大跨地鐵隧道組合工法穿越斷層時的圍巖變形控制

以蘭渝鐵路胡家灣隧道進口段施工為例,介紹泥巖地層修建大斷面隧道變形控制的方法。施工中通過圍巖量測掌握圍巖變形動態(tài),采取分部開挖臨時仰拱封閉成環(huán)及上半斷面扇形支撐的技術措施,控制圍巖的變形。實踐證明:效果較好,對目前的客專大斷面隧道控制大變形施工有一定的幫助。

泥巖地層大斷面隧道圍巖變形控制——以蘭渝鐵路胡家灣隧道進口段施工為例，介紹泥巖地層修建大斷面隧道變形控制的方法。施工中通過圍巖量測掌握圍巖變形動態(tài)，采取分部開挖臨時仰拱封閉成環(huán)及上半斷面扇形支撐的技術措施，控制圍巖的變形。實踐證明：效果較好，...

為研究斷層破碎帶隧道施工圍巖變形規(guī)律,采用數(shù)值模擬方法分別考查了臺階法、預留核心土法和三臺階法施工時圍巖變形及地表沉降情況.結果表明:斷層破碎帶隧道施工圍巖變形量隨著荷載步增加趨于穩(wěn)定,臺階法造成的拱頂沉降值較大,三臺階法和預留核心土法能較好的控制隧道拱頂沉降;隧道周邊收斂值也隨荷載步增加逐漸穩(wěn)定,臺階法周邊收斂值最大、三臺階法周邊收斂值最小;地表沉降隨荷載步增加逐漸達到穩(wěn)定,臺階法施工造成的地表沉降最明顯,三臺階法次之,預留核心土法地表沉降控制效果最好;預留核心土法隧道上方橫向形成明顯的沉降槽,隨著荷載步增加沉降槽趨于明顯,最終達到穩(wěn)定.

分析采用不同的施工方法開挖隧道引起地表變形、塑性區(qū)分布、地層分層沉降的特性和機理,提出圍巖應力釋放引起地表沉降是確定隧道施工工藝、工法的理論依據(jù),該項技術在合武鐵路客運專線隧道施工中得到初步應用,效果良好。

以西安地鐵4號線大唐芙蓉園-大雁塔區(qū)間為工程背景,采用有限差分軟件flac3d建立土體三維計算模型,對暗挖區(qū)間進行數(shù)值模擬,并結合實測數(shù)據(jù)分析黃土地層隧道交叉中隔墻(crd)工法施工引起的圍巖及地表變形規(guī)律。研究結果為:crd工法施工引起的橫向地表沉降呈\"v\"形,最終形成的沉降槽寬度約為2倍的隧道洞徑；掌子面開挖至監(jiān)測斷面時,縱向地表沉降的速率迅速增大,掌子面遠離監(jiān)測斷面時,沉降速率逐漸減緩,當掌子面離開監(jiān)測斷面約2倍隧道洞徑后,沉降值趨于穩(wěn)定；拱頂沉降與縱向地表變形規(guī)律基本一致；圍巖收斂先快速增長后逐漸平穩(wěn)。

第20卷第4期 2006年8月 土　工　基　礎 soileng.andfoundation vol.20no.4 aug.2006 隧道斷層破碎帶圍巖的監(jiān)測與變形控制 吳慶忠 (中鐵十四局集團有限公司,濟南250014) 摘　要:詳細介紹了某公路隧道斷層破碎帶地段圍巖的監(jiān)控量測內容和結果,并對量測數(shù)據(jù)進行分析,針對監(jiān)測結 果提出了圍巖變形控制的相關措施,從而達到控制圍巖變形和安全通過斷層破碎帶的目的。 關鍵詞:隧道施工,監(jiān)控量測,軟弱圍巖,斷層破碎帶 中圖分類號:tu412　　文獻標識碼:b　　文章編號:100423152(2006)0420023204 1　引言 由于國家對于安全生產的高度重視,而隧道等 地下工程又是高危行業(yè),所以對隧道以及其他地下 開挖體的施工過程監(jiān)測越來越受到重視。隨著新奧 法在

