区域,实际施工中要进行合理加固。     

新奥法施工近距双线浅埋隧道围岩变形特性研究

为揭示新奥法施工近距双线浅埋隧道围岩的变形特性,依托某市地铁隧道工程为背景,采用理论分析、数值模拟、现场测试等相结合的方法,分析近距双线浅埋隧道采用新奥法施工过程中的地表沉降、拱顶位移及围岩收敛规律。研究结果表明:隧道开挖面卸载是围岩发生变形的主要诱因;近距双线隧道开挖围岩变形存在叠加,主要叠加区域位于双线隧道中线连接区域,相比单线开挖同位置变形最大增量达45%;由变形预测结果可知,地层变形在建设期基本完成,约占预测10年变形总量的85%以上。