高速铁路隧道支护参数的计算研究

为探索隧道初期支护安全系数的计算问题,并为高速铁路隧道支护参数优化提供理论依据,根据喷锚支护的性能与特点以及现代隧道力学的基本理论,建立初期支护荷载结构模型和对应的安全系数计算方法; 针对时速350 km高速铁路双线隧道提出的3种不同的初期支护方案（无系统锚杆支护、喷锚结合支护和以锚为主的支护方案）展开适应性研究,计算分析不同埋深（400 m和800 m）条件下初期支护的优化参数以及优化后的二次衬砌承载能力,在此基础上提出优化后的高铁隧道支护参数建议值,并对优化前后的安全系数进行计算与对比。主要结论如下： 1）提出了采用围岩压力代表值作为荷载结构模型设计荷载的方法,为解决设计中围岩压力不确定的问题提供了思路,且所推荐的围岩压力代表值计算方法具有安全性与经济性; 2）提出了3种初期支护计算模型,可以为初期支护构件的选择与量化设计提供一定的理论基础; 3）提出了时速350 km高速铁路双线隧道初期支护方案及优化后的复合式衬砌设计参数,并明确了不同围岩级别、不同埋深时的承载主体; 4）提出了按照不同埋深进行支护结构参数设计的建议。     

盾构法隧道管片环缝面不平整对结构受力影响研究

为了解环缝面不平整导致管片产生渗漏裂缝的具体影响,对衬砌环不同错缝拼装角度、环缝面不同传力方式、环缝面不同不平整度等因素对管片纵向受力及开裂的影响进行研究。主要研究结论如下: 1)因管片制作尺寸误差不可避免,设计中必须考虑环缝面不平整对管片结构受力的影响。由环缝面不平整产生的纵向不均匀接触荷载既可能是施工荷载,也可能是使用阶段的一个可变荷载。2)因管片环缝面不平整产生的纵向荷载与衬砌环分块、拼装方式及传力方式等有关,1/3 或1/4 标准块错缝拼装角度产生的最大纵向荷载要大于1/2 标准块错缝拼装角度,凸台传力方式产生的最大纵向荷载要大于垫片传力方式。当管片分块与拼装方式相同时,凸台传力方式更容易使管片产生开裂。3)在采用最不利纵向荷载时,建议取1. 0Δ(Δ 为环宽允许偏差)作为环缝面不平整度设计值,计算所得管片纵向弯矩与管片横向内力组合后按双向偏压构件对管片进行配筋,且纵向弯矩产生的裂缝开展宽度不应大于0. 1 mm。     

防水型复合式衬砌隧道的设计要点

研究目的：随着地下工程的大发展和环保要求的进一步提高，越来越多的隧道浅埋地段将采用防水型衬砌。防水型复合式衬砌隧道在国内应用很少，通过本研究，对其设计要点进行总结。 研究结论：防水型复合式衬砌隧道是否应用成功取决于以下4个方面：一是结构设计特别是仰拱的设计是否合理；二是防水系统是否严密，防水措施是否到位，防水板性能选择是否合理，可粘贴防水板是防水型隧道实现防水目标的保证措施之一；三是不能忽视施工过程中地下水位变化的影响，该种影响在地表有软弱地层时可能是极为严重的；四是严格的施工工艺要求和质量保证措施的落实。     

南京纬三路长江隧道总体设计的关键技术研究

文章根据南京纬三路长江隧道的建设条件,对工程总体设计中的几个难点问题及解决方案进行了研究与介绍,其中通过双管双层盾构隧道X型地下布线方案实现交叉道路的互通疏解,以及在双层盾构隧道内设置上下层共用排烟道的布置方式均为国内外首次采用.这两项新技术的应用不仅合理解决了本工程的总体设计难题,而且极大地提高了隧道逃生救援的及时性和便捷性,对类似工程有一定的借鉴作用.     

