琼州海峡铁路跨海隧道全寿命风险评价

为研究琼州海峡铁路跨海隧道工程建设的可行性以及合理的隧道工程线位、施工工法,以琼州海峡铁路跨海隧道工程预研阶段设计方案为研究对象,从隧道工程建设全寿命角度对设计方案进行风险识别和分析。通过专家调查表方式收集中线盾构法、西线盾构法和西线沉管法3种方案在建设条件、结构设计、工程施工及运营管理阶段的风险评价基础数据,利用模糊层次综合评价法对专家调查表统计结果进行分析,建立模糊评价模型和模糊评价矩阵计算风险评价结果。根据风险评价结果和专家建议,从预研阶段设计方案中选出中线和西线盾构隧道方案为推荐方案。最后结合琼州海峡铁路跨海隧道工程条件,从地质勘查处理、结构设计优化和工程施工措施3方面,提出控制和降低盾构法方案重大风险的建议和措施。     

中国铁路、隧道与地下空间发展概况

通过总结目前中国隧道的修建概况,说明中国是目前世界上隧道和地下工程数量最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家;从时速250～350 km高速铁路、时速200～250 km既有线提速、高原冻土铁路、铁路重载运输4个方面的建设成就和4个技术平台的搭建阐述铁路快速、高效发展的现实;介绍中国中长期铁路网规划、国际铁路通道提议及将要实施的重大工程;扼要总结中国隧道及地下工程修建的主要技术：1）江、河、海底隧道修建技术;2）钻爆法施工技术;3）浅埋、超浅埋暗挖法施工技术;4）开敞式TBM全断面掘进机施工技术;5）盾构法施工技术;6）沉管法施工技术;7）辅助工法;8）明挖法地下深基坑围护结构施工技术;9）地铁车站施工技术;10）环境保护施工技术;11）高新技术改造、提高隧道施工质量技术。     

新建铁路路基上跨既有隧道安全性评估

依据福州罗源湾北岸铁路支线疏解线以路基形式近距离上跨既有杭深线飞鸾隧道洞身顶部的工程实例,运用有限差分析数值计算软件FLAC^3D进行三维数值模拟分析,研究了新建上跨铁路运营期间列车静载作用下飞鸾隧道结构的安全性及位移的稳定性。研究结果表明运营期间列车静载对下部已有隧道的影响在安全范围之内,为类似工程的修建提供了可靠的参考依据。     

高水压大直径盾构隧道管片设计

以琼州海峡跨海隧道工程为例,在初步了解琼州海峡隧道高水压、大直径等工程难点的基础上,结合隧道场地的工程地质条件,利用修正惯用法与ANSYS有限元计算软件对衬砌管片的内力与变形进行计算。依据计算结果,对拟建的盾构法隧道衬砌管片进行了初步设计,进一步对钢筋混凝土管片方案、钢管片方案与混合管片方案在受力与经济性方面进行了方案比选,给出了适用于琼州海峡跨海隧道工程的管片设计方案。     

跨琼州海峡隧道方案的探讨

在琼州海峡自然条件、地质条件及现有研究成果的基础上,对跨琼州海峡隧道方案的可行性和优越性进行探讨。其中,隧道方案的可行性主要从线位方案、汽车运输方案、隧道施工方法、横断面设计方案及隧道断面结构等方面进行分析;隧道方案的优越性则从安全性、耐久性、经济性、多功能性、环保性及战略性等进行研究,以期对跨琼州海峡通道工程的方案选择提供参考。     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁的优点;最后给出了修建海底水下隧道急需深入研究和解决的重大关键技术问题。     

我国建立首个水下隧道技术创新平台

<正>2019年8月24日,中国岩石力学与工程学会成立水下隧道工程技术分会,这是我国首个水下隧道专业学术交流和技术创新平台。在成立大会上,中国工程院院士、中国岩石力学与工程学会名誉理事长钱七虎院士表示,近年来,我国水下隧道工程建设数量和规模不断提高,铁路、公路、市政、供水、供气、防洪、水电等行业领域对跨江越海隧道工程的需求与日俱增,我国水下隧道建造技术已达到世界先进水平。渤海海峡跨海通道、琼州海峡跨海通道等世界级跨海工程也进入加速论证阶段     

丘宾简运输车

瑞士卡岑堡隧道集团为修建卡岑堡隧道已经委托Scheuerle公司制造五辆用于运输混凝土部件的运输车。这条隧道是连接卡尔斯鲁厄与巴塞尔铁路新线最大的单项建筑工程。确定用大约四年时间在卡岑堡（Bad Bellingen到Efringen-Kirchen）修建一条约9．4公里长的双孔铁路隧道。     

