高地应力炭质泥岩隧道变形控制技术

某高地应力炭质泥岩隧道初支变形大大超过预留变形量,为应对异常变形,先后采取了加大拱脚、增加锁脚导管数量、缩小拱架间距、增加临时支撑、调整预留变形量等措施,效果不佳;最后采取89长锁脚钢管、双层初支拱架、拱架纵向型钢连接等技术,使隧道的异常变形得到了有效的控制。     

红黏土隧道围岩含水率变化及变形特征分析

银西高速铁路庆阳隧道洞身主要围岩为红黏土。本文通过现场监测,对庆阳隧道从初期支护开始近2个月内围岩含水率、钢拱架应力及围岩变形的变化规律进行分析。结果表明:红黏土隧道围岩含水率、钢拱架应力和围岩变形先增大而后趋于稳定;含水率和钢拱架应力的增长波动期一般为2～4周,围岩变形增长期一般为2周;含水率趋于稳定后拱顶和拱腰处围岩含水率明显小于拱脚和仰拱处;增长期围岩变形线性增大,变形基本稳定后拱顶沉降大于水平收敛;钢拱架承受围岩压力,对确保红黏土隧道围岩的稳定起着重要作用。     

新近系泥岩隧道初期支护受力特性研究

富水区泥岩隧道开挖后经常出现支护结构大变形乃至开裂现象,影响隧道的施工和长期运营安全。为掌握新近系泥岩隧道支护结构和围岩的变形动态,开展相应的室内试验与现场监控量测以及数值模拟。采用室内试验方法获得泥岩的物理力学参数;通过现场监测方法得到围岩压力、钢拱架应变;采用数值模拟的方法获得泥岩软化前、后拱顶及拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值的大小。研究结果表明:泥岩呈弱崩解性,且具有一定膨胀性,是导致围岩变形持续时间较长的主要原因;多数测点钢拱架弯曲,导致初期支护承载力不足,进而引起初衬混凝土掉块脱落;泥岩软化后,隧道同一位置处拱顶、拱脚沉降量、围岩压力、径向位移值均远大于泥岩软化前的数值,泥岩遇水软化是导致隧道支护结构产生大变形的原因之一。研究方法和结论对新近系泥岩隧道的设计和施工有一定的参考价值。     

桑树坪2号隧道拱架加固及喷射砼施工难点及对策

隧道病害整治中经常采用钢轨拱架支护加固及锚喷混凝土加固的办法,但在施工中易出现拱架制作、安装困难,拱架易断裂,混凝土喷射机堵塞,混凝土用水量难以控制,混凝土表面凹凸不平、回弹量大等问题。在下桑线桑树坪2号隧道病害整治工程施工中,我们采取各种措施,圆满完成了施工任务,确保了施工质量和施工安全。     

隧道可缩工字钢拱架让压规律模型试验研究

为研究软岩隧道可缩工字钢拱架让压装置的缩动规律，在侧压大拱压小的对称荷载(侧压比为1.5)和左拱腰偏压荷载两种工况下，进行室内整榀可缩工字钢拱架模型加载试验，分析其让压装置的让压过程及拱架变形等规律。结果表明：可缩工字钢拱架在两种工况下的让压过程可划分为弹性变形阶段、适应荷载-变形协调阶段、稳定让压阶段、荷载-让压变形同步增加阶段和让压完成后刚性阶段，其中稳定让压阶段，荷载呈现出小范围“增荷—卸荷—再增荷”的让压特点。稳定让压阶段、荷载-让压变形同步增加阶段的转折点可作为可缩工字钢拱架让压装置的增阻时机，并提出了相应的判断参数k。让压装置位移和拱架关键位置变形随总荷载的增加具有较高的同步性。在左拱腰偏压工况下拱顶让压装置产生平面外的错动变形，而其边墙处的让压装置和侧压大拱压小工况下的全部让压装置均未发生此类错动变形。研究成果提供了可缩工字钢拱架在侧压力大以及偏压荷载下让压缩动规律的新认识，可为在高地应力软岩隧道现场应用时提供一定的指导意义。     