荷坳隧道四洞小净距段支护结构设计研究北大核心CSCD

多洞空间小净距隧道支护结构参数量化设计与安全性分析是当前设计中的一大难题。文章针对深圳机荷高速公路荷坳隧道四洞小净距段的设计,采用总安全系数法对四洞的开挖与支护模式、各洞的开挖顺序及支护参数进行了研究比较,并采用隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法对支护结构的安全系数进行了对比计算,得出以下结论:(1)提出了基于总安全系数法原理的多洞空间小净距隧道设计方法;(2)根据总安全系数法得出了荷坳隧道四洞小净距段应采用“先行洞二次衬砌完成后再开挖下一孔隧道”的开挖与支护模式,且应按洞1→洞2→洞3→洞4的开挖顺序施工;(3)隧规荷载-结构法、增量法、地层-结构法虽无法得出结构的总承载安全系数,但在一定程度上可以反应部分支护结构的安全性。     

佛莞城际铁路狮子洋隧道的几个关键技术问题

研究目的:佛莞城际铁路狮子洋隧道结构外径13.1 m,是国内目前最大直径的铁路盾构隧道。工程具有大直径(13.1 m)、高水压(最大水压7.8 bar)、地质条件复杂(土岩复合地层,穿越三处破碎带和两处水下断层)、行车速度高(时速200 km)、盾构机类型新(土压-泥水双模式盾构)等特点。为保证施工与运营安全,必须妥善解决总体设计、施工组织设计、结构抗灾与防灾疏散设计等关键技术问题。研究结论:(1)复合地层水下隧道宜埋置于基岩中,岩石覆盖厚度可按"满足施工进舱作业安全,且围岩松弛压力与形变压力之和相对较小"的原则确定;(2)隧道长度不大时可采用单孔双线结构,并在隧道底部设置疏散廊道,同时采用中间箱涵预制的方式实现同步施工;(3)为减少局部岩层破碎带对施工的影响,可采用土压-泥水双模式盾构掘进;(4)为提高结构的抗灾性能,在钢筋混凝土管片内双掺钢纤维和聚丙烯纤维是一种可行的方案;(5)该研究成果可应用于复合地层盾构法水下隧道的设计。     

大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究

以大断面水下铁路盾构隧道-狮子洋隧道工程为研究对象,运用有限元数值分析方法,并结合管片接头原型抗弯试验,研究环向管片接头抗弯刚度,并运用梁-弹簧模型进行接头抗弯刚度对整环管片结构内力影响的研究.结果表明:该隧道管片接头抗弯刚度的取值范围为50～700MN·m·rad-1,在相同轴力条件下,接头抗弯刚度会随接头弯矩的增加降低1个数量级左右;在相同接头弯矩条件下,接头抗弯刚度随轴力的增加而增大;接头抗弯刚度对管片轴力分布的影响微弱,对管片弯矩的影响显著;随接头抗弯刚度的增大,整环管片的弯矩分布趋于均匀;在抗弯刚度取值范围内,极值弯矩相差最大达80％左右,极值轴力最大减小5％左右,变形最大减小20％左右;基于接头抗弯刚度-弯矩-轴力的非线性关系改进的梁-弹簧模型,更能体现接头对整环管片受力的影响,也更适用于大断面盾构隧道管片内力的计算.     

小间距浅埋隧道围岩压力的探讨

文章对小间距浅埋隧道围岩压力与分布进行了理论探讨,提出了其围岩压力与侧压力系数的计算方法,并对净间距对围岩压力与侧压力系数的影响进行了分析,可为类似工程的设计提供参考.     

广深港高铁深港隧道下穿地铁1号线PBCRD工法数值计算研究

依据某大断面隧道工程在富水软弱地层中下穿地铁及地下商业街,通过Midas-GTS数值模拟,研究分析先墙后拱交叉中隔壁法(即PBCRD工法)进行近接工程施工的安全性。研究结果表明:该工法能够有效控制位移,保证运营地铁及地下商业街安全,且大断面隧道初期支护、临时支撑与二次衬砌内力在安全范围内。根据分析结果提出施工对策:应采用高压水平旋喷桩改良地层;及时封闭掌子面,并及时施作初期支护;针对桩基侵入新建隧道的情况制定详细的处理方案。采用PBCRD法施工的结构整体性较强,受力转换过程较少,施工空间较大,导洞空间大,二次衬砌工序减少。同时在保证隧道施工安全快速的前提下,也能够保证近接建筑物的安全。