四車道特大斷面大跨度隧道的開挖與支護(hù)力學(xué)性能

1 四車道大跨度公路隧道施工工法 ggg(中企)d1139--2009 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司 馬建軍衛(wèi)永毅陳向軍陳德國(guó)劉濤 1．前言 深圳市雅寶隧道是國(guó)內(nèi)第一座分離式雙向八車道、矢跨比最?。?.4185～0.4146）的公路隧道， 隧道穿越ⅱ、ⅲ類圍巖段153.5m，原設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，設(shè)計(jì)工期9個(gè)月。雅寶隧道設(shè)計(jì) 推薦的開挖施工方法是雙側(cè)壁法，但該工法工序復(fù)雜，對(duì)圍巖擾動(dòng)的次數(shù)多，施工速度慢，無法進(jìn) 行大型機(jī)械化施工，工期長(zhǎng)，造價(jià)大。中鐵二十一局集團(tuán)針對(duì)四車道公路隧道施工進(jìn)行了科技攻關(guān)， 在ⅱ、ⅲ類圍巖段采用臺(tái)階法施工，形成了“四車道大跨度公路隧道施工技術(shù)”科技成果，于2008 年5月通過了甘肅省科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲得了2008年度中國(guó)鐵道建筑總公司科 技成果三等獎(jiǎng)。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)進(jìn)一步完善總結(jié)形成本工法。 2．工法特點(diǎn) 2.

1 四車道大跨度公路隧道施工工法 ggg(中企)d1139--2009 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司 馬建軍衛(wèi)永毅陳向軍陳德國(guó)劉濤 1．前言 深圳市雅寶隧道是國(guó)內(nèi)第一座分離式雙向八車道、矢跨比最?。?.4185～0.4146）的公路隧道， 隧道穿越ⅱ、ⅲ類圍巖段153.5m，原設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，設(shè)計(jì)工期9個(gè)月。雅寶隧道設(shè)計(jì) 推薦的開挖施工方法是雙側(cè)壁法，但該工法工序復(fù)雜，對(duì)圍巖擾動(dòng)的次數(shù)多，施工速度慢，無法進(jìn) 行大型機(jī)械化施工，工期長(zhǎng)，造價(jià)大。中鐵二十一局集團(tuán)針對(duì)四車道公路隧道施工進(jìn)行了科技攻關(guān)， 在ⅱ、ⅲ類圍巖段采用臺(tái)階法施工，形成了“四車道大跨度公路隧道施工技術(shù)”科技成果，于2008 年5月通過了甘肅省科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲得了2008年度中國(guó)鐵道建筑總公司科 技成果三等獎(jiǎng)。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)進(jìn)一步完善總結(jié)形成本工法。 2．工法特點(diǎn) 2.

1/10 四車道大跨度公路隧道施工工法 ggg(中企)d1139--2009 中鐵二十一局集團(tuán)有限公司 馬建軍衛(wèi)永毅陳向軍陳德國(guó)劉濤 1．前言 深圳市雅寶隧道是國(guó)內(nèi)第一座分離式雙向八車道、矢跨比最?。?.4185～0.4146）的公路隧道， 隧道穿越ⅱ、ⅲ類圍巖段153.5m，原設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，設(shè)計(jì)工期9個(gè)月。雅寶隧道設(shè)計(jì) 推薦的開挖施工方法是雙側(cè)壁法，但該工法工序復(fù)雜，對(duì)圍巖擾動(dòng)的次數(shù)多，施工速度慢，無法進(jìn) 行大型機(jī)械化施工，工期長(zhǎng)，造價(jià)大。中鐵二十一局集團(tuán)針對(duì)四車道公路隧道施工進(jìn)行了科技攻關(guān)， 在ⅱ、ⅲ類圍巖段采用臺(tái)階法施工，形成了“四車道大跨度公路隧道施工技術(shù)”科技成果，于2008 年5月通過了甘肅省科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并獲得了2008年度中國(guó)鐵道建筑總公司科 技成果三等獎(jiǎng)。該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)進(jìn)一步完善總結(jié)形成本工法。 2．工法

大跨度懸索橋空間力學(xué)性能研究——以某實(shí)際懸索橋?yàn)樗憷?，建立平面?jì)算和空間計(jì)算模型，求得懸索橋空間效應(yīng)系數(shù)，并通過對(duì)該實(shí)橋方案不同車道寬、不同車道數(shù)下偏載系數(shù)的研究，得出懸索橋偏載系數(shù)與車道寬及車道數(shù)的關(guān)系。以壩陵河懸索橋?yàn)樗憷接懥藨宜鳂虻?..

