跃龙门隧道多功能钢拱架安装机快速施工配套技术

隧道施工机械化是我国隧道施工的发展方向。相较于开挖、衬砌机械化的快速发展,钢拱架安装机械化水平存在不足,长期以来较多采用人工作业,施工人员多、劳动强度大、施工效率及安装精度低,同时存在很大的安全隐患。本文通过跃龙门隧道机械化配置配套应用,分析了钢拱架安装机在机械化快速施工体系中的关键作用,并详细介绍了XZGMT411多功能钢拱架安装机相关参数、施工操作要点及注意事项。多功能钢拱架安装机的使用大幅提高了隧道施工效率及施工质量,缩短了施工工期。     

软弱围岩隧道钻爆法机械化施工关键技术及装备

为实现软弱围岩大断面隧道钻爆法机械化施工，依托渝昆高速铁路（重庆—昆明）来福隧道，对凿岩钻孔与拱架安装施工工艺进行了研究。通过加长臂改造改进了凿岩台车，以适应软弱围岩条件下台阶法钻爆开挖隧道。通过增加托举装置的延长杆，改进了三臂拱架安装台车；结合“一长两短”的上台阶初期支护钢拱架设计方案，实现了拱顶初期支护钢铰接+三臂拱架安装的施工工艺。通过现场试验，采用改进后的凿岩台车施工，与传统人工手持风枪凿岩相比，两台阶与三台阶断面钻孔作业，施工效率分别提升89%、90%；采用改进后的拱架安装台车施工，与传统人工配合机械安装拱架相比，Ⅳ、Ⅴ级围岩段施工效率分别提升72%、81%。可见，采用改进后的凿岩台车和拱架安装台车机械化施工不仅可以提高施工效率，还可以降低施工风险。该套施工设备可在类似工程推广应用。     

新型桩-梁-拱(PBA)工法中隧道钢管柱安装机的应用

根据传统桩-梁-拱(Pile-Beam-Arch,PBA)工法中四导洞工艺流程存在的不足,研制了隧道钢管柱安装机。该安装机集下放钢筋笼、吊装钢管柱、灌注混凝土、调整钢管柱垂直度等多功能于一体,避免了人工下孔作业,减化了中桩成桩工艺,缩短了成桩周期,降低了作业安全风险。     

隧道初期支护钢拱架的应力分布规律研究

隧道开挖时,由于地质条件的不确定性和复杂性,导致支护结构受力状态发生变化,因此掌握支护结构应力分布规律对于隧道工程安全施工具有十分重大的意义。以下穿渝湘高速公路的凤咀江铁路隧道为背景,利用数值模拟和实际监测研究不同围岩和不同拱架间距下隧道初期支护钢拱架的应力分布规律,研究表明:(1)Ⅴ级偏差围岩最大拱架间距取0.8m,Ⅴ级偏好围岩最大拱架间距可增大至1.0m;(2)从应力分布角度看,钢拱架内外侧应力大部分为拉应力,且钢拱架最大拉应力出现在拱脚处,最大压应力在拱顶处;(3)当围岩质量状况变差时,钢拱架应力和应力梯度会迅速增大,钢拱架受力不均匀性也会显著增加;(4)在Ⅴ级偏差围岩条件下,当增大拱架间距时,钢拱架应力会迅速增加,因此要严格控制好拱架间距。     

钢管混凝土拱架在地铁隧道中的应用研究

浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道初期支护体系常使用格栅拱架承担围岩荷载,然而这类钢拱架钢材用量大,制作工艺复杂.钢管混凝土拱架是一种承载力高、安装简易、经济性能良好的新型支护形式.用钢管混凝土拱架替代格栅拱架不仅可以降低工程成本还能加快施工速度.以荷载-结构模型分析计算钢管混凝土拱架,采用弹性中心法计算其截面内力.对钢管混凝土拱架的设计计算以大偏心受压为主,计算结果表明:钢管混凝土拱架在技术上是可行的,在工程实例中钢管混凝土拱架的支护成本仅为格栅拱架的61%.     

深埋大断面土质隧道初期支护结构受力特征研究

研究目的:新奥法中初期支护结构作为承受围岩压力的主要结构有着重要的作用。为研究深埋大断面隧道复合衬砌中初期支护结构的受力特性,本文以银西高铁庆阳某隧道为工程依托,通过现场监测,得到深埋大断面红黏土隧道的围岩压力、钢拱架内力与混凝土内力变化规律,分析初期支护结构内力变化规律及分布特征。研究结论:(1)红黏土大断面隧道两侧的围岩压力大于拱顶和仰拱内的围岩压力;(2)初期支护结构内力呈现出上大下小的分布规律,且钢拱架承担了大部分围岩压力;(3)可考虑在边墙及拱顶增高钢拱架标号,仰拱内减少拱架截面积,以达到充分利用材料降低造价,提高衬砌结构可靠性;(4)本研究结果可以为类似地质条件下衬砌设计优化及隧道初期支护的施工组织提供参考。     