天平山隧道軟弱圍巖變形控制技術應用 1.工程概況 新建貴廣鐵路是鏈接我國西北和西南地區(qū)與珠三角地區(qū)的交通 “大動脈”，速度目標值為250km/h（預留提速條件），是以客為主、 兼顧貨運的共線運行線路，其工程技術和運輸組織目前在國內尚未有 成熟經驗，是我國一次建成的標準高、線路長的巖溶山區(qū)客貨共線的 快速區(qū)際鐵路。 該線線路長，橋隧比重大，工程結構類型多?？刂乒こ烫炱缴剿?道（dk366+865~dk380+875）為高地應力軟巖大變形、富含地下水， 存在涌水突泥危險性的復雜地質隧道。該隧道全長14010m，最大埋 深約775m，設斜井五座，0#斜井、1#斜井、2#斜井、3#斜井、4#斜 井長度分別為：85m、730m、2010m、1827m、443m。隧道區(qū)地形陡峻， 穿越的地層巖性為奧陶系、寒武系地層，圍巖主要為砂巖夾頁巖、頁 巖夾炭質頁巖，巖質軟，遇水易軟化，圍巖

根據(jù)實際工程中出現(xiàn)的圍巖變形過大的情況,采用小導管注漿和增設臨時仰拱的措施進行處理,并用anays軟件進行了有限元分析。結果表明:臨時仰拱和小導管注漿對于控制隧道圍巖變形有明顯的效果;對于拱頂下沉的控制效果不明顯;兩者共同作用可以較好地改善襯砌的受力狀況。

通過對隧道圍巖的實時監(jiān)控,可以全面地了解圍巖動態(tài)變形趨勢,為隧道安全施工提供必要的保障。根據(jù)具體工程中出現(xiàn)的圍巖變形過大的情況,基于有限元軟件ansys對所采用的小導管注漿和增設臨時仰拱的方法進行了研究。結果表明:臨時仰拱和小導管注漿對于控制隧道圍巖變形有明顯的效果,對于拱頂下沉的控制效果不明顯,兩者共同作用可以較好地改善襯砌的受力狀況。

隧道圍巖變形監(jiān)測及變形規(guī)律分析

為了克服回歸分析法在隧道施工監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中預測模型的不足,利用多目標加權灰色局勢決策法對回歸模型的多個評價指標進行整合量化,得到綜合效果測度和優(yōu)選回歸預測模型?；谝褍?yōu)選的回歸模型與模糊自適應變權重組合預測法建立最優(yōu)非線性組合預測模型,將組合模型與優(yōu)選模型進行效果測度對比,并基于該算法編制\"智能監(jiān)測—模型優(yōu)化—信息反饋\"系統(tǒng)。結合麻栗埡隧道工程,對組合模型和單項模型進行分析,預測拱頂沉降值。研究結果表明:以殘差與后驗差為評判標準,實時構建的最優(yōu)組合預測模型的平均相對誤差絕對值為4%,方差為6.5,后驗差比值為0.34,小誤差概率為1,更能對隧道施工過程圍巖變形進行有效的預測和反饋。

在復雜的城市地下工程施工過程中,對施工引起的圍巖及結構變形進行控制是決定施工成敗的關鍵因素之一。北京鐵路樞紐北京站至北京西站地下直徑線工程zjx-2標施工過程中,通過對蓋挖法和crd法各階段施工引起的圍巖及結構變形進行監(jiān)測,系統(tǒng)分析地層與結構變位及兩種施工方法之間的關系,總結出兩種施工方法引起的圍巖及結構變形規(guī)律,對指導施工、控制圍巖及結構變形起到很好的作用,使施工始終處于可知可控狀態(tài)。

將支持向量回歸(svr)算法引入隧道施工期圍巖變形預測,并采用遺傳算法來自動搜索支持向量回歸算法的模型參數(shù),形成ga-svr算法。結合香河隧道的施工變形監(jiān)測,建立起了公路隧道施工圍巖變形預測的ga-svr智能模型。采用此模型對香河隧道后繼開挖的監(jiān)測時間點進行變形預測,并與實測變形對比,所建立的ga-svr智能模型預測最大相對誤差僅為6.99%,平均預測相對誤差僅為1.99%,完全可用于公路隧道施工期的圍巖變形預測,并為類似工程提供了借鑒。

