新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2022.04.022

中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊
中文核心期刊中文科技核心期刊
Scopus RCCSE中国核心学术期刊
美国EBSCO数据库俄罗斯《文摘杂志》
《日本科学技术振兴机构数据库（中国）》

隧道建设（中英文） ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (4): 720-729.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2022.04.022

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

陈善民¹，王全胜^2,
*，辛维克³，贾大鹏³

（1. 中铁三局集团有限公司，山西太原〓030001； 2. 中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司，河南新乡〓453000； 3. 中国国家铁路集团有限公司工程管理中心，北京〓100844）

出版日期:2022-04-20 发布日期:2022-05-01
作者简介:陈善民（1979—），男，甘肃静宁人，2018年毕业于北京交通大学，项目管理专业，硕士，高级工程师，从事隧道与地下工程技术研究工作。E-mail： 33656056@qq.com。 *通信作者：王全胜， E-mail： wqsky2s@163.com。

Control Technology of Soft Rock Large Deformation in New Wushaoling Tunnel Induced by Cantilever Excavator Construction

CHEN Shanmin¹, WANG Quansheng^{2, *}, XIN Weike³, JIA Dapeng³

(1. China Railway No.3 Engineering Group Co., Ltd., Taiyuan 030001, Shanxi, China; 2. China Railway Engineering Equipment Group Tunnel Equipment Manufacturing Co., Ltd., Xinxiang 453000, Henan, China; 3. Engineering Management Center of CHINA RAILWAY, Beijing 100844, China)

Online:2022-04-20 Published:2022-05-01

摘要/Abstract

摘要： 为解决新乌鞘岭隧道8号、9号、10号斜井工区正洞在千枚岩、板岩等软弱破碎岩体前期施工中出现的掌子面频繁溜塌、初期支护开裂、变形扭曲等问题，在对地质预报、监控量测和围岩松动圈等数据分析以及三台阶钻爆法施工支护存在的问题研究的基础上，采用现场试验的方法，研究玻璃纤维锚杆超前加固、超前大管棚支护、悬臂掘进机预留核心土两台阶机械法开挖工法、合理预留变形量以及增强初期支护的锁脚锚固、桁架结构加强初期支护纵向连接、径向注浆加固围岩等措施。经现场应用表明： 1）对于高地应力软弱围岩隧道，采用预留核心土两台阶大断面悬臂掘进机铣挖法施工技术是可行的，结合超前加固、支护结构补强等措施后，支护结构累计变形较前期减小一半以上，支护结构变形可控。2）采用悬臂掘进机开挖，隧道平均线性超挖量可控制在15 cm以内，相比钻爆法喷射混凝土平均超挖率由120%减小至60%，工序循环时间减少3 h左右，月施工进度由25~35 m提升至50~60 m。3）高地应力软岩大变形控制应在合理工法、合适设备、合理预留变形量和具有一定抵抗变形能力的支护结构之间找到平衡点。

关键词: 铁路隧道, 软岩大变形, 变形控制, 铣挖法, 悬臂掘进机

Abstract: During the main tunnel construction at the inclined shaft site Nos. 8, 9, and 10 of the New Wushaoling tunnel in phyllite and slate soft and broken rocks, many challenges were faced, such as the frequent collapse of the tunnel face, primary support cracking, and rock mass deformation and distortion. Accordingly, the data analysis of geological prediction, monitoring measurement, surrounding rock loose circle, construction stage, and support problems in drillandblast construction of the threebench method is studied. The field test method is used to study advance reinforcement using glass fiber anchor rods, advance large pipe shed support, twobench mechanical excavation method for reserving core soil by cantilever excavator, reasonably reserved deformation, foot locking anchorage enhancing the primary support, truss structure strengthening the primary support longitudinal connection, radial grouting, and surrounding rock consolidation. The fieldrelevant results show the following. (1) The reserved core soil twobench largesection mechanical construction using a cantilever excavator is feasible in soft rock tunnels with high ground stress. After using the advance reinforcement and support structure methods, the stabilizing period of support convergence is reduced by over a month. The support structure′s accumulative deformation is reduced by approximately half compared to the early phase, showing a controllable deformation trend. (2) The average linear overexcavation using a cantilever excavator can be controlled within 15 cm, reducing the average overexcavation by approximately half of that by drillandblast methods (from 120% to 60%), reducing the construction cycling time by 3 h, and improving the construction efficiency from 25~35 m per month to 50~60 m per month. (3) Large deformation control of soft rock with high ground stress should balance reasonable construction methods, equipment, reserved deformation, and support structures with specific deformation resistance.

