全风化地层大断面隧道洞口预加固技术模拟分析

文章以汕湛高速公路横山隧道为工程依托,采用有限差分法分析了在管棚和超前注浆小导管两种预加固方式下全风化地层大断面隧道开挖引起围岩变形、支护结构内力及掌子面稳定性特征。结果表明,与超前注浆小导管相比,管棚能有效降低隧道开挖早期的围岩变形速率和最终地表沉降;在支护结构内力方面,管棚能更有效的降低拱顶和拱肩处的截面弯矩,同时明显降低截面内力偏心距;管棚预加固条件下掌子面挤出位移更小、更均匀,掌子面稳定性也更高。     

双层注浆小导管在隧道洞口工程中应用探讨

双层注浆小导管超前支护作为一种围岩加固措施,其在实际工程应用中有着很好的支护效果,因而在隧道开挖施工中逐渐被大量选用,尤其在山岭隧道超前支护中应用更为广泛。以实际工程为研究背景,针对双层注浆小导管超前支护加固的施工工艺及设计参数展开研究总结,并根据具体工程应用情况,与其他超前支护工法进行了对比分析。研究表明:双层注浆小导管超前支护施工机械简易,工艺简单,工法灵活,可根据开挖暴露的围岩随时调整支护参数,支护效果好,且经济性和实用性突出。本文的研究对双层注浆小导管超前支护在隧道洞口施工中的工程实践具有一定的指导意义。     

隧道及地下工程中的预支护技术综述

从超前锚杆、管棚、管幕及超前注浆小导管等方面介绍了隧道及地下工程中常用的预支护方法,阐述了各种预支护方法的优缺点及适用条件,指出应根据不同围岩类别和施工条件采用不同的超前预支护方案,从而确保施工质量,降低工程造价。     

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。     

考虑微拱效应的隧道管棚受力机制分析与支护效果评价

考虑管间微拱效应、初期支护滞后效应、应力释放时空效应和基床系数变化特性，将管棚在轴向上划分为不同受力区段，建立深浅埋隧道管棚的力学理论模型，进而通过参数分析揭示管棚力学响应受影响规律。研究表明：(1)管棚在环向上表现为微拱效应，具有承载减跨效果，管棚外载为管间微拱转移的岩土压力；(2)管棚轴向上体现为长梁效应，发挥荷载传递作用，将超前围岩荷载传递至后方初支；(3)基于Pasternak弹塑性地基梁理论，推导了管棚挠度和内力的理论解，较既有理论解更贴近实测结果；(4)提出了围岩/初期支护承载比和管棚挠曲变形以量化评价管棚支护效果，为合理控制管棚变形并有效传递围岩荷载，软岩大跨隧道开挖进尺不得大于2m，拱顶附近30°范围内的管间距较其他部位应缩短5～10 cm。     

管棚支护作用机理及数值分析

管棚超前支护在浅埋软弱围岩隧道洞口施工中广泛应用是实用有效的辅助措施。文章首先论述比较了单根管棚和管棚体系作用机理的差异;然后以某高速公路隧道洞口管棚超前支护为实例,建立了实体管棚三维数值模型,模拟得到了隧道开挖工况下围岩稳定情况和管棚受力变形特性,并与不加管棚工况对比分析了管棚加固效果。说明管棚能有效控制隧道洞口段浅埋软弱围岩稳定,结果可为同类工程设计计算提供参考。     

探析某隧道进洞施工中超前双层小导管支护的应用

在当前的隧道工程施工中,双层小导管的超前支护是一种相对成熟的工艺,可以有效加强围岩自身的稳定性,延长其自稳时间,可以保证隧道施工的有效进行。本文结合某隧道施工的实际例子,对超前双层小导管支护的应用进行了分析和讨论。     

超前小导管在隧道工程中的应用及数值模拟

超前支护是隧道施工中穿越软弱、破碎围岩的一种有效的加固施工方法,但由于设计主要依赖于工程经验,不能预测支护效果.通过分析超前小导管在不良地质隧道中的支护机理与理论,对红石沟隧道工程用FLAC3D软件数值模拟,论证了超前小导管技术在隧道施工中的合理支护效果.     

铁路隧道设计施工存在的问题及对策建议

文中提出了目前铁路隧道设计与施工中普遍存在的洞身段遇到岩体结构松散破碎或处于全风化层、土质地层的隧道浅埋段以及下穿地面构筑物、道路地段,采用洞身管棚或超前小导管与型钢钢架结合的支护形式,实施洞身管棚和小导管时,已实施的前一榀型钢钢架阻挡了管棚或超小导管插入路径,无法施工的问题,以及铁路隧道纵向水平施工缝的设置位置不明确和施工方法不统一的问题,并进行了各种施工方法的优缺点分析,提出了相应的对策与建议。     

软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术探讨

很多隧道工程所处地质环境复杂,隧道洞口段处于软弱围岩、浅埋、偏压等情况下,岩性条件比较差,通过应用管棚支护施工技术,能够有效提升隧道施工安全性。本文首先对软弱围岩概念和变形特征进行介绍,然后结合工程实例,对软弱围岩隧道长管棚超前支护施工技术要点进行探究。     

地震带下螺旋隧道超前小导管支护关键技术研究

通过对超前小导管支护支护原理和施工工艺的阐释,明确了超前小导管作为一种支护措施的具体施工步骤与机理。结合四川省九寨沟县平地螺旋隧道超前小导管施工实际工程,印证了超前小导管具有良好的加固效果和经济效益,有效改善了不良地质地段的隧道开挖问题,保证了围岩稳定,在隧道工程施工中得到了广泛的应用。     