工程概況及特點(diǎn)黃羊山二號(hào)隧道屬短隧道．設(shè)計(jì)為雙洞六車道全長(zhǎng)190m。隧道地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圍巖破碎．iv、v級(jí)圍巖占51．5％～63．5％；構(gòu)造剝蝕低山地貌．地形坡度200～300．出口段為第四系坡積碎石土厚度小于0．5m，

永九快速線永龍隧道的雙向6車道淺埋大跨扁平結(jié)構(gòu),對(duì)圍巖穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)受力均產(chǎn)生不利影響.利用有限元程序模擬v級(jí)圍巖軟巖地質(zhì)條件下大跨度隧道的動(dòng)態(tài)施工過程,以隧道施工后周邊圍巖穩(wěn)定性和初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)安全性為指標(biāo)分析開挖效果,從理論和與實(shí)際監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析結(jié)果證實(shí)了上下臺(tái)階雙側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計(jì)施工方案的合理.研究成果為同類工程的設(shè)計(jì)與施工提供理論參考.

以金雞山特大斷面隧道原位擴(kuò)建工程為背景,介紹了核心五步法的原位擴(kuò)挖方案,并通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段,分析了特大斷面隧道原位擴(kuò)建的施工力學(xué)特性。結(jié)果表明:目標(biāo)斷面附近掌子面右上、左上部圍巖開挖,以及臨時(shí)豎撐拆除、仰拱回填,使得拱頂沉降顯著增大。同時(shí)臨時(shí)豎撐的支承作用,使得作用在襯砌拱頂與拱底處的圍巖壓力較集中,而先右后左的擴(kuò)挖方案使得襯砌右側(cè)圍巖壓力明顯大于左側(cè)。金雞山隧道原位擴(kuò)建施工過程中,對(duì)目標(biāo)斷面的拱頂沉降和水平收斂進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè),其結(jié)果與數(shù)值模擬較為吻合。

以金雞山特大斷面隧道原位擴(kuò)建工程為背景,介紹了核心五步法的原位擴(kuò)挖方案,并通過數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段,分析了特大斷面隧道原位擴(kuò)建的施工力學(xué)特性.結(jié)果表明:目標(biāo)斷面附近掌子面右上、左上部圍巖開挖,以及臨時(shí)豎撐拆除、仰拱回填,使得拱頂沉降顯著增大.同時(shí)臨時(shí)豎撐的支承作用,使得作用在襯砌拱頂與拱底處的圍巖壓力較集中,而先右后左的擴(kuò)挖方案使得襯砌右側(cè)圍巖壓力明顯大于左側(cè).金雞山隧道原位擴(kuò)建施工過程中,對(duì)目標(biāo)斷面的拱頂沉降和水平收斂進(jìn)行了長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè),其結(jié)果與數(shù)值模擬較為吻合.

第25卷增1巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)vol.25supp.1 2006年2月chinesejournalofrockmechanicsandengineeringfeb.，2006 收稿日期：2005–08–16；修回日期：2005–11–29 作者簡(jiǎn)介：吳夢(mèng)軍(1973–)，男，現(xiàn)為高級(jí)工程師、博士研究生，主要從事隧道工程方面的研究、設(shè)計(jì)工作。e-mail：wumengjun@ccrdi.cmhk.com 四車道公路隧道動(dòng)態(tài)施工力學(xué)研究 吳夢(mèng)軍1 ，2，黃倫海2 (1.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400045；2.重慶交通科研設(shè)計(jì)院，重慶400067) 摘要：四車道公路隧道由于跨度特大和斷面扁平，加上施工期間各道工序的相互影響、圍巖的多次擾動(dòng)等諸多因 素，導(dǎo)致施工過程中的動(dòng)態(tài)施工力學(xué)

通過大瑤山隧道施工,詳細(xì)介紹了隧道里程長(zhǎng)、斷面大的施工方法。

我國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家,山地的面積約占國(guó)土面積的三分之一.這些山地地形嚴(yán)重影響了我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展,增加了公路建設(shè)工程的施工難度.單洞四車道特大斷面公路隧道的斷面面積較大,施工難度大.基于此,對(duì)工程的地質(zhì)影響因素進(jìn)行分析,包括巖性的影響;巖體結(jié)構(gòu)和斷裂分布;地應(yīng)力影響;地下水的影響等,最后對(duì)主要的研究成果做出介紹,包括圍巖壓力研究;斷面形式和支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化研究;施工控制技術(shù)等內(nèi)容.