黄土地层大跨区间隧道新奥法施工格栅拱架受力分析

兰州市轨道交通一号线东岗站后配线段黄土地层大跨区间隧道采用双侧壁导坑法施工,根据不同断面的监测数据对比分析初期支护围岩压力和格栅拱架钢筋应力的分布规律。结果表明:格栅拱架支护作用明显,钢筋应力最大值为108.27 MPa,位于隧道拱腰处,满足设计要求;测试断面拱腰和拱肩处围岩压力、钢筋应力相对较大,施工过程中应加强变形监测和控制;初期支护局部变形较大时采用临时钢支撑辅助加固效果明显;整个断面格栅拱架钢筋应力分布不均匀,格栅拱架的分段架设与连接须牢固,以提高结构的整体性;仰拱施作完毕7 d后,整个断面围岩压力和格栅拱架钢筋应力趋于稳定。     

复杂地质隧道衬砌变形分析与工程治理技术

研究目的:新建兰渝(兰州至重庆)铁路是我国《中长期铁路网规划》的重点项目,兰渝铁路两水隧道在施工过程中遇到高地应力,围岩最大水平主应力值为6.5~11.3 MPa,隧道围岩呈现变形大、速率快的特点。在隧道掘进施工前期,隧道初期支护结构变形大,部分钢拱架扭曲、断裂,支护结构失稳,初期支护结构侵入衬砌净空,拆换拱情况频繁发生。隧道贯通后,发现隧道已完衬砌局部区段出现衬砌混凝土开裂、掉块,断面变形乃至侵限现象,给隧道施工及运营带来极大的安全风险隐患。针对隧道衬砌出现的问题,经过会同有关专家充分分析其发生变形、开裂的原因,并就衬砌拆除换拱试验段工艺参数进行研究,通过严密的监控量测,分析隧道支护和衬砌结构受力和变形规律,提出合理的控制变形的工程处理措施。研究结论:(1)两水隧道通过区域地质构造十分复杂,软弱的薄层板岩、千枚岩或炭质千枚岩在高地应力作用下发生围岩大变形,造成较长段落初支变形和衬砌破坏;(2)在总结施工经验的基础上,结合大量的现场试验段围岩量测数据分析,采取双层初期支护和双层衬砌工程技术措施,进一步优化和增强初支拱架强度,可以有效的控制隧道大变形;(3)针对具有极高安全风险的衬砌拆除换拱施工,采用短拆除、快支护、设置临时套拱、打设锁脚锚管以及快速紧跟隧道二次衬砌等措施,可以进一步降低和控制安全风险;(4)本研究成果不仅是根据铁路大断面双线隧道通过软岩大变形地质条件下,出现罕见初支变形和衬砌破坏的工况,所采取的处理整治措施,而且对今后类似隧道工程施工中具有一定的指导价值。     

隧道穿越红黏土接触带初期支护优化研究

研究目的:不同岩性接触带地质条件复杂,围岩软硬不均,隧道变形与常规地层隧道有所不同。本文以贾塬隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带地段为依托,建立相应数值模拟分析模型,对初支厚度、拱架间距、锚杆长度和间距在控制围岩变形和初支应力方面的效果进行分析。研究结论:(1)隧道穿越红黏土与砂岩夹泥岩接触带时,开挖扰动引起的洞周变形占总变形量较大;(2)初期支护厚度和钢拱架间距两个参数对隧道变形和初支应力控制效果明显;(3)边墙锚杆的长度和间距对隧道变形影响不明显;(4)该成果可为隧道穿越不同岩性接触带时的支护参数优化提供参考。     

深埋碳质板岩隧道采用不同开挖方法时围岩及初期支护变形特征

大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道为深埋碳质板岩隧道,利用MIDAS/GTS建立数值模型研究该隧道开挖过程中围岩及初期支护变形特征。结果表明:含仰拱全断面开挖在控制围岩变形和剪切破坏方面比不含仰拱全断面开挖更有优势,掌子面渗水导致实测的围岩变形量稍大于数值模拟结果;围岩压力和钢拱架应力出现急剧增长、增速变缓、趋于稳定3个阶段。急剧增长阶段围岩压力和钢拱架应力的最大值分别占整体最大值的70%～85%和60%～85%,围岩变形、围岩压力和钢拱架应力的最大值均出现在拱顶,较大值均出现在右拱腰和左拱脚,存在右上左下的偏压现象。     

