高水压过海盾构隧道建设关键技术可行性初探

过海隧道在我国发展迅速,拟建的琼州海峡通道、渤海海峡通道等跨海通道将面临超长距离、超高水压隧道掘进安全等技术难题的重大突破。根据目前的研究和实践,盾构隧道掘进水压在0. 8 MPa左右,一次掘进距离在8 km以内。为解决高水压条件下过海盾构隧道安全掘进和运营期间安全服役的难题,以琼州海峡中线盾构隧道(水压1. 2 MPa、掘进长度12 km)为工程背景,采用工程类比、施工阶段关键技术分析的方法,对高水压长距离过海盾构隧道关键技术可行性进行分析,提出盾构主动换刀+被动饱和潜水带压换刀+非常状态冻结加固脱困的综合换刀技术以及可更换密封综合技术,可保障盾构超长距离掘进;提出超高水压盾构复合式管片衬砌和内外结合的多道防水结构,可保障超高水压条件下盾构管片结构的安全服役。     

汕头苏埃隧道方案设计关键技术研究

根据汕头苏埃隧道的建设条件,对工程方案设计中的几个技术难点进行研究,并提出解决方案。通过采用"多级分流"理念,实现隧道与北岸4条城市主干道的交通衔接;选择"抛石+排水板"方案解决海域深厚淤泥地层中的围堰设计;8度高烈度震区选择合理的抗震减震措施解决隧道结构抗震;采取双道密封垫和加大密封垫断面的防水设计,满足地震时管片接缝张开量大的防水要求;针对复杂地层,对盾构选型和配置提出建议;对海底凸起进入隧道内的硬岩进行爆破预处理,以降低盾构施工风险。     

软流塑地层盾构穿越夹岗过街涵群桩处理关键技术

南京地铁三号线大明路站-明发广场站盾构区间穿越软流塑地层中的箱涵及其群桩基础,为确保盾构顺利穿越,文章介绍了4种群桩处理技术方案： 方案1（拔桩、钢筋混凝土框架结构箱涵恢复、盾构正常掘进方案）、方案2（拔桩、桩基托换、恢复盖梁箱涵、盾构正常掘进方案）、方案3（矿山法隧道托换、盾构过站方案）和方案4（钢筋混凝土框架结构箱涵托换、矿山法隧道内截除桩基、隧道回填后盾构掘进方案）,通过对方案进行对比分析,最终选择了方案4。然后介绍了软流塑地层矿山法隧道施工关键技术和盾构过矿山法隧道关键技术。通过对施工监测的数据进行分析,发现通过采取基底加固后箱涵托换、劈裂注浆加固地层后CRD工法施工矿山法隧道、矿山法隧道内桩基截除、盾构通过回填后的矿山法隧道等关键技术措施,确保了盾构顺利穿越过街涵群桩。     

海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理关键技术研究——以大连地铁5号线火梭区间海底隧道为例

海底岩溶隧道勘察、设计难度大,施工风险高。以大连市地铁5号线海底岩溶大直径盾构隧道为研究对象,首次采用“跨孔CT物探+钻探”的海底隧道岩溶勘察方案,通过有限元计算确定海底岩溶隧道加固范围,通过抗浮计算确定岩溶隧道基底加固标准,提出海底岩溶的海面预处理具体实施方案和盾构针对性设计方案,从而形成一整套海底岩溶盾构隧道勘察、设计及岩溶处理方案。     

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。     

厦门轨道交通2号线跨海段方案研究

厦门轨道交通2号线作为国内第一条地铁下穿海域的轨道线路,其跨海段为2号线全线的关键工程与控制性工程。该段地质条件复杂,周边控制性因素多,为降低工程风险、减少工程投资、缩短施工工期,从线路、车站建筑、地质条件、施工工法、工程投资等角度对跨海段方案进行了综合分析,并结合国内外成熟的隧道设计经验,提出了厦门2号线跨海区间的隧道建设方案,为轨道交通2号线跨海段的线站位方案选择提供参考。     