深圳地鐵四號線上民區(qū)間為富水流砂地層,隧道下穿立交橋群及多條燃氣管線,隧道施工難度大,風險高。重點研究了不同隧道圍巖變形控制技術對隧道穩(wěn)定性的影響及適用性分析,通過數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗等研究手段對不同隧道圍巖變形控制技術從圍巖變形控制可靠性、技術可行性、經濟合理性和工程時間性等方面進行綜合對比分析,得出了富水流砂地層合理的隧道圍巖變形控制技術。研究結果對國內同類施工條件下的工程施工具有一定的借鑒意義。

軟弱圍巖隧道變形控制工法采用玻璃纖維錨桿對掌子面核心土的基礎變形進行預限制,從而提高掌子面及隧道整體穩(wěn)定.為了對比分析該工法與傳統(tǒng)新奧法的單位延米造價,便于在工法選擇時更好地考慮經濟因素,以g15三門灣大橋及接線工程野豬山隧道的斷面大小、埋深及地質情況為基礎,對軟弱圍巖隧道變形控制工法的定額及工程造價進行了分析.結果表明,該工法開挖初期支護的每延米造價為新奧法的93％～97％,在提高隧道掌子面穩(wěn)定性的同時,有一定的經濟性優(yōu)勢.

軟弱圍巖一般指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風化影響顯著的松散軟弱地層條件。對于隧道工程而言，在一定地應力水平或埋深條件下，軟弱圍巖區(qū)段易產生較大的施工變形。尤其是公路隧道工程施工中。更容易出現(xiàn)軟弱圍巖變形的情況。如何有效控制軟弱圍巖的變形，保證隧道工程的安全順利進行就成為了目前亟待解決的問題。現(xiàn)本文就從軟弱圍巖的定義入手分析，來談談其變形控制方法，以供參考。

以二朗山公路隧道施工過程的工程實踐為依據(jù)，利用常規(guī)圍巖變形監(jiān)控量測和圍巖變形跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)及二次應力場測試，獲取隧道圍巖動態(tài)綜合信息，為圍巖分類、大變形預測、巖爆預測、優(yōu)化二次支護時間及反分析等提供依據(jù)，是巖土程信息化設計、施工的重要手段。

通過對新奧法監(jiān)控量測理論及三維有限元數(shù)值分析方法的應用,并結合天恒山隧道工程實際,研究了該隧道某一典型斷面圍巖的變形規(guī)律。結果表明該隧道的開挖方法及支護方式均比較合理,可為今后該類地區(qū)土質隧道的建設提供借鑒。

隧道原位擴建需要將原有結構拆除后再進行隧道擴挖,形成大斷面隧道。從原隧道的開挖形成小斷面隧道到拆除原有結構再擴挖成大斷面隧道,圍巖經過多次擾動后,經受的應力狀態(tài)錯綜復雜。以大帽山隧道原位擴建為例,介紹采用數(shù)值模擬手段建立新建4車道和原位擴建4車道隧道的力學計算模型,得出原位擴建隧道的圍巖變形及力學特性,為該隧道的支護結構設計提供依據(jù)。

結合工程實例,通過對財神梁隧道全斷面法和臺階法兩種不同開挖方法下典型斷面的圍巖變形監(jiān)測,研究了其穩(wěn)定性狀況,并對圍巖變形曲線進行了回歸分析,從而優(yōu)化開挖方法和指導施工。

運用合適的剛度參數(shù)對實際工程進行數(shù)值計算,采用ansys建立基礎模型導入3dec中,克服了3dec建模程序的固有缺陷;根據(jù)節(jié)理巖體變形參數(shù)以及孔隙水壓力對結構面變形特性影響的研究結論,利用3dec對黑山隧道在開挖過程中的變形規(guī)律進行了研究,得出淺埋破碎圍巖區(qū)開挖沉降變形影響距離為60m等,與工程實際符合較好的數(shù)值模擬結果,從而為確定合理的二襯作業(yè)時機奠定了基礎。

為了隧道洞口段安全作業(yè)，保證工程順利推進，首先進行現(xiàn)場的裂縫觀察，做好統(tǒng)計工作，主要對裂縫的數(shù)量、寬度等進行觀察和統(tǒng)計；其次對洞口段進行監(jiān)控量測，并對所測得數(shù)據(jù)進行科學分析。在數(shù)據(jù)科學分析的基礎上，結合工程現(xiàn)場具體情況，分析洞口段主要存在的問題．及可能產生的影響，并給出一些結論和建議，促進工程順利開展。