浅埋砂质新黄土隧道下穿国道进洞技术研究

结合蒙华铁路武家坡隧道施工实例,通过建立三维计算模型,模拟分析了各工况下结构受力和沉降变形。通过对超长管棚精确控制,提高了围岩的稳定性;采用调整锁脚锚管参数、拱脚支垫及大拱脚等措施加强了拱架稳定性;使用大型湿喷机和湿喷工艺保证了初期支护强度;通过微台阶工法并"早成环",进一步控制了隧道及国道沉降变形,实现了安全、质量、工期、成本有效控制和管理。该进洞技术克服了传统分部开挖法效率低、风险大等缺点,为类似隧道施工提供参考和借鉴。     

软弱炭质板岩隧道大变形特征及应对措施研究

随着我国经济的不断发展以及交通运输需求的不断增加,高速公路也随之得到了大规模建设,长大及特殊地质条件下的隧道不断涌现。软弱炭质板岩隧道变形控制是施工的技术重点与难点。炭质板岩具有微膨胀性,受地质构造影响,在此类岩体中进行隧道施工,大多会发生大变形。如果初支结构不足以抵抗变形,将会发生初支开裂、拱架变形等严重后果。本文结合兰(州)海(口)木寨岭隧道炭质板岩大变形特点及变形机理进行研究,并提出相应控制措施,为预防施工中出现隧道大变形及更合理地确定支护参数提供参考、为其它大变形隧道安全施工提供借鉴。     

大拱脚施工方法在软弱围岩隧道中的应用

针对软弱围岩隧道围岩破碎、变形量大的特点,简述了三台阶大拱脚施工方法和工艺流程,并对三台阶大拱脚施工方法和常规三台阶七步法监控量测结果进行了对比,总结大拱脚施工方法在软岩隧道中取得的经验,供类似工程借鉴。     

化学注浆技术在佛岭隧道突水治理中的应用

化学注浆堵水是将化学浆液压入岩土层缝隙内,使其扩散、渗透、固化或胶凝,降低岩土层渗透性,提高岩土层强度,减小其变形。本文以佛岭隧道为研究对象,进行了隧道掌子面涌水分析。针对不同的涌水量选用不同的化学注浆堵水材料,并提出相应的注浆参数,通过量测隧道的平均收敛值与拱脚下沉量,评价佛岭隧道的注浆效果。结果表明,隧道断面净空收敛在注浆后稳定较快,15 d完成了总变形量的75%,30 d后基本没有出现收敛变形,总收敛量不到7 mm;隧道拱脚下沉与净空收敛表现基本一致,最终沉降量不大于13 mm。     

泥石流堆积体隧道稳定性控制技术研究

泥石流堆积体隧道围岩松散破碎,黏聚力差,掌子面及洞周极易坍塌,初支拱脚沉降变量大,初支结构整体失稳风险高,施工安全难以保证。为此,结合红桥关隧道穿越泥石流堆积体段工程,开展泥石流堆积体隧道稳定性控制技术研究。实践表明：采用管棚与玻璃纤维锚杆相结合的掌子面超前支护措施,可增强掌子面稳定性,掌子面向隧道净空变形破坏得到控制;采用“先固后钉法”的围岩加固技术(即地表竖向、洞内纵向群桩注浆加固和土钉加固围岩),改善了围岩物理力学特性及抗变形破坏能力;采用锚桩与横担梁相联合的初支拱架沉降控制技术,解决了隧道初支拱架锁脚部位沉降问题,使拱架结构稳定性大幅提高,保证了隧道安全高效施工。     

