大直径盾构隧道穿黄河关键技术研究

针对黄河下游“地上悬河”的特点,对市区穿黄河大直径盾构隧道的安全覆土厚度,盾构隧道掘进对黄河两岸堤防工程的影响、管片结构及接缝防水3个关键技术进行研究。主要研究结论如下： 1）确定了过河段河床最大冲刷深度,并基于此研究了隧道过河段控制埋深及纵坡设计; 2）基于隧道控制埋深,验算了隧道对黄河两岸堤防的影响,映证了控制埋深的正确性; 3）进行盾构管片、接缝设计及弹性密封垫设计,并验算管片接缝防水性能。     

神东补连塔煤矿#2盾构斜井管片受力的预测分析

以鄂尔多斯市的神东补连塔煤矿#2盾构斜井为工程依托，研究了煤矿斜井结构受力的分析方法和监测手段。基于特征曲线法、普氏理论以及其他方法对该工程的土压力进行预测分析，并将各计算结果进行了比较，同时还介绍了补连塔煤矿#2盾构斜井测试断面的布置和管片的预埋传感器情况，并选取埋深270 m的试验环实测数据作分析，发现在盾构机继续推进2环后土压力值明显增加，至距盾尾8环后趋于稳定。将实测结果与各方法预估的结果对比，发现采用特征曲线法和普氏理论更适合该工程的管片受力预测分析。     

城陵矶水下盾构隧洞的设计与施工

忠县-武汉输气管道在城陵矶采用隧洞穿越长江,设计隧洞南段采用盾构法施工,北段采用矿山法施工,本文就盾构隧洞的埋深、管片结构设计、盾构机选型、施工等进行了探讨。     

大直径盾构隧道管片裂缝与施工参数的关系

在中国隧道工程飞速发展的大背景下,采用盾构施工的大直径越江隧道逐渐成为城市地下空间应用的重要组成部分。盾构隧道管片的施工质量是制约隧道能否正常服役的重要因素。以虹梅南路越江隧道为例,统计施工前1029环管片上裂缝开展情况,初步分析施工参数对管片裂缝的影响。根据隧道埋深,选取两种典型埋深,采用PLAXIS有限元软件对管片结构进行内力计算,确定管片在施工过程中符合设计需求。依据内力计算结果,对考虑千斤顶偏心作用和止水带脱落两种情况下管片发生裂缝与否进行了探讨,得出当盾构推力过大时,千斤顶偏心作用会引起管片破裂、止水带在正常施工过程中会造成管片局部应力集中而被压裂的结论。最后,结合裂缝统计结果,讨论分析了虹梅南路越江隧道管片结果产生裂缝的原因及其应对措施,给以后相似工程提供了前车之鉴。     

青草沙过江管隧道防水技术

青草沙过江管工程是一条长距离大埋深的引水隧道工程。该文主要介绍了隧道工程针对长距离、高水压工况下的防水技术,其中包括了管片的防水结构设计、双道防水实验,以及施工过程中如何按照防水实验要求高质量完成隧道的施工,其中包括高精度管片拼装、隧道稳定性控制,以及一些辅助防水施工工艺及其措施。     

水下盾构隧道的合理覆土厚度数值模拟分析

针对水下隧道长期赋存于富水环境中,围岩的力学性质较差,地层的成拱能力降低的特点,研究水下盾构隧道的合理覆土厚度,为设计与施工提供参考。在国内外学者研究成果的基础上,依托具体的工程实例,鉴于实际施工中盾尾管片壁后注浆对盾构隧道的动态上浮作用和对地层沉降的影响,进而确定对盾构隧道最小覆土厚度的影响,同时基于水下隧道突水风险研究,综合考虑水、土、注浆浆液的动态影响,通过对颗粒流数值模拟结果进行分析,给出水下盾构隧道合理覆土厚度和最小覆土厚度临界值的判定依据和条件,采取必要的信息化施工和响应联动措施,控制水下盾构隧道浅覆土穿越水体地层变位,保证工程和环境的安全。研究结果表明:双洞隧道的地表沉降曲线基本符合Peck沉降槽理论,随着埋深的增加,地表沉降将由2个独立的沉降槽逐渐发展叠加为1个新的沉降槽;对于依托工程而言,隧道覆土厚度的临界值为1.3D;围岩的竖向位移随距隧道中心线距离的增大而减小,当距离增大到0.5D后位移变化不再显著;隧道开挖后,由于隧道顶部土体拱效应的发挥,不同埋深情况下作用在管片上的土压力将明显小于初始土压力,且压力值与埋深成正比。     