北京直径线盾构施工的关键技术

随着城市轨道交通事业的快速发展,盾构法施工技术在隧道建设中已得到广泛应用。结合北京站—北京西站地下直径线工程的盾构始发、盾构穿越护城河及下穿宣武门地铁站等施工实践,介绍在砂卵石地质条件下利用盾构法修建隧道的关键施工技术,以期为类似工程施工提供借鉴。     

穿越赣江盾构法输水隧道的设计

为了探讨盾构法输水隧道的设计难点,以南昌市城北水厂盾构法输水隧道工程为背景,对隧道的受力分析与设计进行详细论述。主要研究内容与结论如下： 1）在考虑隧道抗浮及地层特点的基础上,对隧道的平面线形、纵断面、管片及接收井的设计方案进行研究; 2）盾构法输水隧道与公路、铁路等其他用途盾构隧道的最大区别在于内水压的存在,其设计难点在于合理内水压力的确定; 3）在设计过程中,需要考虑隧道所受的外部最高、最低地下水位,隧道运营阶段的平常内水压力与异常内水压力等因素进行多工况组合,得到隧道的内力包络图后进行配筋,才能得到安全经济的设计结果; 4）穿越赣江盾构法输水隧道的实施可增加国内为数不多的在岩层中单衬砌盾构法输水隧道的工程案例,可为小断面输水隧道的建设提供新的建设途径。     

我国修建跨海峡海底隧道的关键技术问题

结合厦门海底隧道方案研究与勘察设计的实践经验,对我国处于规划论证阶段的琼州海峡隧道、渤海湾海峡隧道以及台湾海峡隧道几座跨海峡海底隧道的关键建设技术进行初步讨论。通过多方面分析后认为,要顺利建成这几座跨海峡的海底隧道,必须在跨海控制测量、深海地质勘察、高水压力断层破碎带的开挖与衬砌、隧道快速掘进施工以及超长隧道单元的通风等方面有所突破。     

我国隧道及地下工程发展现状与展望

分析我国隧道及地下工程的现状,包括铁路隧道、公路隧道、地铁隧道、水工隧洞、市政隧道和地下能源洞库等。总结近年来我国隧道及地下工程在各个方面的技术发展与创新,包括:勘测与地质预报、设计方面、施工方面、防灾救灾与通风照明、风险控制与运营管理、防水排水新材料与新工艺应用等方面。重点对施工技术方面的技术发展与创新进行了较为详细的阐述,包括:浅埋暗挖技术,盾构、TBM装备与施工技术,单护盾TBM,敞开式TBM,矩形顶管技术,盾构始发、到达零覆土技术,岩溶隧道处理技术,高地应力隧道变形控制及岩爆处理技术,钻爆法机械化作业线,瓦斯隧道问题,沉管隧道技术等。最后,对我国隧道及地下工程的发展进行展望,认为:特长隧道将成为我国隧道建设的"新常态",地铁工程将持续发展,城市铁路将逐步地下化,城市地下公路会悄然兴起,城市排蓄水工程深层隧道方案值得推广,地下空间开发利用与地下管廊工程将由原来的"单点建设、单一功能、单独运转"转化为"统一规划、多功能集成、规模化建设"的新模式,地下能源洞库将成为必然,南水北调西线工程值得期待,三大海峡通道的建设势在必行,互联互通的国际通道建设其隧道工程将会很多,也会遇到诸多挑战。总之,我国隧道及地下工程事业将会有更大的进步和更为广阔的发展空间。     

琼州海峡盾构隧道方案工程技术要点

在了解琼州海峡隧道的项目背景(包括海峡地理位置、区域经济、交通现状、未来交通需求)和场地的地质、气候、生态环境等的基础上,对目前国内有关单位已研究的若干推荐方案进行分析,认为中线铁路盾构隧道方案为首选方案,给出了中线铁路盾构隧道方案的建议,并对隧道施工采用盾构的主要技术问题提出了相应的解决方案。最后指出琼州海峡跨海工程建设的原则及目前要做的工作和要继续研究的问题。     

琼州海峡隧道超大直径盾构新技术展望

为适应跨江越海隧道工程建设不断发展的需要,盾构正在向超大直径、超长距离、超大埋深方向发展。以琼州海峡隧道为工程背景,结合其超大埋深、超高水压、超大断面、特长距离及地质复杂多变等特点,在详细分析国内外大埋深超大直径盾构技术发展的基础上,对琼州海峡隧道等类似大埋深超大直径盾构工程所面临的超大直径盾构设计制造、盾构特长距离掘进、超高水压条件下盾构密封及特长隧道水下对接等技术挑战进行了论述,并对预期可望获得的大埋深超高水压条件下的超大直径盾构总体设计及集成技术、高效破岩及长寿命刀盘刀具优化设计技术、盾构防水密封设计与制造技术、常压换刀装置设计技术、特长距离掘进地中对接施工装备技术等盾构新技术进行了展望。     