双层初期支护技术在软岩大变形隧道施工中的应用

初期支护沉降和收敛远远超过预留沉降量,先后采取了增加锁脚锚管、增加大拱脚、调整钢架间距、采用14轻型工字钢替代连接筋连接、增加预留变形量等措施均不能有效地控制隧道的异常变形。最后采取双层初期支护技术,有效地控制了隧道的异常变形。     

大断面超偏压黄土隧道出口段换拱施工技术

山西中南部铁路通道的临县隧道出口段存在严重的偏压,采用三台阶七步开挖法施工,施工中某段出现变形侵限、洞内外出现较大的裂缝.通过采取洞外减压和洞内换拱加强支护的处理方案,使该段的洞内外裂缝和洞内变形得到了有效控制,洞内变形收敛且变形预测值小于加大的预留变形量.该黄土隧道的换拱,可为类似偏压黄土隧道的施工提供一定的参考.     

勐远隧道软弱围岩收敛变形控制技术研究

新建铁路玉溪至磨憨线勐远隧道进口端地层岩性为泥岩夹砂岩,围岩结构面发育、较破碎,围岩遇水软化现象明显。此外,隧道埋深较小(30 m以下),隧道内施工易受地表降水影响,围岩软弱,沉降及收敛较明显,为安全、有效、快速组织施工,根据施工现场实际情况,试验了双层钢筋网片、拱顶及拱墙径向注浆、调整锁脚锚管等一整套施工方法,根据监控量测数据间接反馈试验效果,以变形持续时间、拱顶最大沉降量、拱墙最大收敛量三个指标评判施工效果。结果显示,这些施工措施在抑制围岩变形方面效果明显。     

隧道质量无损检测中雷达波形分析与探讨

通过对不同衬砌类型下的衬砌密实性、拱架的特征波形做进一步地梳理和深入探讨,分析不同衬砌工况下空洞、拱架对应的主要判定特征;对衬砌结构划分类别,并对衬砌密实性、拱架的判定特征在不同衬砌工况下多条隧道雷达波形差异性进行分析和对比,总结出不同衬砌工况下的共性。在隧道二次衬砌内无钢筋布设时,空洞和拱架之间存在影响,但可以判定;在隧道二次衬砌内存在钢筋布设时,钢筋对背后的脱空和拱架具有屏蔽作用,影响雷达图像的判释。     

中老铁路隧道软弱围岩大变形特征试验研究

针对中老铁路穿越琅勃拉邦缝合带引发的隧道大变形问题,采用室内外试验、数值模拟等方法,研究缝合带内5座隧道的围岩强度、地应力场分布规律、围岩松动圈范围以及隧道宏观变形破坏特征,提出相应的变形控制措施。试验结果表明:隧道群岩石平均单轴抗压强度约12.7 MPa,采用广义Hoek-Brown屈服准则换算得到岩体平均抗压强度约1.67 MPa;空心包体应力解除法测得隧道群最大主应力均为水平方向,且与隧线方向大角度相交,最大与最小主应力之比均大于1.5;声波法测得围岩松动圈范围为5.5～7.0 m,超过隧道洞跨的0.65倍;围岩变形最大水平收敛达600 mm以上,相比同类隧道,隧道群的变形量更大、变形速率更高且水平挤压收敛变形更为突出。数值模拟进一步揭示,隧道群围岩变形具有显著的非线性和非对称性特征,会进一步加剧隧道围岩大变形的发生。为此,提出隧道变形控制措施以调整隧道断面结构形式、改变施工工法及台阶长度、优化锚杆间距和方位以及加强拱架和锁脚强度为主。     

隧道穿越第三系粉质黏土工程特性及支护措施研究

针对山西中南部铁路通道石楼隧道穿越第三系粉质黏土段的实际情况,结合国内外研究成果及相关规范,在对支护结构安全及稳定性分析的基础上,对隧道穿越粉质黏土的工程特性及支护体系进行了总结。隧道施工开挖过程中,洞壁围岩土体位移显著且持续时间长,围岩成洞性较差,裂隙发育,应采取加强初期支护、加强锁脚锚管、采用大拱脚、拱架底部设置槽钢等措施,避免钢拱架拱脚悬空,保证支护结构安全可靠。