两江隧道施工方法分析

拟建的两江隧道工程是目前国内外技术最为复杂的隧道工程,根据隧址的工程地质及水文地质条件,两江隧道工程的越江方案在本阶段(可研阶段)拟定了盾构、沉管、钻爆等3种隧道方案。本文首先通过3种工法的简单分析和定性比较,然后从项目实施中的风险程度出发,采用定量的风险模糊分析方法,得出了各种工法的风险度,最后建议采用盾构施工法。     

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。     

大连湾海底隧道工程方案比选

大连湾海底隧道是大连市城市快速路网中的3条跨海通道之一,是实施大连"西拓北进"城市发展战略的市政建设重点工程,工程地域环境复杂、技术难度大.在项目前期方案研究阶段,结合海底隧道施工工法,研究了10多种路线方案,经过反复比选优化,最后提出采用钻爆隧道方案,设置地下互通解决两岸交通集散.该文结合大连市海底隧道轴线位置的选择及工程方案比选,介绍了笔者多年来在我国海底隧道方案设计中的经验和体会.供同行参考.     

盾构法水下隧道工程技术的发展

盾构是建造穿越江河、海峡水下隧道的主要工法之一,其工程技术的现代发展趋势主要针对隧道大断面、高地下水头和长掘进距离等3大方面。文章就已建成的几大标志性盾构法水下隧道工程（英法海峡隧道、日本东京湾公路隧道、荷兰西斯凯尔特河隧道、德国易北河第四通道隧道、上海崇明长江通道隧道）就其工程规模和技术特点,讨论水下隧道盾构工法的技术发展。     

复杂地质条件下土压平衡盾构近距离下穿既有隧道的施工和监测技术

以武汉地铁3号线王家墩北站-范湖站盾构区间为背景,研究在未进行加固承压水粉细砂层中近距离下穿既有隧道施工和量测技术,提出对既有线路隧道进行补充加固体系及相应的参数,同时提出土压平衡盾构在下穿位于软弱地层中的既有地铁线隧道的掘进参数体系和控制难点,采用既有线内沉降监测及隧道结构收敛监测技术对既有隧道进行变形和沉降监测,确保既有隧道的安全。     

南京地铁过江隧道总体设计与施工

以南京地铁3、10号线过长江隧道为背景,针对其距离长、风险高、施工难度大等特点,在国内地铁行业首次提出采用单洞双线大直径盾构隧道的断面形式。分别从设计与施工难点及采取的措施出发,通过工程类比、仿真计算、现场试验等研究手段,确立了11.2 m外径的单管双线三层内部结构的地铁过江大直径盾构隧道横断面,解决了地铁大直径盾构隧道衬砌环分块形式,提出了利用隧道顶部富裕空间的纵向通风模式。实践证明,在直径为10～12 m类大直径盾构隧道的常压换刀的应用中是可行的、安全的。研究成果可为城市大断面越江地铁盾构隧道工程提供借鉴。     

盾构近距离下穿既有地铁隧道沉降控制技术研究

以北京地铁某区间盾构下穿既有隧道工程为背景,运用FLAC3D软件对施工过程进行模拟,结合现场实时监测数据对沉降进行分析,并通过对盾构近距离下穿既有线路的整个施工过程进行调查、研究与分析,提出盾构下穿既有隧道沉降控制的有效技术措施。结果表明： 1）设置试验段,根据试验段监测反馈对施工方案进行调整,对穿越段施工有极大的参考意义; 2）适当增大推进土压,提升推进速度,可提高沉降控制效果; 3）设置聚氨脂隔离环和注入克泥效,在沉降控制中起到了十分积极的作用。     

矿山法扩挖盾构隧道修建大断面隧道施工技术

郑州市地铁2号线左线隧道与1、2号线联络线隧道交叉段合建,为解决其周边环境复杂及施工工期紧张的问题,在部分合建段采用矿山法扩挖盾构隧道修建大断面区间隧道的技术,即小直径盾构先通过扩挖段,并使用全环特殊钢管片拼装隧道,然后结合矿山法,采用中立柱+临时仰拱的台阶法施工工序,反向扩挖盾构隧道,最终形成大断面区间隧道。工程实践表明,采用该技术节约3个月工期,并将地面沉降控制在25.1 mm以内,取得了较好的应用效果,可为类似工程提供参考。     