SLJ 900/32流动式架桥机设计选型与应用

研究目的:针对高速铁路桥隧紧密相连路段,既有设备无法作业的施工难题,本文旨在设计一种集运架功能于一体,整机穿越隧道,能够实现紧邻隧道口和隧道内架梁作业的架桥机。研究结论:本文研究的SLJ 900/32流动式架桥机方案:(1)主支腿采用铰接三角形结构,上部安装支撑轮系,抵抗过孔产生的倾覆力矩,形成自稳定体系,无需采取锚固措施;(2)主支腿托轮系统采用恒定驱动技术,实现了不同类型驱动的同步控制,提高了设备的安全可靠性;(3)通过主辅支腿功能转换技术,实现了无导梁支持的架梁模式,简化了作业流程,实现了首末跨、隧道进出口和隧道内架梁的功能;(4)主支腿安装自动预警安全装置,作业时能够实时反映主支腿工作状态,具有预警和停机保护功能;(5)该研究成果可应用于高速铁路普通工况及桥隧紧密相连路段特殊工况的大吨位箱梁运架施工。     

大断面膨胀土隧道结构受力特性测试研究

研究目的:大断面隧道因其跨度大、形状偏于扁平,在施工过程中表现出独有的力学特点,经常造成围岩大变形侵限、区域性塌方、底鼓和支护结构开裂等施工风险,而这些特点在膨胀土环境中表现的尤为明显,因此研究大断面膨胀土隧道支护结构受力特性具有重要的工程应用意义。本文以银西线庆阳隧道为工程背景,首先通过室内试验确定红黏土围岩的膨胀参数,然后利用现场监测手段对庆阳隧道支护结构的力学特性进行研究,并评价其支护结构受力性能,以期对同类隧道施工起到一定的指导作用。研究结论:(1)隧道膨胀土最大膨胀率为67%,最大膨胀力达到67.42 kP a,施工过程中应加强超前地质预报,尽可能减少水害对施工的影响;(2)隧道拱顶、两侧拱腰及底部具有较大围岩压力,围岩压力呈对称分布,初支闭合后拱顶附近围岩压力基本稳定,但两侧拱腰及仰拱位置围岩压力持续增大;初支闭合后钢拱架受力持续快速增长且受力基本对称,隧道上部初支内钢拱架受力始终较大,拱顶钢拱架应力最大达到1.46 MPa;(3)二衬施作后,初支仍存在一定变形,二衬左右两侧衬砌压力增长显著,二衬两侧拱脚位置混凝土应力增大明显;(4)本研究成果可为大断面膨胀性隧道设计优化和安全施工提供理论指导与科学依据。     

高铁隧道钻爆法主要工序作业时间特征研究

为合理预测采用钻爆法施工的高速铁路隧道施工工期,对直接影响隧道开挖进度的掌子面钻孔、装药爆破、出渣、立架和湿喷五部工序的作业时间特征进行研究。采用数理统计方法,分析了350 km/h双线高速铁路隧道五部工序实际开挖参数及作业时间。五部工序的作业时间均受隧道开挖参数或机械作业效率的影响,可依此对其进行预估;立架工序与湿喷工序在五部工序总耗时中占比较高,分别为33%～49%与20%～50%。研究结论:推导出隧道掌子面钻孔、装药爆破、出渣、立架和湿喷五部工序的作业时间预估公式,其计算结果与工序实际耗时相差较小,具有合理性;立架工序作业时间长、工人劳动强度高,应加强立架工序的机械化程度,同时优化湿喷方式,充分发挥湿喷机的作业效率,缩短湿喷时间。     

近接浅埋偏压黄土隧道支护结构的力学特性分析研究

研究目的:解决新建复线隧道与既有隧道平行近距离修建时,既保证新建隧道安全施工,同时确保既有线隧道的安全运营的问题。研究结论:(1)在浅埋偏压条件下,新建黄土隧道拱部下沉量和净空收敛量均较大;(2)围岩压力分布呈不对称猫耳状;(3)钢拱架远离侧应力大于临近侧应力,在支护体系中作用较大;(4)拱部和边墙喷射混凝土处于受压状态,而底部多为拉应力;(5)拱部系统锚杆受力较小,对结构的稳定性作用不大,而锁脚锚杆对结构的稳定性有一定的作用;(6)既有隧道受新建隧道开挖影响比较明显,新建隧道开挖对既有隧道产生了偏压和拉伸两种效应;(7)两近接隧道之间的间距对既有衬砌的影响较大,当间距一定时,临近侧所受影响大于远离侧所受影响。