文章以重慶建新坡隧道為例,對(duì)大跨度隧道施工過程中的圍巖應(yīng)力和塑性區(qū)變化進(jìn)行了flac3d三維數(shù)值模擬分析,揭示了圍巖應(yīng)力和塑性區(qū)的分布規(guī)律,為大跨度隧道工程設(shè)計(jì)和施工提供參考依據(jù)。

針對(duì)單洞四車道公路隧道斷面面積大、跨度大以及扁平率低等特點(diǎn),依托廣州東二環(huán)高速公路龍頭山隧道工程,利用數(shù)值仿真手段對(duì)單洞四車道特大斷面公路隧道的斷面形式、支護(hù)參數(shù)和施工方法等關(guān)鍵因素進(jìn)行系統(tǒng)的研究、分析,并對(duì)有代表性的斷面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。通過監(jiān)控量測(cè)與反饋分析,評(píng)估大斷面公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性態(tài),完善和優(yōu)化設(shè)計(jì),合理控制工程造價(jià),解決了特大隧道斷面形狀的選擇、不同圍巖類別條件下合理隧道支護(hù)形式及支護(hù)參數(shù)的確定等關(guān)鍵問題,保證了龍頭山隧道的施工安全、運(yùn)營(yíng)安全,還可為今后類似的大跨度隧道及其他地下工程的設(shè)計(jì)、施工和造價(jià)控制提供定量依據(jù)。

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文章以采用塔梁同步方法施工的某斜拉橋?yàn)檠芯繉?duì)象,利用有限元軟件midas建立整橋模型,通過對(duì)比異步施工計(jì)算結(jié)果和施工控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),研究了塔梁同步對(duì)斜拉橋在施工、成橋及運(yùn)營(yíng)階段各項(xiàng)性能影響,結(jié)果表明,同步施工方案對(duì)斜拉橋的影響主要表現(xiàn)在索塔同步施工階段壓應(yīng)力安全累積值不足,但隨著施工進(jìn)行影響逐漸變小,施工到16#梁段索塔應(yīng)力水平與異步施工方案基本達(dá)到一致;由此進(jìn)一步采用ansys對(duì)索塔關(guān)鍵部位建模分析和索塔錨固區(qū)試驗(yàn),驗(yàn)證索塔整體在同步施工中的安全性和可靠性。

大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)中的屋蓋結(jié)構(gòu)用鋼量成為影響整體結(jié)構(gòu)造價(jià)的重要因素,如何優(yōu)化屋蓋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)成為大跨度鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分.廣州某超大型大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)合建筑外觀及建筑的使用功能要求,采用了大跨度箱形壓型鋼板屋蓋結(jié)構(gòu),最大跨度達(dá)到15.2m,突破了傳統(tǒng)意義上的壓型鋼板屋蓋結(jié)構(gòu).針對(duì)該新型箱形壓型鋼板進(jìn)行了3根1∶1足尺比例模型試件的載荷試驗(yàn),試驗(yàn)表明該新型箱形壓型鋼板在豎向均布荷載作用下承載力及剛度均滿足設(shè)計(jì)要求,主要的破壞形態(tài)為鋼板的局部屈曲.在保證結(jié)構(gòu)安全可靠的基礎(chǔ)上滿足了節(jié)省用鋼量的要求,同時(shí)為施工單位優(yōu)化施工工藝提供現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn).

隨著城市的現(xiàn)代化發(fā)展,國(guó)家城市建設(shè)速度的加快,對(duì)建筑工程建設(shè)的要求越來越高。在現(xiàn)代建筑中,除了對(duì)建筑質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求之外,還要求建筑具有一定的創(chuàng)新性。大跨度拱支結(jié)構(gòu)本是應(yīng)用于橋梁建設(shè)的,隨著社會(huì)的發(fā)展,大跨度拱支結(jié)構(gòu)也能建筑工程中,促進(jìn)了建筑工程建設(shè)的發(fā)展。通過對(duì)大跨度拱支結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究,了解大跨度拱支結(jié)構(gòu)的受力,利用現(xiàn)代化的施工技術(shù),提高大跨度拱支結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量,有利于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

通過工程實(shí)例,對(duì)公路隧道大斷面回車道開挖方法進(jìn)行了嘗試并取得成功,介紹有關(guān)技術(shù)手段和支護(hù)參數(shù)。