一种跨海地铁隧道盾构始发端头加固方法

海滨地区的地下水贮藏丰富,且常常同海水存在水力联系。为了降低跨海地铁隧道的盾构始发风险,以厦门地铁3号线跨海区间工程为例,遵循"先封闭降水,后土体加固"的技术思路,提出了一种素混凝土地下连续墙与高压旋喷桩相结合的盾构始发端头加固方法,并针对该加固方法给出了配套的施工降水及洞门防水设计方案。实践表明:该方法在海滨富水砂层可以有效阻断地下承压水,保障土体加固效果,降低盾构始发风险。此外,为防止素混凝土地下连续墙在盾构推力作用下发生脆性破裂,影响施工安全,利用FLAC3D数值模拟软件对不同盾构推力作用下的墙体应力状态进行分析,得出保证素混凝土地下连续墙完整性的盾构有效推力控制范围值。     

地铁隧道初期支护参数优化研究

武汉轨道交通3号线是国内第1条下穿汉江的地铁线路,由于过江区间处于特殊地层条件,遂采用矿山法结合盾构法完成施工。矿山法施工的隧道支护效果对盾构的顺利通过起着关键性作用。为了降低工程风险,减少工程成本,采用FLAC 3D软件进行计算,结合正交试验设计方法,对锚杆长度、锚杆排距和混凝土等级等初期支护参数进行优化分析。结果表明:1)将正交试验方法引入数值模拟中进行优化设计是可行的,该方法不仅简便,而且能显著减少试验次数;2)得出各支护参数对隧道变形及造价的影响规律,并最终确定了最优支护参数;3)验证了最优支护参数的可行性,结论具有一定的理论研究意义和工程应用价值。     

明挖隧道施工期间下方共线地铁盾构区间上浮控制技术——以深圳市桂庙路快速化改造工程为例

深圳市桂庙路快速化改造工程与下卧深圳地铁11号线平面共线长达3 km。为解决上方基坑开挖过程中引起的下方既有地铁运营盾构区间上浮变形问题,在施工期对下卧盾构区间隧道进行长期自动化监测的基础上,结合数值分析计算,确定下卧地铁盾构区间产生上浮变形的原因。在对比分析开挖工况、地质条件、结构施工和开挖范围及长度等因素对盾构隧道上浮变形影响规律的基础上,结合项目施工上浮控制经验,提出三重高压旋喷桩和三轴搅拌桩地层加固、调整结构施工工序并采用分幅施工方案、提前施作竖井+抗浮板+抗拔桩等地铁盾构区间上浮变形控制措施。现场实践表明,竖井+抗浮板+抗拔桩措施对地铁上浮控制十分有效,能够确保基坑施工期间下卧地铁的运营安全。     

非等大断面小净距地铁隧道施工方案分析及优化

为同时满足双线行车和右线停车线扩大断面的功能需要,西安地铁一号线枣园北路站—汉城路站区间采用非等大断面小净距黄土地铁隧道。针对断面不等大、盾构法与新奥法组合施工方案、小净距黄土地铁隧道的特点,进行了左线小断面盾构法、右线大断面双侧壁导坑法或CRD法双线依次先后贯通3种施工方案的数值模拟与比选分析。计算结果表明,与先贯通小洞、后开挖大洞的方案相比较,采用先新奥法贯通大断面隧道、后盾构法掘进小断面隧道的施工方案对围岩扰动较小,能更有利于控制地表变形;双侧壁导坑法较CRD法虽更能充分体现围岩的自承能力,有效发挥初期支护的承载能力,提高二次衬砌的安全储备,但若将先贯通的大断面隧道施工方案由双侧壁导坑法改为CRD法,可在确保工程安全的前提下降低施工成本,并加快施工进度,顺利地完成隧道建设。     

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。