[00118661]复杂黄土地层大断面隧道施工关键技术

复杂黄土地层大断面隧道施工关键技术研究是中铁二局集团有限公司针对宝兰客专吴家岔特长黄土隧道等8座隧道、大西客专新义张隧道、山西吕梁梨树塔隧道、山西吉河高速北乐原隧道共13座大断面黄土隧道开展的立项研究课题,立项文号为中铁二局股司科函（2013）119号。 通过现场取样开展黄土物理力学特性研究,数值模拟不同开挖方法,竖向变形结构试验测试和数值模拟,隧道下穿深切沟谷理论分析和监控量测,洞身穿过富水砂质黄土与黏质黄土分界地层超前预加固后开挖,采用一种大变形黄土隧道竖向结构控制黄土隧道过大竖向变形,富水地层通过超前帷幕注浆后采用四台阶+临时横撑施工,优化大断面黄土隧道超前预加固、支护参数、施工工法等设计参数,有效的解决隧道穿过富水砂层与黏质黄土分界面突泥突水、大变形、坍塌、深切沟谷地表开裂等技术难题。保证大断面黄土隧道结构安全、控制高风险隧道安全风险、加快了施工进度、降低了成本;确保工程施工安全、质量、进度。 ①针对性态各异的复杂黄土地层中隧道施工易于发生的涌泥涌水灾害,提出了加密小导管、大管棚和超前帷幕注浆等手段配套使用的处理方案,在施工中取得了成功。 ②针对湿陷性黄土,在浅埋隧道采用地表高压旋喷桩加固以及洞口段隧底旋挖扩底桩加固技术等方面提出的成果,解决了湿陷性黄土开挖和基底承载力难题,具有较高的实用价值。 ③针对黄土隧道施工技术中控制垂直方向变形的要点,创新的开发了将锚管和钢架相结合的分散型锁定结构,成功用于复杂富水黄土隧道控制其垂直沉降变形。 ④在隧道洞内现场开展2种直径锁脚锚管不同长度和角度的单根锁脚锚管竖向载荷试验,得出来复杂黄土地层大断面隧道锁脚锚管受力特性和承载力特征值,并通过数值模拟分析,确定了适宜复杂富水大断面黄土隧道锁脚锚管,得到成功应用和推广。 ⑤研发的适用于坚硬黄土隧道的开挖装具,配合仰拱移动模板和栈桥,四台阶开挖,在施工中取得了月成洞160m的新纪录,为提高坚硬黄土隧道的施工速度提供了有效的工具。 ⑥研究的高含水率黄土地层大断面隧道施工技术,成功攻克了高含水黄土隧道长距离穿越不同富水分界面地层的重大施工技术难题;为高流塑性黄土隧道设计和施工提供重要指导。 ⑦对富水黄土隧道底部结构的隆起和裂损进行了分析研究,揭示了隧底隆起裂损机理,提出了排水、锚固桩和隧底注浆相结合的综合处治技术。 ⑧在复杂富水大断面黄土隧道内采用监测信息系统和自动变形监测系统,及时动态反馈隧道变形信息,确保施工安全。