Key words: railway tunnel, soft rock large deformation, deformation control, milling method, cantilever excavator

陈善民, 王全胜, 辛维克, 贾大鹏. 新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(4): 720-729.

CHEN Shanmin, WANG Quansheng, XIN Weike, JIA Dapeng. Control Technology of Soft Rock Large Deformation in New Wushaoling Tunnel Induced by Cantilever Excavator Construction[J]. Tunnel Construction, 2022, 42(4): 720-729.

[1]	林春刚. 铁路隧道衬砌品质提升信息化施工关键技术与成套装备创新[J]. 隧道建设, 2022, 42(4): 554-569.
[2]	刘雨萌, 张俊儒, 何冠男, 燕波, 王智勇. 基于强度折减法的高铁隧道全断面机械化作业围岩稳定性分析及支护优化研究 [J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 451-462.
[3]	贾建波, 姚晖, 周志辉. 改性脲醛树脂在高黎贡山隧道1号竖井注浆堵水中的应用[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 487-491.
[4]	李荆, 蒋昭汉. 隧道二次衬砌拱部预制管片顶升机构设计与应用[J]. 隧道建设, 2022, 42(3): 501-507.
[5]	王卫东, 李青, 徐中华. 软土地层邻近隧道深基坑变形控制设计分析与实践[J]. 隧道建设, 2022, 42(2): 163-175.
[6]	陶连金, 黄琳昆, 石城, 张乃嘉. 超大跨度扁平地下洞室变形控制标准研究[J]. 隧道建设, 2022, 42(1): 9-15.
[7]	王华, 孙意, 李永志, 潘岳, 彭桂彬. 玉磨铁路新平隧道区域地质分析及隧址优劣评价体系研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 58-67.
[8]	李鹏飞, 李康宁, 赵晓勇, 赵勇, 刘建友. 基于层次分析法的铁路隧道装配式二次衬砌分块方案研究[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 92-99.
[9]	黄建国, 俞缙, 李小刚, 林聪波. 超大断面隧道不同加宽段围岩变形及围岩压力监测分析[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 115-122.
[10]	王志杰, 蔡李斌, 邱志洪, 芮小豪, 马兆飞, 程宏生, 张曾照, 徐海岩. 土砂互层隧道大变形控制技术研究——以浩吉铁路阳城隧道为例 [J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 469-478.
[11]	龚军, 唐帅尧, 张丹峰, 李增印, 陈志敏, 孙胜旗. 极高地应力软岩膨胀岩互层隧道大变形施工技术[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 485-493.
[12]	吴元金. 巷道式通风在香炉坪隧道施工中的技术改良与应用[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 542-550.
[13]	王金刚, 于京波, 李志军, 刘维正, 陈桥, 周广杰. 川藏铁路邻近一级水源地高悬洞口安全进洞施工技术[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 588-596.
[14]	龙斌, 刘志华, 肖京. 川藏铁路隧道复杂恶劣工况条件下的TBM适应性设计探讨[J]. 隧道建设, 2021, 41(S2): 626-633.
[15]	卿伟宸, 钟昌桂, 曾宏飞. 关于铁路隧道仰拱与填充整体浇筑的探讨[J]. 隧道建设, 2021, 41(S1): 63-.

新乌鞘岭隧道软岩大变形悬臂掘进机施工控制技术研究

Control Technology of Soft Rock Large Deformation in New Wushaoling Tunnel Induced by Cantilever Excavator Construction

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价