高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术

高速铁路无砟轨道要求具有良好的稳定性、连续性和高平顺性,施工中需采用高精度三维控制测量技术。结合温福铁路飞鸾隧道、甬台温铁路九牛山隧道及凤凰山隧道的测量实践,介绍高速铁路无砟轨道CPIII控制网测量技术的特点、技术要求以及测量方法,并对部分测量误差进行了分析。     

我国隧道及地下工程近两年的发展与展望

总结我国隧道及地下工程近两年的发展情况。1)铁路、公路、地铁、水工等主要领域的隧道总数和总长度快速增长。2)重难点隧道及地下工程建设进展顺利:青藏铁路关角隧道、兰新高铁祁连山隧道、兰渝铁路木寨岭隧道、烟台地下水封LPG洞库、渝黔高铁天坪隧道等相继完工;港珠澳大桥沉管隧道、引松供水隧洞、引汉济渭输水隧洞、武汉三阳路长江隧道、大瑞铁路高黎贡山隧道、京张高铁八达岭地下车站、惠州地下水封油库、湛江地下水封油库、珠海横琴地下综合管廊等在如期建设中。3)特长山岭隧道建设技术、软岩隧道大变形控制技术、高瓦斯隧道建设技术、岩爆隧道建设技术、大断面矩形顶管及矩形盾构设计与应用技术、隧道机械化施工水平等方面取得了进一步的突破。我国隧道及地下工程修建技术整体处于国际先进水平。国家新型城镇化建设、新一轮西部大开发、"一带一路"、海绵城市、城市地下综合管廊、城市轨道交通、京津冀协同发展、长江经济带、珠三角经济区等战略规划,为我国隧道及地下工程领域技术发展带来了前所未有的契机。最后,基于隧道及地下工程发展方向,指出超长隧道技术,高地应力软岩大变形控制技术,高水压、大断面水下隧道建设技术,高地温、高地热隧道建设技术,高地震烈度与构造活跃带的隧道建设技术,隧道运营维护管理技术,新材料研发与应用的开发等是今后需要深入研究的关键课题。     

对兴建台湾海峡隧道的工程可行性及其若干技术关键的认识

从10个方面对兴建台湾海峡隧道的工程可行性进行论述,并阐述对其中若干技术关键的认识和建议。1）从台湾海峡拟议中兴建隧位沿线的地质与地震灾害性条件,看跨海隧道设计施工的工程可行性--试以“北线”方案为例,说明其对隧道施工与日后运营的影响; 2）海底隧道设计施工的特点和问题：对地质勘察、隧道最小埋置深度、隧道内交通运输工具的选择、关于服务隧道和海底渡线室等的设置、工程的安全设计与安全作业等提出意见和建议; 3）隧道不良地质区段施工水情水患的预测与防治：对隧道场址的水文地质条件的认识与评价;对防塌治水的基本原则,难以预见的施工风险及施工整治处理要点进行了阐述; 4）隧道围岩防塌险情预警、变形预测与控制--围岩施工稳定性评价：提出用“变形速率比值判别法”对围岩的施工稳定性进行评价,在施工期采用BMP软件对隧道衬护原设计参数进行调整和修正; 5）隧道掘进机（TBM）与钻爆法施工方案的比选--隧道施工机械现代化：提出用TBM与钻爆法配合的海峡隧道施工方案,同时指出当隧道部分地段需改用钻爆法开挖时,隧道的主要施工机械及监测仪具应现代化（如自动化喷混凝土机器人、自动化量测及监测反馈系统等）; 6）耐腐蚀高性能海工混凝土材料和隧道支衬结构：指明采用常规材料配制高性能海工混凝土,增强其耐久性的基本途径;给出不良地质区段岩体的隧道开挖、支护、施工排水和限压衬砌设计施工的建议; 7）特长大隧道的运营期通风问题--暂按铁路隧道并以英法海峡隧道为例作考虑：阐述海峡隧道的空气动力学问题,介绍英法海底隧道的通风系统原理及结构布置措施; 8）隧道防灾与减灾：建议学习参考西方一些国家和日本在隧道防灾方面的设计理念; 9）海底隧道施工风险评估与风险管理：提出该隧道的主要技术风险类别,并阐述对风险管理的认识; 10）关于悬浮式隧道：对本隧道情况而言,建议悬浮式隧道方案再另行慎议;最后指出下一步的地质和地震勘察尚有待深入进行的工作。     

单线铁路隧道机械化配套方案在乌兹别克斯坦安-琶铁路隧道的实践应用

结合乌兹别克斯坦安-琶铁路隧道施工实际情况,按机械化配套施工方案进行了全隧道的设备配置,通过过程调整和测定等方式,成功在该隧道实践应用,达到了较高的施工水平,在施工周期内实现了单头掘进平均200 m/月的施工进度,达到了预期的施工目标。通过本项目机械化配套的实践应用,解决了单线铁路隧道施工无法实现全机械化配套的难题。