双连拱隧道偏压段管棚效应分析

 在海床复杂的地质条件下，海底双连拱隧道与陆地连接的浅埋软岩段容易形成偏压，从而影响围岩的稳定性。采用三维弹塑性有限差分法对双连拱隧道进口偏压段管棚的预支护作用进行分析，并分析了不同管棚参数下的计算结果。研究的主要内容包括：(1) 计算了隧道在有管棚支护和无管棚支护条件下的拱顶下沉和塑性区分布；(2) 给出了管棚设计参数和优化参数下不同的变形和弯矩变化；(3) 分析了拱顶下沉和水平收敛的FEM计算结果和实际测量结果。 计算结果表明，管棚支护和注浆加固围岩能有效减小隧道周围由偏压引起的塑性区，软岩中双连拱隧道偏压段采用管棚支护是很必要的；偏压通常会使连拱隧道侧洞的应力状态不同从而造成围岩变形的不同，为了更有效地控制围岩变形在管棚支护的设计中应该采用不均衡设计；数值计算结果与实测结果的一致性进一步说明了管棚优化设计的合理性。     

新建兰新铁路照壁山隧道碎屑流围岩注浆技术

新建兰新铁路照壁山隧道出口端在施工中多次遇见石英碎屑流,先后采用单层密排小导管注浆加固、双层密排小导管注浆、大管棚超前注浆、大管棚+小导管注浆、管幕封堵等多种加固措施,但效果均不佳,最后采用前进式分段注浆法加固围岩,取得良好效果,顺利度过围岩破碎带。     

穿越断层破碎带铁路隧道施工与监测

以某新建城际铁路隧道为背景,构建由TSP203、地质雷达、超前水平钻、红外线探水及地质素描组成的综合超前地质预报体系,阐述了长管棚和超前注浆小导管组成的超前支护方案,并根据不同围岩地质条件确立了相应的隧道开挖施工方法.因所依托的朱家山隧道工程局部处于黄土地层中,提出了施工中所需采取的控制措施.此外,介绍了包括必测和选测内容的隧道监测方案,分析了典型断面拱顶下沉和水平收敛监测结果,得出了一些结论.研究结论以期为类似工程提供借鉴与参考.     

隧道斜井穿越含水砾石层的施工技术

根据某工程隧道斜井穿越含水砾石层的施工实践，介绍了超前小导管注浆、管棚超前支护等施工方法在隧道斜井穿插越流砂层、的应用，对隧道斜井穿越含水砂砾、圆砾、卵石层的施工有一定的指导意义。     

超前小导管在斜穿砂卵石隧道中的作用

以某地铁隧道工程为研究背景,运用有限元软件建立了无超前小导管和有超前小导管两种工况下的斜穿砂卵石地质构造隧道的三维有限元计算模型。在锚杆和钢拱架支护情况下,通过应用全断面法模拟开挖过程,对比分析了隧道在开挖过程中围岩和支护结构的位移和受力情况。分析结果表明,超前小导管在斜穿砂卵石层地质构造的隧道中发挥了重要作用。     

长管棚施工工艺介绍

长管棚超前支护是隧道施工中穿越软弱破碎围岩的一种加固施工方法，介绍了长管棚施工工艺在某公路隧道施工中的应用，证实此方法既保证了施工安全，又加快了Ⅱ类软弱围岩的施工进度。     

超前小导管预支护在膏溶角砾岩隧道中的应用

对膏溶角砾岩的特殊工程性质进行了研究,探讨了在膏溶角砾岩隧道施工中,采用超前小导管进行预支护的设计与施工方法,指出通过超前小导管的"梁"作用或者注浆后的加固作用,能够提高围岩的稳定性、确保隧道施工安全。     

长管棚技术在艺坡岭隧道施工中的应用

结合海南东环铁路三标段艺坡岭隧道开挖支护工程实例,探讨了长管棚（40m）超前支护注浆施工技术在软弱围岩隧道开挖支护施工中的应用,结果表明,该技术可以克服传统施工技术存在的缺点,支护效果优良。     

考虑施工特性的浅埋软弱洞口段管棚变形量预测及工程应用

 针对洞口管棚受开挖过程影响的特点,考虑初期支护延滞性、围岩应力释放差异性、地层反力系数不均匀性和仰坡坡度等因素,将管棚划分为初支闭合段、初支未闭合段、开挖未支护段、掌子面前方塑性扰动段、弹性扰动段和无扰动段,建立基于Pasternak弹性地基梁理论并考虑施工特性的洞口管棚变形量预测模型。利用有限单元法思想和梁段纵向剪力传递理论,获得管棚变形预测理论值,并应用于桦皮岭隧道工程。结果表明：(1) Pasternak力学模型摈弃了Winkler弹性地基梁不能传递纵向剪力的缺陷,其预测值与现场试验结果吻合度较高,最大偏差较Winkler模型减小11.8 %,更适合洞口管棚变形预测。(2) 管棚变形量随地层反力系数和管棚直径增大而减小,但非线性关系;管棚环向间距与变形呈正比例关系;当地层反力系数和管棚直径超过某一数值,通过调整注浆改善地层反力系数或直径方法来控制管棚变形效果甚微。(3) 在给定变形控制基准下,确定IV,V和VI级围岩不同纵坡条件下经济合理的管棚直径和环向间距,并制定了管棚设计施工参数选择一览表。其研究成果为完善管棚计算方法、设计施工体系提供参考和借鉴。