盾构隧道施工期管片上浮机理数值模拟研究

近年来,随着各类盾构隧道的大规模兴建,管片上浮始终是施工中迫切需要解决的一大难题,为此,国内外许多学者对管片上浮机理及其处置办法进行了深入研究,形成了不少科研成果,在生产实践中也得到了良好的应用。该文借助数值分析手段,依托衡阳二环东路合江套湘江隧道工程,对盾构隧道施工期渗流场、地应力场、隧道埋深、地下水位、泥水和注浆压力等因素进行分析,明确了各因素对隧道施工的影响程度和作用机理。     

盾构斜井结构内力分析及其极限状态评估

对神东补连塔煤矿#2 辅运平硐盾构斜井工程安全性，采用一种盾构斜井的内力分析及极限状态方法进行评估。斜井的内力受围岩蠕变效应和同步注浆浆液硬化效应的影响，结合盾构斜井管片接头刚度非线性的特性，运用有限元软件ANSYS模拟，求得内力随时间呈增大趋势。改进的极限状态评估方法主要分为:管片拉压、管片剪切和管片接头的安全评估，再根据内力分析方法可对斜井一段时期内的承载能力进行安全评估。结果表明:补连塔#2 号盾构斜井计算断面在同步注浆后1年之内的极限状态评估满足设计要求     

成兰铁路茂县隧道大变形特征及施工技术

针对成兰铁路茂县隧道斜井和正洞挤压性大变形段采用常规控制措施未取得预期效果的问题，从软岩隧道大变形特征和施工技术手段入手，提出锚杆工艺改进措施，并对斜井变形情况、正洞锚杆工艺改进前后隧道变形和施工工期进行分析。结果表明： 1）大变形段水平收敛变形突出，变形时间长、速率大，斜井部分断面变形跳跃式增长； 2）斜井段变形量受断面形状影响最大，变形速率受开挖尺寸和埋深的影响最为明显； 3）锚杆施工质量对大变形控制起关键作用，可从用水量、成孔质量、水灰比和注浆方式等方面对锚杆施工工艺进行改进； 4）锚杆施工工艺调整后，段落平均变形值减小32.11%~58.86%，左右洞工期速度分别提升约172.73%和77.23%。     

大断面异形盾构隧道弯矩传递系数原型加载试验研究

由于异形盾构隧道特殊的结构断面型式,管片设计暂无相关规范可循,故基于原型三环管片力学加载试验对异形盾构管片环向接头弯矩传递系数进行研究,研究结果表明:1)随埋深增加,异形盾构管片结构整体刚度提升,但由于各接头刚度与相邻管片结构刚度比随埋深增加变化规律不一致,异形盾构管片接头弯矩传递能力呈部分减弱部分增强的现象;2)同埋深条件下,随着侧压力系数的增加,除右拱腰处接头外,其余接头弯矩传递能力随着接头刚度与相邻管片结构刚度比的增大而逐渐增强;3)随着埋深增加,各接头弯矩传递能力对侧压力系数的敏感程度逐渐减弱;4)极限破坏后,异形盾构管片内外弧面裂缝的分布规律证明了明显的弯矩传递现象。     

新建公路路基对下部燃气管道安全影响研究

为了探明新建路基对既有天然气管道安全的不利影响,利用有限元方法建立了计算模型,分析管道壁厚、管道埋深、管道直径、埋土弹性模量、泊松比等5个因素对管道应力和变形的影响规律。结果表明:增大管道壁厚及管径或者适当加大埋深,均可减小管道应力和变形,而埋土弹性模量及泊松比这两个因素对管道应力和变形影响较小;当管道直径大于50 mm、管壁厚度超过10 mm以及埋深大于1.65 m时,可以满足管道强度安全要求。     

兴旺峁隧道施工关键技术

结合新建双线铁路太原至中卫（银川）线SJS－V标兴旺峁隧道的施工实践,重点介绍洞口浅埋段、富含饱和水的强风化泥岩、砂岩平互层段及3#斜井进正洞挑顶段的施工方法和经验;在施工过程中,通过对具体地质条件的分析,在继承传统施工方法优点的基础上,结合不同的施工内容,对各个具体施工方案进行优化,确保了施工安全和工期要求。     