1 大跨度隧道全斷面開挖施工工法 (yjgf15-92) 鐵道部隧道工程局 隧道施工如仍采用60——70年代以輕型機(jī)具為主的小型機(jī)械進(jìn)行分部開挖、斗車運(yùn)輸、 木支撐替換混凝土襯砌的施工方法，已不能適應(yīng)隧道全斷面施工的高速、優(yōu)質(zhì)和安全的要求， 80年代建設(shè)的衡廣復(fù)線，在鐵道部的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，針對(duì)評(píng)樂段長(zhǎng)14.295km的大瑤山 雙線電氣化鐵路隧道的修建，開發(fā)了大跨度隧道全斷面開挖施工工法，解決了隧道長(zhǎng)、斷面 大、工期短帶來的一系列難題。在施工中打破常規(guī)應(yīng)用十項(xiàng)科研關(guān)鍵技術(shù)成果，做出了許多 新的嘗試和突破，發(fā)展、改變了近百年來修建隧道的傳統(tǒng)方法。全面應(yīng)用新奧法原理指導(dǎo)施 工；成功地進(jìn)行了硬巖深孔爆破和軟巖全斷一次成型爆破；首次運(yùn)用了光電測(cè)距導(dǎo)線和光電 三角高程控制測(cè)量新技術(shù)進(jìn)行隧道控制和豎井投點(diǎn)；成功的進(jìn)行了27.6km獨(dú)頭巷道的施工通 風(fēng)；第一次大規(guī)模的應(yīng)用帶塑料板

大跨度隧道全斷面開挖施工工法 (yjgf15-92) 鐵道部隧道工程局 隧道施工如仍采用60——70年代以輕型機(jī)具為主的小型機(jī)械進(jìn)行分部開挖、斗車運(yùn)輸、 木支撐替換混凝土襯砌的施工方法，已不能適應(yīng)隧道全斷面施工的高速、優(yōu)質(zhì)和安全的要求， 80年代建設(shè)的衡廣復(fù)線，在鐵道部的領(lǐng)導(dǎo)和支持下，針對(duì)評(píng)樂段長(zhǎng)14.295km的大瑤山 雙線電氣化鐵路隧道的修建，開發(fā)了大跨度隧道全斷面開挖施工工法，解決了隧道長(zhǎng)、斷面 大、工期短帶來的一系列難題。在施工中打破常規(guī)應(yīng)用十項(xiàng)科研關(guān)鍵技術(shù)成果，做出了許多 新的嘗試和突破，發(fā)展、改變了近百年來修建隧道的傳統(tǒng)方法。全面應(yīng)用新奧法原理指導(dǎo)施 工；成功地進(jìn)行了硬巖深孔爆破和軟巖全斷一次成型爆破；首次運(yùn)用了光電測(cè)距導(dǎo)線和光電 三角高程控制測(cè)量新技術(shù)進(jìn)行隧道控制和豎井投點(diǎn)；成功的進(jìn)行了27.6km獨(dú)頭巷道的施工通 風(fēng)；第一次大規(guī)模的應(yīng)用帶塑料板的復(fù)合襯

隨著交通日益劇增,公路隧道基礎(chǔ)建設(shè)也發(fā)生翻天覆地變化,隧道在各級(jí)公路當(dāng)中也呈現(xiàn)頻繁問題劇增。在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的力學(xué)影響直接對(duì)隧道的現(xiàn)場(chǎng)施工安全,支護(hù)結(jié)構(gòu)不安穩(wěn)是隨時(shí)有可能發(fā)生倒塌災(zāi)難,不僅對(duì)傷人傷己,影響工期延遲、造成不必要的損失,同時(shí)帶來不良好的社會(huì)安全事故影響,為此研究隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的安穩(wěn)性是迫在眉睫的。依照壩卡箐隧道的工程實(shí)際地質(zhì)狀況,利用數(shù)值模擬研究隧道開挖進(jìn)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征。

由我公司中標(biāo)施工的深圳市福龍路市政工程第ⅲ合同段,其中的橫龍山(北)隧道在主線隧道內(nèi)設(shè)置匝道而形成了隧道加寬段,為亞洲第一座雙人字型隧道并創(chuàng)亞洲跨度最大的城市山嶺隧道,該段有跨度及斷面特大、矢跨比小、施工難度和技術(shù)含量高的特點(diǎn),其關(guān)鍵施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)值得探討。