地铁隧道浅埋段斜井进正洞交叉区施工技术

昆明地铁3号线太平村站—虹桥村站区间隧道采用矿山法施工,斜井进正洞交叉区处于浅埋软岩地段,且地表附近有快速路及地下管线,施工不当易引起塌方,造成路面开裂,使地下管线产生破坏。工程在斜井进正洞施工过程中坚持“超前探,弱爆破,短进尺,强支护,勤量测,早封闭”的原则,采用横向小导洞垂直正洞中线挑顶的施工方法,快速、顺利地完成了该区的施工,确保施工安全。供类似工程参考。     

宝兰客专渭河隧道1号竖井设计

宝兰客专渭河隧道全长10016 km,设置3竖井2斜井辅助施工,1号竖井深544 m,开挖断面230 m2,属于深大竖井,地层上软下硬,选择安全合理的结构型式及施工方法意义重大。结合实际地质情况及受力分析,采用钻孔咬合桩加喷锚支护的联合支护型式,逆作法施工,并设置内衬墙,保证了竖井施工安全;竖井回填加设钢筋混凝土隔板,确保正洞隧道结构受力安全。     

铁路隧道深竖井反井法施工技术研究及应用——以当金山隧道为例

为满足特长铁路隧道建设期施工通风和运营期防灾救援的需要,打造立体通风方式,加快隧道施工速度,避免因传统钻爆法带来的安全和环保方面的问题,以敦格铁路当金山隧道竖井为例,通过对施工方法的研究和工程特点的分析,进行方案比选,结合2号竖井的地质条件,改进反井法施工工艺。结果表明： 1）采用气动潜孔锤技术施工导孔与BMC600反井钻机施工扩孔相结合的方式,使用KXP-2D（S）数字罗盘测斜仪进行测斜,成功钻成直径为3.0 m、深度为442 m的深竖井; 2）通过合理控制钻进参数,可以有效控制竖井偏斜,偏斜率仅0.8%,成井速度快、质量好、安全系数高; 3）反井法一次成井施工铁路隧道深竖井完全可行,机械化程度高,充分显示了反井法的优越性和先进性。     

浅层地震反射波法在芜湖城南过江隧道勘察中的应用

以芜湖城南过江隧道工程为依托，采用浅层地震反射波法对隧道沿线工程场地进行勘察，对勘探区下伏地层起伏形态、厚度、埋深以及隐伏断裂等进行了分析。结果表明:勘探区内未发现隐伏断裂构造分布，第四系地层从上至下为粉质黏土层、粉细砂层、粉砂岩层；基岩顶界面埋深62.5~66.5 m，浅层地震勘探在ZK5钻孔位置推测粉砂岩层顶、基岩顶界面的地层深度分别为24，63 m，钻孔揭露的对应地层深度分别为22.76，61.26 m，两者反映的地层基本一致。     

盾构隧道下穿既有铁路路基及框架箱涵地表沉降分析

为研究盾构隧道下穿施工对地表沉降影响，依托武汉地铁3号线区间盾构隧道工程，运用ANSYS有限元软件对盾构隧道在不同埋深条件下下穿路基和箱涵进行模拟，得到了不同埋深盾构隧道下穿施工对既有的路基和箱涵及对应地表沉降扰动规律，将对应的地表沉降与Peck公式预测的地表沉降进行对比分析，总结了盾构下穿施工与Peck公式预测的地表沉降之间异同。结果表明:①随着埋深的增加，盾构隧道下穿施工导致地表沉降减小，沉降槽宽度逐渐增加；②先行线对地表沉降的影响较后行线大；③盾构隧道下穿箱涵施工的地表最大沉降与Peck公式预测值十分接近，而隧道下穿路基的地表最大沉降比Peck公式预测值偏小。     

引松供水工程超大直径竖井超深孔反向爆破成井施工技术

引松供水工程4标段饮马河调压井深50 m,直径为20 m,为圆柱形竖井结构。主要岩性为凝灰质砂岩,竖井井口地形陡峭、环境复杂,便道及施工场地布置困难,大型设备很难进入,施工难度非常大。为解决因边界条件复杂而造成施工方案选择困难的问题,通过资料查阅、国内外现有竖井方案调研、专家咨询等方法,多方案反复比选评审,大胆试验,提出并试验成功超大断面超深孔反向爆破成井技术,特别是对爆破分区、爆破方案及关键施工工艺等方面进行了深入研究,得出了一系列理论及参数,在施工条件极为困难的情况下,为本工程的顺利实施打下了坚实的基础。